1 引言

比起大家烂熟于心的前二十号元素可能显得有些陌生。锝是位于元素周期表第五周期第七副族的一种放射性元素,原子序数43,元素符号为Tc,是一种银白色金属,其主要来源为反应堆中铀裂变产物。锝这个名字源于希腊语中的“人造”,因为它是第一种人工合成的元素。[1]。山姆•基恩称锝为元素世界里的“尼斯湖怪兽”,因为它大概是历史上被“首次发现”次数最多的元素了。

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图1、锝在元素周期表中的位置(图源自网络)

2 锝元素的发现

由于锝半衰期比较短,其同位素(92Tc、93Tc、94Tc等)也不能稳定存在,因此在元素周期表最初囊括的92种元素中,锝是最后一个被发现的,化学家们为了找到它可谓是煞费苦心。而且锝的发现历经的时间跨度很长,从1828年开始,一直到1937年锝才真正问世。

1828年,德国化学家奥萨恩宣布自己发现了43号元素锝,而他发现的元素其实是不纯净的铱。1846年,赫尔曼也称其发现了锝,然而这种物质是铌。1869年,门捷列夫制定了元素周期表,43号元素正好处于空白状态,但人们的思想仿佛也因周期表的问世而受到了一定的限制,他们开始带着预设的结论去寻找43号元素。果不其然,1877年,俄罗斯化学家柯恩把“davyum”填入了43号格子,但后来被发现该物质是三种元素的混合物。

跨过了19世纪,20世纪的曙光并没有令寻锝的历程取得实质性的进展。1925年,三位德国化学家沃尔特•诺达克、艾达•诺达克和奥托•伯格宣称他们发现了43号元素,但由于他们的论文中存在数据错误,这项发现被其他科学家们认定为不成立。同年,他们三个明确提出了75号元素铼。

直到1937年,米利奥•塞格雷和卡罗•佩里尔终于提纯出了43号元素,他们借鉴了核物理学的新成果,43号元素的行踪如此飘忽不定,是因为早在数百万年前,地壳里的43号元素几乎都衰变成了42号元素钼。后来塞格雷和佩里尔从劳伦斯实验室用过的钼条上确实发现了43号痕量元素,真可谓是众里寻锝千百度,锝却隐藏在钼中。塞格雷与佩里尔的发现填补了元素周期表上43号元素长期以来的空白。

3 锝元素的应用

虽然化学家们探寻锝的过程很艰辛,但好在结果令人很欣喜,金属锝的出现为工业和医学领域作出了巨大的贡献。金属锝抗氧化,在酸中溶解度不大,因此可用作原子能工业设备的防腐材料。历年来,作为燃耗检测体的有99Mo、137Cs、144Ce、148Nd、和99Tc等,其中99Tc自60年代以来就受到人们的重视。在铀的裂变产物中质量链为99的只有99Tc的寿命较长 、 而旦99Tc具有高裂变产额, 因此在堆温小于1400℃时它是一个较好的燃耗监测体[2]。

锝具有优良的核特性 ,用99mTc标记的放射性药物种类繁多,用途广泛,几乎可用于所有组织器官的显像或功能测定,它使诊断方法简便安全无损伤, 能反映体内生理生化过程 ,灵敏度高,可达到早期诊断的目的[3],目前已成为诊断核医学领域用量最大的放射性核素。例如,99mTc-DTPA可用于肾功能显像,99mTc-EHIDA可用于肝胆功能显像,99mTc-MIBI可用于心肌灌注显像,99mTc-DMSA可用于肿瘤显像[4],锝(99mTc)亚甲基二膦酸盐注射液用于骨显像,锝(99Tc)亚甲基二膦酸盐注射液 (商品名为云克) 被CFDA批准用于治疗类风湿性关节炎、骨质疏松等疾病,等等。值得一提的是,锝(99Tc)亚甲基二膦酸盐注射液是中国自主研制成功的高效低毒放射性治疗药物[5]。

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图2、我国自主研制的锝(99Tc)亚甲基二膦酸盐注射液(图源自网络)

4 结语

综上所述,每一种元素的发现过程都绝非易事,尤其是在过去那种科学技术与物质条件都不怎么完备的时期,化学家们要进行各种研究,甚至还要冒着无法预料的危险才能得出结论,尤其是锝这种放射性元素,没有前人的付出,核医学也不会发展的如此之快,人们的健康问题也很难得到保障。因此,我们在享受便利生活的同时,也要感念为此付出艰辛努力的化学家们。