テクネチウム

テクネチウム、  ₄₃ Tc

テクネチウム
発音	/ t ɛ k ˈ n iː ʃ ( i ) ə m / ( tek- NEE -sh(ee-)əm )
外観	光沢のある灰色の金属
質量数	[97] （データは決定的ではない）[a]
周期表におけるテクネチウム
水素 ヘリウム リチウム ベリリウム ボロン 炭素 窒素 酸素 フッ素 ネオン ナトリウム マグネシウム アルミニウム シリコン リン 硫黄 塩素 アルゴン カリウム カルシウム スカンジウム チタン バナジウム クロム マンガン 鉄 コバルト ニッケル 銅 亜鉛 ガリウム ゲルマニウム 砒素 セレン 臭素 クリプトン ルビジウム ストロンチウム イットリウム ジルコニウム ニオブ モリブデン テクネチウム ルテニウム ロジウム パラジウム 銀 カドミウム インジウム 錫 アンチモン テルル ヨウ素 キセノン セシウム バリウム ランタン セリウム プラセオジム ネオジム プロメチウム サマリウム ユーロピウム ガドリニウム テルビウム ジスプロシウム ホルミウム エルビウム ツリウム イッテルビウム ルテチウム ハフニウム タンタル タングステン レニウム オスミウム イリジウム 白金 金 水銀（元素） タリウム 鉛 ビスマス ポロニウム アスタチン ラドン フランシウム ラジウム アクチニウム トリウム プロトアクチニウム ウラン ネプツニウム プルトニウム アメリシウム キュリウム バークリウム カリホルニウム アインシュタイニウム フェルミウム メンデレビウム ノーベリウム ローレンシウム ラザホーディウム ドブニウム シーボーギウム ボーリウム ハッシウム マイトネリウム ダルムシュタディウム レントゲン コペルニシウム ニホニウム フレロビウム モスコビウム リバモリウム テネシン オガネソン Mn ↑ Tc ↓ Re モリブデン←テクネチウム→ルテニウム
原子番号 ( Z )	43
グループ	グループ7
期間	期間5
ブロック	dブロック
電子配置	[クロ] 4d 5 5s 2
殻あたりの電子数	2、8、18、13、2
物理的特性
STPでの フェーズ	固体
融点	2430  K (2157 °C、3915 °F)
沸点	4538 K (4265 °C、7709 °F)
密度（20℃）	98 Tc: 11.359 g/cm 3 99 Tc: 11.475 g/cm 3 [2]
融解熱	33.29  kJ/モル
気化熱	585.2 kJ/モル
モル熱容量	24.27 J/(モル·K)
蒸気圧 （外挿） パ （Pa） 1 10 100 1k 10k 10万 T （K）で  2727 2998 3324 3726 4234 4894
原子特性
酸化状態	−1、0、+1、[要出典] +2、+3、+4、+5、+6、+7（強酸性酸化物）
電気陰性度	ポーリングスケール: 1.9
イオン化エネルギー	1位: 686.9 [3]  kJ/モル 2位: 1470 kJ/mol 3位: 2850 kJ/mol
原子半径	経験的: 午後136時
共有結合半径	午後147±7時
ファンデルワールス半径	午後205時
テクネチウムのスペクトル線
その他のプロパティ
自然発生	腐敗から
結晶構造	六方最密充填（hcp）（hP2）
格子定数	a  = 274.12 pm c  = 439.90 pm （20℃）[2]
熱膨張	8.175 × 10 -6 /K (20 °C 時) [2]
熱伝導率	50.6W/(m⋅K)
電気抵抗率	200 nΩ⋅m（20℃時）
磁気秩序	常磁性
モル磁化率	+270.0 × 10 −6  cm 3 /モル（298 K）[4]
音速の 細い棒	16,200 m/s（20℃時）
CAS番号	7440-26-8
歴史
予測	ドミトリ・メンデレーエフ(1871)
発見と最初の分離	エミリオ・セグレとカルロ・ペリエ(1937)
テクネチウムの同位体 ヴ e
主な同位体[1] 減衰 豊富 半減期 （t 1/2） モード 製品 95m TC シンセ 61.96日 β + 95ヶ月 それ 95テラグラム 96テラグラム シンセ 4.28日 β + 96ヶ月 97テラグラム シンセ 4.21 × 10 6 年 ε 97月 97m TC シンセ 91.1日 それ 97テラグラム ε 97月 98テラグラム シンセ 4.2 × 10 6 年 β − 98ル 99 TC トレース 2.111 × 10 5 年 β − 99ル 99m TC シンセ 6.01時間 それ 99 TC β − 99ル
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テクネチウムは化学元素であり、記号は Tc、原子番号は43です。同位体がすべて放射性である最も軽い元素です。テクネチウムとプロメチウムは、原子番号の意味で隣り合う元素が両方とも安定している唯一の放射性元素です。入手可能なテクネチウムはすべて合成元素として生成されます。天然に存在するテクネチウムは、ウラン鉱石とトリウム鉱石（最も一般的な供給源）の自然核分裂生成物、またはモリブデン鉱石の中性子捕獲生成物です。この銀灰色の結晶性遷移金属は、周期表の第7族のマンガンとレニウムの間にあり、その化学的性質は隣接する2つの元素の中間です。最も一般的な天然同位体は⁹⁹ Tcで、痕跡量のみで存在します。

テクネチウムの特性の多くは、テクネチウムが発見される前にドミトリ・メンデレーエフによって予測されていました。メンデレーエフは周期表の空白に気づき、未発見の元素に暫定的にエカマンガン( Em ) という名前を付けました。1937 年、テクネチウムは主に人工的に生成された最初の元素となり、その名前が付けられました (ギリシャ語のtechnetos (人工) + -iumに由来)。

短寿命のガンマ線放出核異性体であるテクネチウム99mは、骨がんの診断など、さまざまな検査の核医学で使用されています。テクネチウム 99の基底状態は、ガンマ線を含まないベータ粒子源として使用されます。商業的に生産される長寿命テクネチウム同位体は、原子炉でのウラン235の核分裂の副産物であり、核燃料棒から抽出されます。テクネチウムの最長寿命同位体でさえ半減期が比較的短い（ 421万年）ため、1952年に赤色巨星でテクネチウムが検出されたことを受けて、恒星はより重い元素を生成できることが証明されました。

1860年代から1871年にかけて、ドミトリ・メンデレーエフが提唱した初期の周期表には、モリブデン（元素番号42）とルテニウム（元素番号44）の間に隙間があった。1871年、メンデレーエフはこの欠けている元素がマンガンの下の空いた場所を占め、マンガンの化学的性質が似ていると予測した。メンデレーエフは、この元素が既知の元素マンガンより一つ下の位置にあったため、この元素に仮にエカマンガン（サンスクリット語で「1」を意味する「エカ」に由来）と名付けた。 [ 5 ^]

周期表が発表される前も後も、初期の研究者の多くは、失われた元素を最初に発見して命名することに熱心でした。周期表での位置から、他の未発見の元素よりも見つけやすいはずだと思われました。しかし、テクネチウムの放射能のせいで、そうはいきませんでした。

ドイツの化学者ウォルター・ノダック、オットー・ベルク、イダ・タッケは1925年に元素75と元素43の発見を報告し、元素43をマズリウムと名付けた（ウォルター・ノダックの家族の出身地である東プロイセンのマズリア（現在はポーランド）にちなむ）。 ^[10]この名前は科学界で大きな反感を買った。第一次世界大戦中にマズリア地方でドイツ軍がロシア軍に連勝したことに言及していると解釈されたためである。ナチスが政権を握っている間もノダック夫妻は学術的地位に留まったため、元素43を発見したという彼らの主張に対する疑惑と敵意は続いた。^[11]研究グループはコロンバイトに電子ビームを照射し、 X線発光分光写​​真を調べることで元素43が存在すると推論した。^[12]発生したX線の波長は、1913年にヘンリー・モーズリーが導出した式によって原子番号と関連づけられている。研究チームは、元素43が発する波長で微弱なX線信号を検出したと主張した。その後の実験ではこの発見を再現できず、誤りとして却下された。^{[13] [14]}それでも、1933年には、元素の発見に関する一連の記事で、元素43にマズリウムという名前が引用された。 ^[15]ノダック夫妻の主張を復活させようとする最近の試みがなされたが、彼らが研究した鉱石に存在していた可能性のあるテクネチウムの量に関するポール・クロダの研究によって、その主張は反証された。テクネチウムの量は鉱石1kgあたり3×10 ⁻¹¹ μgを超えることはなく、したがってノダック夫妻の方法では検出できなかったはずである。^{[11] [16]}

43番元素の発見は、1937年にシチリア島のパレルモ大学でカルロ・ペリエとエミリオ・セグレが行った実験でようやく確認された。^[17] 1936年半ば、セグレはアメリカを訪れ、まずニューヨークのコロンビア大学、次にカリフォルニアのローレンス・バークレー国立研究所を訪れた。彼はサイクロトロンの発明家アーネスト・ローレンスを説得し、廃棄された放射能を帯びたサイクロトロンの部品を引き取らせてくれた。ローレンスはサイクロトロンの偏向板の一部だったモリブデン箔を彼に郵送した。 ^[18]

セグレは同僚のペリエと協力して、モリブデンの活性が原子番号43の元素によるものであることを比較化学によって証明しようとした。1937年、彼らはテクネチウム95mとテクネチウム97の同位体 の単離に成功した。^{[19] [20] [異論あり–議論あり]}パレルモ大学当局は、パレルモのラテン語名「パノルムス」にちなんで、彼らの発見をパノルミウムと名付けるよう求めた。1947年、^[19]元素43は人工的に生成された最初の元素であったため、「人工の」を意味するギリシャ語のテクネトス（τεχνητός）にちなんで命名された。[ 6 ] [ 10 ]^セグレは バークレーに戻り、グレン・T・シーボーグと出会った。彼らは準安定同位体テクネチウム99mを単離し、これは現在では年間約1000万件の医療診断手順に使用されています。^[21]

1952年、カリフォルニアの天文学者ポール・W・メリルは、S型赤色巨星からの光の中にテクネチウムのスペクトル特性（具体的には、波長403.1  nm、423.8 nm、426.2 nm、429.7 nm）を検出した。^[22]これらの星は寿命の終わりに近づいていたが、この短寿命元素が豊富に含まれていたため、核反応によって星の中で生成されたことが示された。この証拠は、より重い元素は星の中での元素合成の産物であるという仮説を裏付けるものとなった。 ^{[20]最近では、このような観測により、元素は}s過程での中性子捕獲によって生成されるという証拠が得られた。^[23]

この発見以来、テクネチウムの天然源を求めて陸上物質の調査が数多く行われてきました。1962年、ベルギー領コンゴ産のピッチブレンドからテクネチウム99が分離され、非常に微量（約0.2 ng/kg）であることが確認されました。 ^{[23]テクネチウム99は}ウラン238の自然核分裂生成物として生成されます。オクロの天然の核分裂炉には、大量のテクネチウム99が生成され、その後ルテニウム99に崩壊したという証拠があります。^[23]

テクネチウムは銀灰色の放射性金属で、白金に似た外観をしており、通常は灰色の粉末として得られる。^[24]バルクの純金属の結晶構造は六方最密構造であり、ナノ分散 純金属の結晶構造は立方構造である。ナノ分散テクネチウムは分裂したNMRスペクトルを持たないが、六方バルクのテクネチウムはTc-99-NMRスペクトルが9つの衛星に分裂している。^{[24] [25]}原子テクネチウムは、 363.3  nm 、403.1 nm、426.2 nm、429.7 nm、および485.3 nmの波長に特徴的な輝線を持つ。^[26]斜方晶系Tc金属の単位格子パラメータは、Tcが炭素で汚染されている場合に報告された（1.38 wt% CのTc-Cではa = 0.2805(4 ) , b = 0.4958( 8), c = 0.4474(5)•nm、1.96 wt% CのTc-Cではa = 0.2815(4), b = 0.4963(8), c = 0.4482(5)•nm）。^[27]金属形態はわずかに常磁性であり、磁気双極子は外部磁場と一直線になるが、磁場が取り除かれるとランダムな方向を向く。^[28]純粋な金属単​​結晶テクネチウムは、 7.46 K以下の温度で タイプII超伝導体になる。^{[29] [b]この温度以下では、テクネチウムは}ニオブ以外のどの元素よりも磁気浸透深度 が非常に大きい。^[30]

テクネチウムは周期表の第 7 族に位置し、レニウムとマンガンの間に位置しています。周期律によって予測されるように、その化学的性質はこれら 2 つの元素の中間にあります。2 つのうち、テクネチウムはレニウムによく似ており、特に化学的不活性と共有結合を形成する傾向が顕著です。^[31]これは、ランタノイド収縮により、第 5 周期の元素が第​​ 4 周期よりも第 6 周期の元素に似ている傾向と一致する。マンガンとは異なり、テクネチウムは陽イオン(正味の正電荷を持つイオン) を形成しにくい。テクネチウムは -1 から +7 までの 9 つの酸化状態を示し、+4、+5、+7 が最も一般的です。^{[32]テクネチウムは}王水、硝酸、濃硫酸には溶けますが、いかなる濃度の塩酸にも溶けません。 ^[24]

金属テクネチウムは湿った空気中でゆっくりと変色し^[32]、粉末状では酸素中で燃焼する。高圧下で水素と反応すると水素化物TcH _1.3 ^[33]を形成し、炭素と反応するとセルパラメータ0.398nmのTc ₆ C ^[27]と、パラメータ0.402nmのナノ分散低炭素含有量炭化物を形成する。^[34]

テクネチウムは硝酸によるヒドラジンの分解を触媒することができ、この特性はテクネチウムの原子価の多価性によるものである。^{[35]この特性は、}核燃料処理におけるウランからのプルトニウムの分離において問題を引き起こした。この処理では、プルトニウムをより安定した四価の状態ではなく三価の状態に保つために、ヒドラジンが保護還元剤として使用されている。この問題は、前段階でテクネチウムとジルコニウムの相互に強化された溶媒抽出によって悪化し、^[36]プロセスの変更が必要となった。

最も入手しやすいテクネチウムの形態は過テクネチウム酸ナトリウムNa[TcO ₄ ]である。この物質の大部分は[ ⁹⁹ MoO ₄ ] ²⁻からの放射性崩壊によって生成される：^{[37] [38]}

過テクネチウム酸（TcO⁻
₄）は水溶液中で弱く水和しており^[39]、過塩素酸アニオンと類似した挙動を示す。過マンガン酸（MnO⁻
₄）は弱い酸化剤にすぎません。

過テクネチウム酸塩に関連する物質に七酸化テクネチウムがあります。この淡黄色の揮発性固体は、Tc 金属と関連前駆体の酸化によって生成されます。

これは分子金属酸化物であり、七酸化マンガンに類似している。167 pmと184 pmの結合長を持つ2種類のTc−O結合を持つ中心対称構造を採用している。 ^[40]

テクネチウム七酸化物はpHに応じて過テクネチウム酸塩と過テクネチウム酸に加水分解される： ^{[41] [42]}

HTcO ₄は強酸である。濃硫酸中では、[TcO ₄ ] ^{− は}八面体TcO ₃ (OH)(H ₂ O) ₂に変換され、これは仮想的な三価アクア錯体[TcO ₃ (H ₂ O) ₃ ] ⁺の共役塩基である。^[43]

テクネチウムは二酸化物、^{[44] 、二硫化} 物、二セレン化物、二テルル化物を形成する。過テクネチウムを硫化水素で処理すると、定義があいまいなTc ₂ S _{7が形成される。これは熱分解して二硫化物と元素硫黄になる。} ^{[45]同様に、二酸化物はTc} ₂ O ₇の還元によって生成できる。

レニウムの場合とは異なり、テクネチウムでは三酸化物は単離されていない。しかし、質量分析法を用いて気相中のTcO ₃が同定されている。^[46]

テクネチウムはTcH複合体を形成する²⁻⁹
₂₋₉カリウム塩はReHと同構造である。²⁻⁹
₂₋₉^[47]高圧下では元素からTcH1,3が形成されることも報告されている。[ ^33]

二元系（2つの元素のみを含む）テクネチウムハロゲン化物は、TcF ₆、TcF ₅、TcCl ₄、 TcBr ₄、TcBr ₃、α-TcCl ₃、β-TcCl ₃、TcI ₃、α-TcCl ₂、β-TcCl ₂などが知られています。酸化状態はTc(VI)からTc(II)の範囲です。テクネチウムハロゲン化物は、分子八面体錯体、拡張鎖、層状シート、3次元ネットワークに配置された金属クラスターなど、さまざまな構造タイプを示します。^{[48] [49]}これらの化合物は、金属とハロゲンを組み合わせるか、それほど直接的ではない反応によって生成されます。

TcCl _{4はTc金属またはTc 2} O ₇の塩素化によって得られる。加熱すると、TcCl _4は対応するTc(III)およびTc(II)塩化物を与える。^[49]

_{TcCl 4}の構造は、TcCl ₆八面体の辺を共有する無限のジグザグ鎖から構成されています。これは、ジルコニウム、ハフニウム、白金の遷移金属四塩化物と同形です。^[49]

三塩化テクネチウムには、α-およびβ-TcCl ₃の2つの多形が存在する。α多形はTc ₃ Cl _{9とも表記さ}れる。これは共面二八面体構造をとる。^[50]これはクロロ酢酸塩Tc ₂ (O ₂ CCH ₃ ) ₄ Cl _{2 を}HClで処理することによって生成される。Re ₃ Cl ₉と同様に、α-多形の構造は、MM距離が短い三角形で構成される。β-TcCl _{3 は、}モリブデントリクロリドでも見られるように、ペアで構成された八面体Tc中心を特徴とする。TcBr ₃はどちらのトリクロリド相の構造もとらない。代わりに、モリブデントリブロミドの構造をとり、交互に短いTc-Tc接触と長いTc-Tc接触を持つ共面八面体の鎖で構成される。 TcI _3はTiI ₃の高温相と同じ構造を持ち、等しいTc-Tc接触を持つ共面八面体の鎖を特徴とする。^[49]

数種類の陰イオン性テクネチウムハロゲン化物が知られている。二成分四ハロゲン化物は、八面体分子構造をとる六ハロゲン化物 [TcX ₆ ] ²⁻ (X = F, Cl, Br, I)に変換できる。^[23]より還元されたハロゲン化物は、Tc–Tc 結合を持つ陰イオン性クラスターを形成する。Mo、W、Re などの関連元素についても同様の状況である。これらのクラスターは、核性 Tc ₄、Tc ₆、Tc ₈、および Tc ₁₃を持つ。より安定した Tc ₆および Tc _{8クラスターは、垂直の Tc 原子対が三重結合で接続され、平面原子が単結合で接続されたプリズム形状をしている。すべてのテクネチウム原子は 6 つの結合を作り、残りの価電子は、}塩素や臭素などの1 つの軸ハロゲン原子と 2 つの架橋配位子ハロゲン原子によって飽和することができる。^[51]

テクネチウムは有機配位子と様々な錯体を形成します。その多くは核医学との関連性から十分に研究されてきました。^[52]

テクネチウムは、Tc–C結合を持つさまざまな化合物、すなわち有機テクネチウム錯体を形成する。このクラスの著名なメンバーは、CO、アレーン、およびシクロペンタジエニル配位子との錯体である。^[53] 2元カルボニルTc ₂ (CO) ₁₀は、白色の揮発性固体である。^[54]この分子では、2つのテクネチウム原子が互いに結合しており、各原子は5つのカルボニル配位子の八面体に囲まれている。テクネチウム原子間の結合距離303 pm、^{[55] [56]}は、金属テクネチウムの2つの原子間の距離（272 pm）よりも大幅に大きい。同様のカルボニルは、テクネチウムの同族体であるマンガンとレニウムによって形成される。 ^{[57]有機テクネチウム化合物への関心は、}核医学への応用によっても高まっている。^[53]テクネチウムはアコカルボニル錯体も形成し、その代表的な錯体の一つに[Tc(CO) ₃ (H ₂ O) ₃ ] ^+があり、これは他の金属カルボニルに比べて珍しいものである。^[53]

テクネチウムは原子番号 Z = 43で 、周期表の中で最も番号が小さい元素で、その同位体は放射性です。2番目に軽い完全放射性元素であるプロメチウムは原子番号61です。^[32] 陽子の数が奇数の原子核は、核子の総数（陽子+中性子）が偶数であっても、偶数の原子核よりも安定性が低くなります。 ^{[58]また、奇数番号の元素は安定}同位体が少なくなります。

最も安定した放射性同位体は半減期が421 ± 16 万年とテクネチウム98420 ± 30 万年。現在の半減期の測定値は、1標準偏差に対応する重なり合った信頼区間を示しているため、テクネチウムの最も安定した同位体を明確に割り当てることはできません。次に安定した同位体はテクネチウム99で、半減期は211,100年です。^[1] 34の他の放射性同位体は、質量数が86から122の範囲で特徴付けられています。 ^[1]これらのほとんどの半減期は1時間未満ですが、例外はテクネチウム93（2.73時間）、テクネチウム94（4.88時間）、テクネチウム95（20時間）、テクネチウム96（4.3日）です。^[59]

^{テクネチウム98（ 98Tc}）より軽い同位体の主な崩壊モードは電子捕獲であり、モリブデン（Z  = 42）を生成します。^[60]テクネチウム98およびより重い同位体の場合、主な崩壊モードはベータ放出（電子または陽電子の放出）であり、ルテニウム（Z  = 44）を生成しますが、テクネチウム100はベータ放出と電子捕獲の両方によって崩壊することがあります。^{[60] [61]}

テクネチウムには、1つ以上の励起核子を持つ同位体である核異性体も多数存在する。テクネチウム97m（^{97m Tc、「m」は}準安定を意味する）は最も安定しており、半減期は91日、励起エネルギーは0.0965 MeVである。^[59] これに続いてテクネチウム95m（61日、0.03 MeV）、テクネチウム99m（6.01時間、0.142 MeV）が続く。^[59]

テクネチウム99（^{99 Tc）はウラン235（ 235} U）の核分裂の主生成物であり、テクネチウムの最も一般的で最も入手しやすい同位体です。1グラムのテクネチウム99から6.2 × 10^{1秒間に8回の}崩壊（言い換えれば、⁹⁹の比放射能は0.62 GBq/gである）。^[28]

テクネチウムは、地球の地殻中に約 0.003 兆分の 1 という微量で自然に存在します。テクネチウムが非常に希少なのは、⁹⁷ Tc と⁹⁸ Tcの半減期がわずか420 万年だからです。地球が形成されて以来、このような期間が 1000 回以上経過しているため、原始テクネチウムの原子 1 個でさえ生き残る確率は事実上ゼロです。ただし、少量はウラン鉱石中に自発核分裂生成物として存在します。1 キログラムのウラン には、テクネチウム原子 10 兆個に相当する1ナノグラム(10 ⁻⁹ g)が含まれていると推定されています。 ^{[20] [62] [63]スペクトル型が S、M、N の}赤色巨星の中には、テクネチウムの存在を示すスペクトル吸収線を示すものがあります。^{[24] [64]}これら の赤色巨星は、非公式にはテクネチウム星として知られています。

まれな自然発生とは対照的に、テクネチウム99は毎年、さまざまな核分裂生成物を含む使用済み核燃料棒から大量に生産されている。原子炉でウラン235 1グラムを核分裂させると、テクネチウム99が27mg生成され、テクネチウムの核分裂生成物収率は6.1%となる。^[28]他の核分裂性同位体も同様のテクネチウム収率を生み出し、例えばウラン233からは4.9%、プルトニウム239からは6.21%である。^[65] 1983年から1994年の間に原子炉で生産されたテクネチウムは推定49,000 T Bq（78 メートルトン）で、これは地上のテクネチウムの圧倒的な供給源である。^{[66] [67]} 生産量のうちほんの一部だけが商業的に利用されている。^[c]

テクネチウム99はウラン235とプルトニウム239の核分裂によって生成される。そのため、放射性廃棄物や核分裂爆弾の爆発による放射性降下物に存在している。使用済み燃料の量あたりのベクレルで測定されるテクネチウム99の崩壊は、約10年後の核廃棄物の放射能の主な原因となる。⁴～10核廃棄物が生成されてから⁶年^[66]1945年から1994年まで、大気圏内核実験Bq。^[66][68]核燃料の再処理 によって約1000 TBq（約1600 kg）で、そのほとんどは海に放出されました。再処理方法によりそれ以来排出量は減少していますが、2005年現在、テクネチウム99の環境への主な放出はセラフィールドアイリッシュ海に推定550 TBq（約900 kg）が放出されました。^[67] 2000年以降、その量は規制により年間90テラベクレル（約140キログラム）に制限されている。^[69] テクネチウムが海に放出された結果、一部の魚介類が微量のテクネチウムで汚染された。例えば、ヨーロッパのロブスターや西カンブリア約1ベクレル/キログラムのテクネチウムが含まれている。^[70][71][d]

準安定同位体テクネチウム99mは、原子炉内でのウランやプルトニウムの核分裂によって核分裂生成物として継続的に生成されます。

$${\displaystyle {\ce {^{238}_{92}U ->[{\ce {sf}}] ^{137}_{53}I + ^{99}_{39}Y + 2^{ 1}_{0}n}}}$$ $${\displaystyle {\ce {^{99}_{39}Y ->[\beta^-][1.47\,{\ce {s}}] ^{99}_{40}Zr ->[\beta ^-][2.1\,{\ce {s}}] ^{99}_{41}Nb ->[\beta^-][15.0\,{\ce {s}}] ^{99}_{ 42}Mo ->[\beta^-][65.94\,{\ce {h}}] ^{99}_{43}Tc ->[\beta^-][211,100\,{\ce {y} }] ^{99}_{44}ル}}}$$

使用済み燃料は再処理前に数年間放置されるため、従来の核再処理で核分裂生成物が主要アクチニドから分離されるまでに、モリブデン99とテクネチウム99mはすべて崩壊する。プルトニウム・ウラン抽出（ PUREX ）後に残る液体には、TcOとして高濃度のテクネチウムが含まれている。⁻
₄しかし、そのほとんどはテクネチウム99であり、テクネチウム99mではない。^[73]

医療現場で使用されているテクネチウム99mの大部分は、原子炉で専用の高濃縮ウランターゲットを照射し、再処理施設でターゲットからモリブデン99を抽出し、 ^[38]診断センターでモリブデン99の崩壊によって生成されたテクネチウム99mを回収することによって生産されています。^{[74] [75]モリブデン酸塩}MoOの形のモリブデン99²⁻⁴
_...酸性アルミナ（Al
₂お
₃）を、テクネチウム99mジェネレータ（「テクネチウムカウ」、時には「モリブデンカウ」とも呼ばれる）内のシールド カラムクロマトグラフで分析する。モリブデン99の半減期は67時間であるため、その崩壊によって生じる短寿命のテクネチウム99m（半減期：6時間）が絶えず生成されている。^[20]可溶性過テクネチウム酸TcO ⁻
₄その後、生理食塩水を用いて化学的に抽出することができる。このプロセスの欠点は、核分裂性物質の安全対策の対象となるウラン235を含むターゲットが必要になることである。^{[76] [77]}

世界の供給量のほぼ3分の2は、カナダのオンタリオ州チョークリバー研究所の国立研究用万能原子炉と、オランダのペッテンにある原子力研究コンサルタントグループの高中性子束原子炉の2つの原子炉から供給されている。テクネチウム99mを生産するすべての主要な原子炉は1960年代に建設され、寿命が近づいている。テクネチウム99mの需要の200%を生産するように計画され建設された2つの新しいカナダ多目的応用物理格子実験原子炉により、他のすべての生産者は独自の原子炉を建設する必要がなくなった。2008年にすでにテスト済みの原子炉がキャンセルされたため、テクネチウム99mの将来の供給が問題となった。^[78]

テクネチウム 99 の長い半減期と陰イオン種を形成する可能性があることは、放射性廃棄物の長期処分に大きな懸念を引き起こします。再処理工場で核分裂生成物を除去するために設計されたプロセスの多くは、セシウム(例:セシウム 137 ) やストロンチウム(例:ストロンチウム 90 )などの陽イオン種を対象としています。したがって、過テクネチウム酸はこれらのプロセスから漏れ出します。現在の処分オプションでは、大陸の地質学的に安定した岩石に埋めることが好まれます。このような方法の主な危険性は、廃棄物が水に接触し、放射能汚染が環境に浸出する可能性があることです。陰イオン性の過テクネチウム酸とヨウ化物は鉱物の表面に吸着しない傾向があり、洗い流される可能性があります。比較すると、プルトニウム、ウラン、セシウムは土壌粒子に結合する傾向があります。テクネチウムは湖底堆積物中の微生物活動など、いくつかの環境によって固定化される可能性があり^[79]、テクネチウムの環境化学は活発に研究されている分野である。^[80]

代替の処分方法である核変換が、 CERNでテクネチウム 99 に対して実証されています。このプロセスでは、テクネチウム (金属ターゲットとしてのテクネチウム 99) に中性子を照射して短寿命のテクネチウム 100 (半減期 = 16 秒) を形成し、これがベータ崩壊によって安定したルテニウム100 に崩壊します。使用可能なルテニウムの回収が目標である場合、極めて純粋なテクネチウム ターゲットが必要です。ターゲットにアメリシウムやキュリウムなどのマイナー アクチニドが微量に存在する場合、それらは核分裂を起こしてより多くの核分裂生成物を形成し、照射されたターゲットの放射能を増加させる可能性があります。 「新鮮な核分裂」によるルテニウム106（半減期374日）の生成は、最終的なルテニウム金属の活性を高める可能性があり、ルテニウムが使用可能になるまでに照射後のより長い冷却時間が必要になる。^[81]

使用済み核燃料からテクネチウム99を実際に分離するには長いプロセスが必要です。燃料の再処理中に、高放射性廃液の成分として出てきます。数年間放置すると、放射能はテクネチウム99を含む長寿命同位体の抽出が実行可能なレベルまで減少します。一連の化学プロセスにより、高純度のテクネチウム99金属が生成されます。^[82]

モリブデン99は崩壊してテクネチウム99mを形成しますが、モリブデン98の中性子照射によって生成することができます。[ ^83]必要に応じて、他のテクネチウム同位体は核分裂によって大量に生成されるのではなく、親同位体の中性子照射によって製造されます（たとえば、テクネチウム97はルテニウム96の中性子照射によって生成できます）。^[84]

1971年、医療用サイクロトロンでモリブデン100を標的として22MeV陽子を照射し、^100Mo (p,2n) ^{99mTc反応を起こすことでテクネチウム99mを生産できることが実証された。 [85]}医療用テクネチウム99mが最近不足したことで、同位体濃縮（>99.5%）モリブデン100を標的として陽子を照射してテクネチウム99mを生産するという方法への関心が再燃した。[ ^{86] [87]}粒子加速器でモリブデン100から（n,2n）または（γ,n）反応によってモリブデン99を得る他の技術も研究されている。^{[88] [89] [90]}

テクネチウム99m（「m」は準安定核異性体であることを示す）は、放射性同位元素の医療検査に使用されている。例えば、テクネチウム99mは、医療用画像機器が人体を追跡する放射性トレーサーである。 ^{[20] [86]テクネチウム99mは、容易に検出可能な140} keVの ガンマ線を放出し 、半減期が6.01時間（24時間で約94％がテクネチウム99に崩壊することを意味する）であるため、この役割に適している。^[28]テクネチウムの化学的性質により、テクネチウムはさまざまな生化学的化合物に結合することができ、それぞれの化合物によってテクネチウムが体内でどのように代謝され、沈着するかが決まり、この単一の同位体は多数の診断検査に使用できる。テクネチウム99mをベースとした一般的な放射性医薬品は50種類以上あり、脳、心筋、甲状腺、肺、肝臓、胆嚢、腎臓、骨格、血液、腫瘍の画像化や機能研究に使用されています。^[91]

半減期が61日の長寿命同位体テクネチウム95mは、環境中や動植物システムにおけるテクネチウムの動きを研究するための放射性トレーサーとして使用されています。 ^[92]

テクネチウム99は、ほぼ完全にベータ崩壊によって崩壊し、一貫して低エネルギーのベータ粒子を放出し、ガンマ線を伴わない。さらに、半減期が長いため、この放出は時間の経過とともに非常にゆっくりと減少する。また、放射性廃棄物から化学的および同位体的に高い純度で抽出することもできる。これらの理由から、テクネチウム99は米国国立標準技術研究所（NIST）の標準ベータ放出体であり、機器の校正に使用されている。^{[93]テクネチウム99は、光電子デバイスや}ナノスケールの 核電池にも提案されている。^[94]

レニウムやパラジウムと同様に、テクネチウムも触媒として機能します。イソプロピルアルコールの脱水素化などのプロセスでは、テクネチウムはレニウムやパラジウムよりもはるかに効果的な触媒です。しかし、その放射能は安全な触媒用途では大きな問題です。^[95]

鋼を水に浸す場合、水に低濃度（55  ppm ）の過テクネチウム酸カリウム（VII）を添加すると、温度が250℃（523 K）に上昇しても鋼を腐食から保護します。 ^{[ 96 ] [97]}このため、過テクネチウム酸は鋼の陽極腐食防止剤として使用されていますが、テクネチウムの放射能が問題を引き起こし、この用途は自己完結型システムに限定されています。^[98]一方、（例えば）CrO²⁻⁴
_...過テクネチウム酸も腐食を抑制できるが、その濃度は10倍必要である。ある実験では、炭素鋼の標本を過テクネチウム酸水溶液に20年間入れても腐食しなかった。^{[97]過テクネチウム酸が腐食を防ぐメカニズムはよくわかっていないが、薄い表面層（}不動態化）の可逆的な形成に関係していると思われる。一説によると、過テクネチウム酸は鋼の表面と反応して二酸化テクネチウムの層を形成し、それ以上の腐食を防ぐという。同じ効果で、鉄粉を使って水から過テクネチウム酸を除去できる。この効果は、過テクネチウム酸の濃度が最小濃度を下回ったり、他のイオンの濃度が高すぎたりすると急速に消える。^[99]

前述のように、テクネチウムの放射性性質（必要な濃度で3 MBq/L）により、この腐食防止はほとんどの状況では実用的ではありません。^{[96]それにもかかわらず、}沸騰水型原子炉で使用するために過テクネチウム酸イオンによる腐食防止が提案されました（しかし採用されることはありませんでした）。^[99]

テクネチウムは、天然の生物学的役割を担っておらず、通常、人体には存在しません。^[24]テクネチウムは核分裂によって大量に生成され、多くの放射性核種よりも容易に拡散します。化学毒性は低いようです。例えば、数週間にわたって1グラムの食物あたり最大15μgのテクネチウム99を摂取したラットでは、血液組成、体重と臓器の重量、食物摂取量に大きな変化は検出されませんでした。^[100]体内で、テクネチウムはすぐに安定したTcOに変換されます。⁻
₄イオンであり、水溶性が高く、すぐに排泄される。テクネチウムの放射線毒性（質量単位あたり）は、化合物、問題の同位体の放射線の種類、および同位体の半減期によって決まる。^[101]

テクネチウムのすべての同位体は慎重に取り扱わなければならない。最も一般的な同位体であるテクネチウム99は弱いベータ線放射体であり、このような放射線は実験室のガラス器具の壁によって遮断される。テクネチウムを扱う際の主な危険は粉塵の吸入であり、肺の放射能汚染は重大な癌リスクをもたらす可能性がある。ほとんどの作業では、ドラフト内での慎重な取り扱いで十分であり、グローブボックスは不要である。^[102]