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43Tc 테크네튬 Technetium |
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| 분류 | 전이 원소 | 상태 | 고체 |
| 원자량 | 98.907 | 밀도 | 11g/cm3 |
| 녹는점 | 2157 °C | 끓는점 | 4265 °C |
| 용융열 | 33.29 kJ/mol | 증발열 | 585.2 kJ/mol |
| 원자가 | 6 | 이온화에너지 | 702, 1470, 2850 kJ/mol |
| 전기음성도 | 1.9 | 전자친화도 | 53 kJ/mol |
| 발견 | E. Segrè, C. Perrier (1937) | ||
| CAS 등록번호 | 7440-26-8 | ||
| 이전 원소 | 몰리브데넘(Mo) | 다음 원소 | 루테늄(Ru) |
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[1]
1. 개요
주기율표 7족에 속하는 인공 방사성 금속원소. 모든 동위원소가 다 방사성이고 반감기도 길지 않아 지구에는 천연적으로는 사실상 존재하지 않는다. 우라늄 등이 붕괴하며 중간에 거쳐가는 산물로 잠깐 존재한다. 보통 이런 천연 방사성 원소들은 대부분 7주기 이상 또는 원자번호 83번 비스무트 이상의 원소들인데 테크네튬은 5주기에 원자번호가 43밖에 안되는데도 뚝 떨어져 안정된 원소가 없고 방사성인 특이한 원소다. 망가니즈 아래에 위치해 있다. 은회색을 띠나, 습한 공기 중에서는 광택이 없어지며 레늄과 화학적 성질이 흡사하다.후술하겠지만 테크네튬은 최초로 인공적으로 합성되어 발견된 원소이다. 이때문에 "인공적인"을 뜻하는 그리스어 τεχνητός에서 이름을 따와 붙였다. [출처]
세계 최초의 인공 방사성 원소이다. 많은 화학자들이 테크네튬의 위치에 들어갈 원소를 찾기 위한 실험을 했다. 1908년에 일본의 오가와 마사타카라는 사람이 천연광물 속에서 43번 원소를 발견했다고 발표해 이를 니포늄이라 명명했다. 하지만 재확인되지 못했고, 결국 잘못된 발견으로 판명났다.[3] 그 후 1925년 독일의 노다크가 75번 원소인 레늄과 43번 원소인 마수륨을 발견하였는데, 이 중에서 마수륨은 2000년대에 와서야 재확인이 되었고, 현재 안정 핵종은 존재하지 않는 것으로 생각된다.
테크네튬을 처음으로 발견한 것은 이탈리아의 페리에르와 세그레이었다. 1937년, 사이클로트론 실험 중 몰리브덴제 편향판에 중양자나 중성자가 우연히 충돌해서 새로운 원소 테크네튬이 발견되었다. 천연에는 거의 발견되지 않는 원소지만[4], 1961년 우라늄, 토륨이 자발 핵분열을 할 때 생성되는 극미량의 테크네튬-99가 우라늄 광석에서 발견되었다.
그런데 스펙트럼 분석 결과, 우주에는 고래자리 오미크론별 미라처럼 테크네튬이 소량 존재하는 별이 있다. 가장 유명한 변광성 중 하나인 미라는 60억살의 점근거성단계에 있는 적색거성으로 중심핵의 온도가 3억K이나 되기 때문에 느린 중성자 포획 과정인 S-과정을 일으킬 수 있다. S-과정으로 인해 별 내부에 테크네튬이 형성된다.[5]
가장 안정적인 원소는 질량수 97짜리고, 그다음은 98짜리이지만, 실제로 많이 사용되면서 가장 자주 접할 수 있는 동위원소의 질량수는 99인데, 이는 지구상에 존재하는 우라늄, 토륨 같은 악티늄족 원소들에게서 파생되기 가장 쉬운 동위원소이기 때문이다.
실제 질량수 99의 테크네튬은 대부분 실험용 원자로에서 고농축 우라늄을 핵분열하고 남은 핵 찌꺼기 내에서 몰리브데넘(Mo)-99(반감기: 2.7일) 형태에서 추출한다. 우라늄-235 100g이 핵분열하면 약 2.12g의 테크네튬-99계열[6]이 추출된다.
2. 용도
테크네튬-99m은 핵의학 진단에 널리 쓰이며, 심장병과 암 증상 그리고 뇌졸중을 진단하는데 쓰인다.Milking with Cow라 하여 진단용 테크네튬 용액을 쉽게 얻는 방법이 있다. 상기 언급된 몰리브덴-99를 알루미나(Al2O3) 컬럼에 흡착시켜 두면 베타-마이너스 붕괴 후 테크네튬-99m으로 전환되는데, 필요시 이를 0.9% 주사용 식염수(멸균등장, progen-free)로 유출시키면 Na+(99mTcO4)-의 형태로 정맥주사, 경구투여 등이 가능한 용액을 그때 그때 얻을 수 있다. Milking이라는 용어의 유래는 다음과 같다. Mo-99가 흡착된 컬럼은 계속해서 붕괴하면서 Tc-99m을 생성하고 비방사능은 23시간마다 최대치가 되고 점차 감소하는 특성을 가진다. 때문에 Tc-99m을 컬럼에서 매일 한 번 씩 뽑아내게 되는데 이게 소젖 짜는 것과 비슷하다 하여 Milking이라 불린다.
또 주석의 화합물과 테크네튬 99를 섞어서 주사하면 순환기계의 병을 알아내는 것도 가능하다. 테크네튬 99를 이용해서 진단한 후에는 붕괴생성물 테크네튬 99가 남지만 인체에서 빠르게 배출되고 체내에 남아도 반감기가 길기 때문에(=방사성이 약하기 때문에) 방사능의 영향은 거의 없다.
산화 부식억제제로 이용할 수도 있는데 금속에 55ppm만 함유해도 바닷물 속에서도 20년동안이나 산화가 억제되는 부식억제제로 이용할 수 있다. 즉 20년 가까이 반짝반짝한 상태를 유지할 수 있다는 뜻이다. 루테늄과 크로뮴의 약 9배 정도의 효율을 자랑하지만, 방사능 때문에 사용에는 제한된다. 따라서 비등수형 원자로의 보일러 같은 방사능이 문제되지 않는 환경에서 부식을 막아야 하는 경우라면 쓰인다.
3. 창작물에서의 테크네튬
- 핫휠 애니메이션 액셀러레이서 시리즈에서 네 번째 팀인 사일런서즈(Silencerz)가 운용하는 주력차량 중 하나로 이 원소의 이름을 딴 '테크네튬'이 존재한다. 이 모델의 핫휠 제품은 현재 단종되어 이제 구하기 힘들다.
- EVE 온라인에서 제식 장비처럼 취급받는 Tech Level 2(Tech 2) 장비나 함선을 생산하는 데 필요한 원소이다. 달에서만 채취할 수 있는 문 미네랄(Moon Mineral)로 분류된다. 과거에는 별 볼일 없었지만 2010년쯤 제작 레시피가 변경되면서 필요 수량이 증가했는데, 이게 은하의 한 섹터에 거의 독점적으로만 뭉쳐있는 게 확인되면서 패치 후 3개월만에 가격이 50배 넘게 폭증했다. 현재는 EVE의 석유 역할을 하고 있다고 해도 과언이 아니다. 유저간 영토 싸움의 주된 이유 중 하나가 테크네슘이 산출되는 "테크 달(Tech Moon)"의 소유권을 빼앗기 위해서일 정도다. 사실 그럴만도 한게, 그정도되는 큰 얼라이언스나 연합의 경우, 얼라이언스 지갑에 들어가는 돈의 대부분이 문마이닝을 통한 수입일정도로 중요한수입이다. 얼라원들의 세금보다 문마이닝을 통한 수익이 안정적이어야 슈캡도 막 던지고 SRP를 줄수있어서 중요하다.
[1]
사진은 아마도 테크네튬으로 도금된
금일 것이다. 테크네튬은 저렇게 대량으로 형성되기 어렵다. 실제 수집용 테크네튬 샘플들은 금박에 테크네튬을 씌워서 나온다.
[출처]
Perrier, C., and E. Segrè. 1947. “Technetium : The Element of Atomic Number 43.” Nature 159 (4027): 24–24. doi:10.1038/159024a0.
[3]
이 원소는
레늄이었다. 한번 사용한 이름은 다시 사용하지 못한다는
IUPAC 규정에 의해, 이후 발견된 113번 원소의 이름은 니포늄이 아닌
니호늄(Nh, Nihonium)이 되었다.
[4]
반감기가 가장 긴 테크네튬-98도 반감기가 423만년이라 태양계나 지구의 나이에 비해 월등히 짧아 이미 다 붕괴하여 현재는 아예 존재하지 않는다.
[5]
S-과정은 중심핵의 온도가 2억 5천만K이 넘는 적색 거성의 내부에서 천천히 일어나며 최종적으로 비스무트-209까지 형성된다. 적색 거성에서 미량 일어나는 핵합성 과정이지만 무거운 동위원소 생성에는 기여한다.
[6]
몰리브데넘-99, 테크네튬-99m, 테크네튬-99를 총칭한 붕괴사슬
[7]
자세한건
셀레늄항목 참조