Teknesyum: En Kullanışlı Yapay Radyoaktif Element

Teknesyum, her gün binlerce insana enjekte edilen oldukça faydalı bir radyoaktif elementtir. Tıptaki görüntüleme uygulamalarının vazgeçilmez öğesidir.

Teknesyum veya teknetyum, suni olarak elde edilen ilk radyoaktif elementtir. İzotopları radyoaktif olan en hafif elementtir. Nükleer tıpta anahtar rol oynar. Tc-99m izotopu, her gün binlerce radyoaktif tıbbi görüntüleme uygulamasında kullanılır. Yılda 15 milyonun üzerinde tıbbi uygulamada teknesyum kullanıldığı tahmin ediliyor. Doğada uranyum cevherlerinde nanogram miktarlarda bulunan teknesyum, nükleer reaktörlerde yapay olarak elde edilir. Keşfedilmeden özellikleri tahmin edilen nadir elementlerden biridir. Birçok bakımdan ilginç olan teknesyumu yakından tanımak için makalemize göz atabilirsiniz.

Tarihçesi 

Teknesyum, 1937 yılında İtalyan mineralog Carlo Perrier ve İtalyan asıllı Amerikalı fizikçi Emilio Segre tarafından keşfedilmiştir. Perrier ve Segre, Kaliforniya Üniversitesi’ndeki Lawrence Berkeley Uluslararası Laboratuvar’ında bulunan siklotron adlı hızlandırıcı cihazda bir molibden numunesini döteronlarla (döteryum çekirdeği) bombardımana tutarak teknesyum elde etti.

Teknesyum, keşfedilmeden önce çok aranan ve özellikleri keşfedilmeden belirlenen bir elementtir. Özellikleri, periyodik tabloyu sıralamak için Periyodik Kanun’u keşfeden Dimitri Mendeleyev tarafından tahmin edilmiştir. Mendeleyev, 1871 yılında periyodik tabloda molibden (42) ve rutenyum (44) arasında bir boşluk buldu ve keşfedilmemiş öğeye geçici olarak “eka-manganez” adını verdi ve manganez ile benzer özellikler sergileyeceğini öngördü.

Daha sonraki yıllarda birçok kimyager bu boşluğu doldurarak yeni element keşfeden isim olmak için sayısız deney yaptı. Bazıları yeni elementi bulduklarını öne sürdü. Mesela; 1877 yılında Serge Kenn’in yeni element olarak sunduğu ve “davyum” adını verdiği öğenin iridyum, rodyum ve demir alaşımı olduğu ortaya çıktı. 1896 yılında Prosper Barriere’nin “lucium” adını verdiği elementin de itriyum olduğu belirlendi. 1908 yılında Masataka Ogawa’ın “nipponium” adını verdiği elementin de mandan olduğu anlaşıldı. 1925 yılında keşfedildiği açıklandı, adı da “masurium” olarak belirlendi; ancak bu da bir yanılgıydı. Kısacası, Mendeleyev’in öngördüğü elementin boşluğunu diğer elementler dolduramadı. 1937 yılında Perrier ve Segre’nin elde ettiği elemente “panromium” ismi önerildi. 1947 yılında “technetium” olarak kayıtlara geçti.

Teknesyumla ilgili bazı tarihi gelişmeler de şöyle; 

• 1938 yılında kimyagerler Emilio Segre ve Gleen T. Seaborg, metastabil izotop Teknesyum-99m’yi izole etti.
• 1940 yılında Tc-99 izotopunun 6 saatlik aktivitesi tespit edildi.
• 1952 yılında ABD’li astronot Paul W. Merrill, S tipi yıldızlarda teknesyum bulunduğunu ortaya çıkardı. Daha sonra bu elementin yıldızlarda çekirdek birleşimi yoluyla oluştuğu ispatlandı.
• 1960’lı yıllarda Tc-99m izotopunun tıbbi kullanımı genişleyerek dünyaya yayıldı.
• 1962 yılında en yararlı izotop Tc-99, doğal olarak Afrika’da elde edilen bir uranyum cevherinde çok cüzi bir miktarda izole edildi.

“Teknesyum” kelimesi, yapay olarak elde edilen ilk radyoaktif element olduğu için Yunanca “yapay, suni” anlamındaki “technetos” kelimesinden esinlenilerek türetilmiştir.

Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri 

Kimyasal simgesi “Tc” olan teknesyumun atom numarası 43, atom ağırlığı 98, yoğunluğu 11 gcm3’tür. Erime noktası 2157 derece, kaynama noktası 4265 derecedir. Periyodik element tablosunun 7-B grubunda geçiş metalleri arasında yer alır. Parlak, metalik gri renktedir. Çoğunlukla gri toz halinde elde edilir. Kristal yapısı hekzagonaldır. Görünümü bakımından platine, kimyasal özellikleri bakımından renyum ve manganeze benzer. Periyodik tabloda da renyum ve manganez arasında yer alır ve özellikleri bu iki element arasındadır. Kovalent bağlar oluşturma eğilimi bakımından renyumla benzerlik gösterir.

Teknesyum; nitrik asit, su regia (nitro-hidroklorik asit) ve konsantre sülfürik asitte çözünür. Herhangi bir konsantrasyondaki hidroklorik asitle çözünmez. Metalik teknesyum, nemli havada yavaşça lekelenir. Toz formu oksitle yanar. En yaygın bileşiği sodyum perteknetattır. Genellikle radyoaktif bozunma ile üretilir. Teknesyumdan trioksit izole edilememiştir. Kimyasal olarak birçok biyolojik aktif molekülle bağlanabilir.Teknesyum, doğada çok nadir olarak rastlanır. Yerkabuğunda uranyum çekirdeğinin kendiliğinden bölünmesi sonucu eser miktar teknesyum oluşumu görülmüştür. İzotoplarının birçoğunun yarılanma ömürleri kısa olduğundan yerkabuğunda rastlanmaz. Yapay olarak elde edilir. Atom kütle numaraları 85-108 arasında değişen 36 izotopu vardır. Tc-98 izotopunun yarılanma ömrü 4,2 milyon yıl, Tc-97 izotopunun yarılanma ömrü 2,6 milyon yıldır.

Tc-97m (metastabil nükleer izomer) izotopu, 91 günlük yarılanma ömrü ile en kararlı izotopudur. Diğer metastabil izotobu Tc-99m ise, 6 saatlik yarılanma ömrü ile diğer kararlı izotopudur. Tc-99m, gama ışınları yayar ve Tc-99’a kadar bozunur. Teknesyumun kullanılabilir miktarda üretilen tek izotopu olan Tc-99’un ise yarılanma ömrü 211 bin yıldır. Tc-99, Uranyum-235 fisyonunun önemli bir ürünüdür. Nükleer reaktörlerde bir çekirdek bölünmesi yani fisyon ürünü olarak kilogramlarla ifade edilen miktarlarda üretilir. Tc-99 aynı zamanda en yaygın ve kolay erişilebilir kullanışlı izotopudur. 29 izotopunun yarılanma ömürleri 1 saatten kısadır. Teknesyumun ayrıca bir veya daha fazla aktif nükleon bulunan izotoplar olan sayısız nükleer izomerleri vardır.

Hangi Alanlarda Kullanılır? 

Teknesyum,  nükleer tıpta kullanılan bir elementtir. Nükleer tıp görüntüleme uygulamalarında gama ışını yayan Tc-99m izotopu yaygın olarak kullanılır. Enjeksiyon ile kana karıştırılan Tc-99m, dokularda tutunarak fizyolojik görüntüler elde edilmesini sağlar. Metastabil bir nükleer izomer olan Tc99m, tıbbi testlerde de kullanılır. Beyin, kalp kası, tiroid, akciğer, karaciğer, safra kesesi, böbrek, kemik ve kandaki tümörlerin görüntülenmesi ve işlevlerinin tespiti için Tc-99m izotopu önemli bir maddedir. Teknesyumun kimyasal özellikleri birçok organik ve biyokimyasal bileşik oluşturmaya izin verir. Bu sebeple onlarca tıbbi teşhis için teknesyumdan faydalanılır. Tc-95m izotopu, teknesyumun çevre, hayvan ve bitkilerdeki hareketlerini incelemek üzere kullanılan bir radyoaktif izleyicidir.

Teknesyum, bileşikleri ve izotoplarının kullanıldığı diğer bazı alan ve ürünler şunlardır; optoelektronik cihazlar, nano ölçekli nükleer piller, kimyasal katalizörlerde, çelik üretiminde korozyon önleyici olarak, parçacık dedektörleri kalibrasyonu… 

(Teknesyum, her yıl milyonlarca tıbbi görüntüleme uygulamasında kullanılır.)

Bunları Biliyor Musunuz? 

• Teknesyum, yapay olarak elde edilen ilk radyoaktif elementtir.
• En hafif radyoaktif element teknesyumdur, ikincisi başka bir radyoaktif element olan prometyumdur. Niyobyumdan sonra en büyük manyetik penetrasyon (nüfuz etme) derinliğine sahiptir.
• Teknesyum, keşfedilmeden önce özellikleri belirlenen tek elementtir. Bu sebeple periyodik element tablosunun temelinin güvenirliliğini ortaya koymuştur.
• Teknesyumun metastabil izotopu olan Tc-99m, yılda 15 milyondan fazla tıbbi görüntüleme uygulamasında kullanılmaktadır.
• Tc-99m izotopu, 50’den fazla yaygın radyofarmasotik teknolojide kullanılabilen ender elementlerden biridir.
• Her gün binlerce insana tıbbi görüntüleme için teknesyum enjekte ediliyor.
• Gama ışını yayan teknesyum, gama ışınları olmadan beta parçacıkları üretebilir.
• Bir kilogram uranyum cevheri yaklaşık 1 nanogram teknesyum içerir.
• Bir gram fizyon Uranyum-235 izotopu içinde 27 miligram Tc-99 izotopu elde edilir.
• Nükleer reaktörlerde 1983 – 1994 yılları arasında toplam 78 ton teknesyum üretildi.
• 1945 - 1994 yılları arasında yapılan nükleer testlerde reaktörlerden yaklaşık 250 kilogram Tc-99’un çevreye yayıldığı tahmin ediliyor.
• 1986 yılına kadar nükleer reaktörlerdeki yenileme işlemleri sırasında denize ve çevreye 1600 ton teknesyum yayıldığı varsayılıyor.
• Nükleer reaktörlerin yakınlarındaki denizlerdeki bazı deniz canlıları reaktör atıkları sebebiyle teknesyum içerir.
• Bazı S, M ve N tipi kırmızı dev yıldızların teknesyum varlığına işaret eden bir spektral emilim çizgisi vardır. Bu sebeple bu yıldızlara bilim dünyasında gayriresmi olarak “teknesyum yıldızları” denir.
• Teknesyumun bilinen bir biyolojik rolü bulunmuyor ve doğal olarak insan vücudunda bulunmaz. Kimyasal toksitesi düşüktür. Bazı formlarının akciğer kanserine yol açabileceği değerlendiriliyor.
• Teknesyum, -262 derece ve altı sıcaklıklarda mükemmel bir süper iletkenlik özelliği gösterir.
• Teknesyum üretimi nükleer tesis bulunan bazı ülkelerde yapılabiliyor.