Задача 1. Напишите электронную формулу атома технеция. Сколько электронов находится на d-подуровне предпоследнего электронного слоя? К какому электронному семейству относится элемент?

Решение: Атом Tc в таблице Менделеева имеет порядковый номер 43. Следовательно, в его оболочке содержится 43 электрона. В электронной формуле распределяем их по подуровням согласно порядку заполнения (в соответствии с правилами Клечковского) и учитывая емкость подуровней: Tc 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 5 5s 2 . При этом порядок заполнения подуровней следующий: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d. Последний электрон располагается на 4d-подуровне, значит, технеций относится к семейству d-элементов. На d-подуровне предпоследнего (4-го) слоя находится 5 электронов.

Ответ: 5, d.

Задача 2. Атом какого элемента имеет электронную конфигурацию 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 1 ?

Решение:

Количество электронов в оболочке нейтрального атома составляет 49. Поэтому его заряд ядра и, следовательно, порядковый номер, также равны 49. В периодической системе Д.И.Менделеева находим, что этот элемент – индий.

Задача 3. У какого из перечисленных ниже соединений наименее выражены кислотные свойства? а) HNO 3 , б) H 3 PO 4 , в) H 3 AsO 4 , г) H 3 SbO 4 .

Решение:

Приведенные кислородсодержащие соединения являются гидроксидами элементов главной подгруппы V группы таблицы Менделеева. Известно, что кислотные свойства гидроксидов ослабевают сверху вниз в подгруппе. Поэтому в указанном ряду наименее выраженными кислотными свойствами обладает H 3 SbO 4 .

Ответ: H 3 SbO 4 .

Задача 4. Укажите тип гибридизации орбиталей бора в молекуле BBr 3 .

Решение:

В образовании трех ковалентных связей между бором и атомами брома участвуют одна s- и две p-орбитали атома бора, свойства которых различаются. Поскольку все химические связи в молекуле BBr 3 равноценны, атом бора подвергается гибридизации. В ней принимают участие указанные выше три орбитали внешнего электронного слоя. Следовательно, тип гибридизации – sp 2 .

Ответ: sp 2 .

Задача 5. По данным периодической системы составьте эмпирическую формулу высшего оксида свинца. Какова его молярная масса?

Решение:

Свинец находится в 4-й группе периодической системы, поэтому его высшая степень окисления равна +4. Атом кислорода в оксидах имеет степень окисления –2, следовательно в молекуле оксида на каждый атом свинца приходится два атома кислорода. Формула высшего оксида – PbO 2 . Вычислим его молярную массу: 207+2·16=239.

Ответ: 239 г/моль.

Задача 6. Какие виды химической связи имеются в молекуле NH 4 I ?

Решение:

Молекула NH 4 I состоит из ионов NH 4 + и I – , между которыми имеется ионная связь. В ионе NH 4 + четыре связи являются ковалентными полярными, причем одна из них образована по донорно-акцепторному типу (см. раздел 3.2.3).

Ответ: ионная, ковалентная полярная, донорно-акцепторная.

Задача 7. Расчет энергии связи .

Вычислите энергию связи H-S в молекуле H 2 S по следующим данным: 2H 2 (г) + S 2 (г) = 2 H 2 S (г) – 40,30 кДж; энергии связей D(H-H) и D(S-S) соответственно равны –435,9 кДж/моль и – 417,6 кДж/моль.

Решение: Образование двух молекул H 2 S можно представить как последовательный процесс разрыва связей H-H в молекуле H 2 и связей S-S в молекуле S 2 :

2 H-H 4 Н – 2D(H-H)

S-S 2 S – D(S-S)

4 Н + 2 S 2 H 2 S + 4D(S-H),

гдеD(H-H), D(S-S) и D(S-H) – энергии образования связей H-H, S-S и S-Н соответственно. Суммируя левые и правые части приведенных уравнений, приходим к термохимическому уравнению

2H 2 (г) + S 2 (г) = 2 H 2 S (г) –2D(H-H) – D(S-S) + 4D(S-H).

Тепловой эффект этой реакции равен

Q =–2D(H-H) – D(S-S) + 4D(S-H), откудаD(S-H)= .

Задача 8. Вычисление длины связи.

Рассчитайте длину связи в молекуле HBr, если межъядерное расстояние в молекулах Н 2 и Br 2 ,равны 0,74 ∙10 -10 и 2,28 ∙10 -10 м соответственно.

Решение: Длина ковалентной связи между двумя разноименными атомами равна сумме их ковалентных радиусов

l(H-Br) = r(H) + r(Br).

В свою очередь, ковалентный радиус атома определяется как половина межъядерного расстояния в молекулах Н 2 и Br 2 :

Таким образом,

Ответ: 1,51·10 -10 м.

Задача 9. Определение вида гибридизации орбиталей и пространственной структуры молекулы.

Какой вид гибридизации электронных облаков имеет место в атоме кремния при образования молекулы SiF 4 ? Какова пространственная структура этой молекулы?

Решение: В возбужденном состоянии структура внешнего энергетического уровня атома кремния следующая:

В образовании химических связей в атоме кремния участвуют электроны третьего энергетического уровня: один электрон в s-состоянии и три электрона в р-состоянии. При образовании молекулы SiF 4 возникают четыре гибридных электронных облака (sp 3 -гибридизациия). Молекула SiF 4 имеет пространственную тетраэдрическую конфигурацию.

Задача 10. Определение валентностей элементов в химических соединениях на основе анализа графических электронных формул основного и возбужденных состояний атомов этих элементов .

Какую валентность, обусловленную неспаренными электронами,может проявлять сера в основном и в возбужденном состоянии?

Решение: Распределение электронов внешнего энергетического уровня серы …3s 2 3p 4 с учетом правила Гунда имеет вид:

Из анализа основного и двух возбужденных состояний следует, что валентность (спинвалентность) серы в нормальном состоянии равна двум, в первом возбужденном состоянии – четырем, во втором – шести.

Варианты контрольных заданий

Вариант 1

1. Какие сведения об элементе можно узнать на основании его положения в ПСЭ?

2. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 9 и 28. Покажите распределение электронов этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

Вариант 2

1. Дайте определения: энергии ионизации, сродства к электрону и электроотрицательности атома? Как они изменяются в периоде и группе?

2. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 16 и 26. Распределите электроны этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

Вариант 3

1. Какая ковалентная связь называется полярной и какая неполярной? Что служит количественной мерой полярности ковалентной связи?

2. Какое максимальное число электронов могут занимать s -, p -, d - и f -орбитали данного энергетического уровня? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 31.

Вариант 4

1. Как метод валентных связей (ВС) объясняет линейное строение молекулы ВеСI 2 ?

4s или 3d ; 5s или 4p ? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 21.

Вариант 5

1. Какая связь называется σ- связью и какая π-связью?

2. Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4d или 5s ; 6s или 5p ? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 43.

Вариант 6

1. Что называется дипольным моментом?

2. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 14 и 40. Сколько свободных 3d -орбиталей у атомов последнего элемента?

Вариант 7

1. Какая химическая связь называется ионной? Каков механизм его образования?

2. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 21 и 23. Сколько свободных 3d -орбиталей в атомах этих элементов?

Вариант 8

1. Какой вариант периодической системы наиболее широко применяется и почему?

2. Сколько свободных d- орбиталей содержится в атомах Sc, Ti, V? Напишите электронные формулы атомов этих элементов.

Вариант 9

1. Какие свойства ионной связи отличают её от ковалентной?

2. Пользуясь правилом Гунда, распределите электроны по квантовым ячейкам, отвечающим низшему энергетическому состоянию атомов: хрома, фосфора, серы, германия, никеля.

2. Для атома бора возможны два различных электронных состояния и . Как называют эти состояния? Как перейти от первого состояния ко второму?

Вариант 11

1. Какие из 4-х разнообразных типов атомных орбиталей имеют наиболее сложную формулу?

2. Атому какого из элементов отвечает каждая из приведенных электронных формул:

а) ;б) ;

Вариант 12

2. Пользуясь правилом Гунда, распределите электроны по квантовым ячейкам, отвечающим высшему энергетическому состоянию атомов: марганца, азота, кислорода, кремния, кобальта.

Вариант 13

1. Если в р-орбиталях какого–либо слоя находятся 4 электрона, сколько из них имеют неспаренные спины и чему равно их суммарное спиновое число 7

2. Атомам каких элементов и каким состояниям этих элементов отвечают следующие электронные формулы и ; и ?

Вариант 14

1. Какие характеристики атома можно назвать, зная: а) порядковый номер элемента в периодической системе; б) номер периода; в) номер и вид группы, в которой расположен элемент?

2. Напишите электронную конфигурацию атомов, пользуясь электронными формулами для элементов с порядковыми номерами 12, 25, 31, 34, 45.

Вариант 15

1. Как определить исходя из положения атома в периодической системе число элементарных частиц в егосоставе? Определите число элементарных частиц в составе атомов серы и цинка.

2. Пользуясь правилом Гунда, распределите электроны по энергетическим ячейкам, соответствующим низшему энергетическому состоянию, для атомов элементов с порядковыми номерами 26, 39, 49, 74, 52.

Вариант 16

1. Что такое квантовые числа? Какие свойства орбиталей и электронов они отражают? Какие значения принимают? Определите максимально возможное число электронов на каждом энергетическом уровне атомов алюминия и меди.

2. Какие из электронных формул, отражающих строение невозбужденного атома некоторого элемента, неверны: а) 1s 2 2s 2 2p 5 3s 1 ; б) 1s 2 2s 2 2p 6 ; в) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 4 ; г) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 ; д) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3d 2 ? Почему? Атомам каких элементов отвечают правильно составленные электронные формулы?

Вариант 17

1. Какие принципы положены в основу всех современных теорий химической связи? Что такое ионная связь? Какими свойствами она обладает? Приведите примеры соединений с ионной связью.

2. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 24 и 33, учитывая, что у первого происходит «провал» одного 4s -электрона на 3d-подуровень. Чему равен максимальный спин d -электронов у атомов первого и p -электронов у атомов второго элемента?

Вариант 18

1. Что такое электроотрицательность? Как изменяется электроотрицательность р -элементов в периоде, в группе периодической системы с увеличением порядкового номера? Почему?

2. Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 32 и 42, учитывая, что у последнего происходит «провал» одного 5s -электрона на 4d -подуровень. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

Вариант 19

1. Какие значения могут принимать квантовые числа n, l, m l и m S , характеризующие состояние электронов в атоме? Какие значения они принимают для внешних электронов атома магния?

2. Сколько свободных f -орбиталей содержится в атомах элементов с порядковыми номерами 61, 62, 91, 92? Пользуясь правилом Гунда, распределите электроны по энергетическим ячейкам для атомов этих элементов.

Вариант 20

1. Что такое энергия ионизации? В каких единицах она выражается? Как изменяется восстановительная активность s - и p -элементов в группах периодической системы с увеличением порядкового номера? Почему?

2. В чем заключается принцип Паули? Может ли быть на каком-нибудь подуровне атома р 7 - или d 12 - электронов? Почему? Составьте электронную формулу атома элемента с порядковым номером 22 и укажите его валентные электроны..

Вариант 21

1. Перечислите правила, в соответствии с которыми происходит заполнение электронами орбиталей. Что такое электронная формула атома? Напишите электронные формулы кремния и железа, подчеркнув валентные электроны.

2. Квантовые числа для электронов внешнего энергетического уровня атомов некоторых элементов имеют следующие значения: n = 4; l = 0; m l = 0; m S = . Напишите электронные формулы атомов этих элементов и определите сколько свободных 3d -орбиталей содержит каждый их них.

Вариант 22

1. Что такое изотопы? Чем можно объяснить, что у большинства элементов периодической системы атомные массы выражаются дробным числом? Могут ли атомы разных элементов иметь одинаковую массу? Как называются подобные атомы?

2. Исходя из положения металла в периодической системе, дайте мотивированный ответ на вопрос: какой из двух гидроксидов более сильное основание: Ba(OH) 2 или Mg(OH) 2 ; Ca(OH) 2 или Fe(OH) 2 ; Cd(OH) 2 или Sr(OH) 2 ?

Вариант 23

1. Что такое сродство к электрону? В каких единицах оно выражается? Как изменяется окислительная активность неметаллов в периоде и в группе периодической системы с увеличением порядкового номера? Ответ мотивируйте строением атома соответствующего элемента.

2. Марганец образует соединения, в которых он проявляет степень окисления +2, +3, +4, +6, +7. Составьте формулы его оксидов и гидроксидов, отвечающих этим степеням окисления. Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида марганца (IV).

Вариант 24

1. Как изменяются кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства высших оксидов и гидроксидов элементов с ростом заряда их ядер: а) в пределах периода; б) в пределах подгруппы.

2. Сколько и какие значения может принимать магнитное квантовое число m l при орбитальном числе l = 0, 1, 2 и 3? Какие элементы в периодической системе называют s-, p-, d- и f -элементами? Приведите примеры.

Вариант 25

1. Теория гибридизации. Механизм образования донорно-акцепторной связи. Примеры соединений

2. У какого из р -элементов пятой группы периодической системы – фосфора или сурьмы – сильнее выражены неметаллические свойства? Какое из водородных соединений данных элементов более сильный восстановитель? Ответ мотивируйте строением атома этих элементов.

Вариант 26

1. Какую низшую степень окисления проявляют хлор, сера, азот и углерод? Почему? Составьте формулы соединений алюминия с данными элементами в этой степени окисления. Как называются соответствующие соединения?

2. Энергетическое состояние внешнего электрона атома описывается следующими значениями квантовых чисел: n =4, l =0, m l =0. Атомы каких элементов имеют такой электрон? Составьте электронные формулы атомов этих элементов. Напишите все квантовые числа эля электронов атомов: а) лития, бериллия, углерода; б) азота, кислорода, фтора.

Вариант 27

1. Металлическая связь. Механизм образования и свойства. Примеры соединений и их свойства.

2. Исходя из положения германия и технеция в периодической системе, составьте формулы мета- и ортогерманиевой кислот, и оксида технеция, отвечающие их высшей степени окисления. Изобразите формулы этих соединений графически.

Вариант 28

1. У какого элемента четвертого периода – хрома или селена – сильнее выражены металлические свойства? Какой их этих элементов образует газообразное соединение с водородом? Ответ мотивируйте строением атомов хрома и селена.

2. Изотоп никеля-57 образуется при бомбардировке α-частицами ядер атомов железа-54. Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме

Вариант 29

Напишите электронные формулы атомов элементов и назовите их, если значения квантовых чисел (n, l, m l , m S ) электронов наружного (последнего) и предпоследнего электронных слоев следующие:

а) 6, 0, 0, + ; 6, 0, 0, - ; 6, 1, -1, + ;

б) 3, 2, -2, + ; 3, 2, -1, + ; 4, 0, 0, + ; 4, 0, 0, - .

Вариант 30

1.Современные методы, описывающие образование ковалентной связи, их основные постулаты. Свойства ковалентной связи. Приведите примеры соединений с ковалентной связью и их свойства.

2. Составьте сравнительную характеристику элементов с порядковыми номерами 17 и 25 на основании их положения в ПСЭ. Объясните причины сходства и различия в свойствах этих элементов.

Похожая информация.

Впервые получен Сегрэ в 1937 г. бомбардировкой молибденовой мишени дейтронами. Как первый из искусственно полученных, был назван технецием (Technetium, от tecnh - искусство). В соответствии с правилом об устойчивости ядер он оказался нестабильным. Позднее было получено еще несколько искусственных изотопов технеция. Все они также неустойчивы. Наиболее долгоживущий изотоп технеция, найденный в 1947 г. среди продуктов распада урана (99 Тс), имеет период полураспада ~2 . 10 5 лет. Возраст Земли примерно в 10 000 раз больше. Из этого следует, что даже если первоначально технеций и содержался в земной коре, то за это время он должен был бы исчезнуть. Однако Паркеру и Курода (Parker, Kuroda, 1956) удалось доказать, что в природном уране в крайне незначительных количествах присутствует радиоактивный изотоп молибдена 99 Мо, который имеет период полураспада 67 час и в результате b -распада превращается в 99 Тс. Это указывало на то, что 99 Tc непрерывно образуется при спонтанном ядерном распаде 238 U. Следовательно, технеций, очевидно, имеется в природе, несмотря на то, что до сих пор он непосредственно еще не обнаружен.

Получение:

В заметных количествах получают изотоп 99 Тс, так как он является одним из продуктов распада урана в атомных реакторах, а также вследствие его слабой радиоактивности. В виде Тс 2 S 7 его осаждают сероводородом из водного раствора, подкисленного соляной кислотой. Черный осадок сульфида растворяют в аммиачном растворе перекиси водорода и полученное соединение, пертехнетат аммония NH 4 TcО 4 , прокаливают в токе водорода при температуре 600°.
Металлический технеций можно легко выделить из кислого раствора электролитически.

Физические свойства:

Технеций - металл серебристо-серого цвета. Кристаллизуется, по данным Муна (Моопеу, 1947), в решетке с гексагональной плотнейшей упаковкой (а = 2,735, с = 4,388 А°).

Химические свойства:

По химическим свойствам технеций очень сходен с рением, а также подобен соседнему по периодической системе молибдену. Это обстоятельство используют при работе с ничтожно малыми количествами технеция. Он нерастворим ни в соляной кислоте, ни в щелочном растворе перекиси водорода, но легко растворяется в азотной кислоте и в царской водке. При нагревании в токе кислорода сгорает с образованием светло-желтой летучей семиокиси Tс 2 О 7 .

Важнейшие соединения:

Tс 2 О 7 при растворении в воде образует технециевую ("пертехнециевую") кислоту НТсО 4 , которую при упаривании раствора можно выделить в виде темно-красных, продолговатых кристаллов. НТсО 4 - сильная одноосновная кислота. Ее темно-красные концентрированные водные растворы при разбавлении быстро обесцвечиваются. Пертехнетат аммония NH 4 TcО 4 бесцветен и в чистом состоянии негигроскопичен.
Черный осадок сульфида Тс 2 S 7 осаждают сероводородом из подкисленного водного раствора. Сульфиды технеция нерастворимы в разбавленной соляной кислоте.

Применение:

Ввиду того что из отходов атомных реакторов можно наладить непрерывное производство наиболее долгоживущего изотопа 99 Тc, не исключена возможность его технического применения в будущем. Технеций относится к числу наиболее эффективных поглотителей медленных нейтронов. В связи с этим следует, очевидно, принимать в расчет его использование для экранирования ядерных реакторов.
Изотоп Tc применяют как g излучатель в медицинской диагностике.
Количества технеция, получаемого в настоящее время, исчисляются несколькими граммами.

См. также:
С.И. Венецкий О редких и рассеянных. Рассказы о металлах.

В предыдущем подпункте мы выяснили, о чём вообще нужно говорить, характеризуя строение атома химического элемента. Теперь разберёмся, непосредственно, в атоме технеция:

1) Число электронов - з, порядковый номер элемента технеция в таблице Менделеева - 43 .

Отсюда заряд ядра +43 , а вокруг ядра атома технеция размещаются 43 электрона с общим отрицательным зарядом - 43.

2) Найдём число нейтронов: N= A - Z. Массовое число атома - 98, число протонов, p - 43 .

N= 98 - 43=55.

Число нейтронов - n - 55.

Количество энергетических уровней. Электронная конфигурация атома технеция

Элемент технеций , Te, находится в 5-м периоде таблицы Менделлеева, о чём мы раньше говорили. Следовательно, количество энергетических уровней - 5 . Теперь следует сказать о следующем:

• 1) Нами не была упомянута важная вещь - а именно то, что на первом энергетическом уровне может находиться 2 электрона; на втором -8; на третьем - 18 и т. д…
• 2) На каждом энергетическом уровне (кроме первого) имеется несколько орбиталей, отличающихся по форме и энергии. Число орбиталей каждого вида различно: s-орбиталь - одна, p-орбиталей - три, d-орбиталей - пять, f-орбиталей - семь.
• 3) На каждой орбитали может находиться не более двух электронов.

Приведём строение первых трёх энергетических уровней, указав максимально возможное число электронов на орбиталях:

• 1-й уровень: s-орбиталь; 2з.
• 2-й уровень: 1 s-орбиталь + 3 p-орбитали; 2з + 6з = 8з;
• 3-й уровень: 1 s-орбиталь + 3 p-орбитали + 5 d-орбитали; 2з + 6з + 10з = 18з;

Представим электронную формулу или электронную конфигурацию атома технеция, показывающую распределение электронов по подуровням:

1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s2.

Как видим, в данном случае количество электронов на уровнях - на первых трёх 2, 8, 18 соответственно, а на четвёртом и пятом - 13 и 2.

Итак, как обычно, полагается подвести итоги:

• 1) Число электронов в атоме технеция - 43. Число протонов равно числу электронов - 43, а также заряду ядра - + 43. Число нейтронов - 55.
• 2) Количество энергетических уровней равно номеру периода - 5.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Технеций расположен в пятом периоде VII группе побочной (В) подгруппе Периодической таблицы.

Относится к элементам d -семейства. Металл. Обозначение - Tc. Порядковый номер - 43. Относительная атомная масса - 99 а.е.м.

Электронное строение атома технеция

Атом технеция состоит из положительно заряженного ядра (+43), внутри которого есть 43 протона и 56 нейтронов, а вокруг, по пяти орбитам движутся 43 электрона.

Рис.1. Схематическое строение атома технеция.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

43Tc) 2) 8) 18) 13) 2 ;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 5 5s 2 .

Внешний энергетический уровень атома технеция содержит 7 электронов, которые являются валентными. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:

Валентные электроны атома технеция можно охарактеризовать набором из четырех квантовых чисел: n (главное квантовое), l (орбитальное), m l (магнитное) и s (спиновое):

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Технеций (лат. Technetium), Тс, радиоактивный химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 43, атомная масса 98, 9062; металл, ковкий и пластичный.

Технеций стабильных изотопов не имеет. Из радиоактивных изотопов (около 20) практическое значение имеют два: 99 Тс и 99m Tc с периодами полураспада соответственно Т 1/2 = 2,12 ×10 5 лет и T 1/2 = 6,04 ч. В природе элемент находится в незначительных количествах - 10 -10 г в 1 т урановой смолки.

Физические и химические свойства.

Металлический Технеций в виде порошка имеет серый цвет (напоминает Re, Mo, Pt); компактный металл (слитки плавленого металла, фольга, проволока) серебристо-серого цвета. Технеций в кристаллическом состоянии имеет гексагональную решётку плотной упаковки (а = 2,735

По химическим свойствам Tc близок к Mn и особенно к Re, в соединениях проявляет степени окисления от -1 до +7. Наиболее устойчивы и хорошо изучены соединения Tc в степени окисления +7. При взаимодействии Технеция или его соединений с кислородом образуются окислы Tc 2 O 7 и TcO 2 , с хлором и фтором - галогениды ТсХ 6 , ТсХ 5 , ТсХ 4 , возможно образование оксигалогенидов, например ТсО 3 Х (где Х - галоген), с серой - сульфиды Tc 2 S 7 и TcS 2 . Технеций образует также технециевую кислоту HTcO 4 и её соли пертехнаты MеTcO 4 (где Ме - металл), карбонильные, комплексные и металлорганические соединения. В ряду напряжений Технеций стоит правее водорода; он не реагирует с соляной кислотой любых концентраций, но легко растворяется в азотной и серной кислотах, царской водке, перекиси водорода, бромной воде.

Получение.

Основным источником Технеция служат отходы атомной промышленности. Выход 99 Tc при делении 235 U составляет около 6%. Из смеси продуктов деления Технеций в виде пертехнатов, окислов, сульфидов извлекают экстракцией органическими растворителями, методами ионного обмена, осаждением малорастворимых производных. Металл получают восстановлением водородом NH 4 TcO 4 , TcO 2 , Tc 2 S 7 при 600-1000 0 С или электролизом.

Применение.

Технеций - перспективный металл в технике; он может найти применение как катализатор, высокотемпературный и сверхпроводящий материал. Соединения Технеция. - эффективные ингибиторы коррозии. 99m Tc используется в медицине как источник g-излучения. Технеций радиационноопасен, работа с ним требует специальной герметизированной аппаратуры.

История открытия.

Еще в 1846 году работавший в России химик и минералог Р. Герман нашел в Ильменских горах на Урале неизвестный ранее минерал, названный им иттроильменитом. Ученый не успокоился на достигнутом и попытался выделить из него новый химический элемент, который, как он считал, содержится в минерале. Но не успел он открыть свой ильмений, как известный немецкий химик Г. Розе, «закрыл» его, доказав ошибочность работ Германа.

Спустя четверть века ильмений снова появился на авансцене химии - о нем вспомнили как о претенденте на роль «эка - марганца», который должен был занять пустовавшее в периодической системе место под номером 43. Но репутация ильмения была сильно «подмочена» работами Г. Розе, и, несмотря на то, что многие его свойства, в том числе и атомный вес, вполне подходили для элемента № 43, Д. И. Менделеев не стал оформлять ему прописку в своей таблице. Дальнейшие исследования окончательно убедили научный мирв том, что ильмений может войти в историю химии лишь с печальной славой одного из многочисленных лжеэлементов.

Поскольку свято место пусто не бывает, претензии на право занять его появлялись одна за другой. Дэвий, люций, ниппоний - все они лопались, словно мыльные пузыри, едва успев появиться на свет.

Но вот в 1925 году немецкие ученые супруги Ида и Вальтер Ноддак опубликовали сообщение о том, что ими обнаружены два новых элемента - мазурий (№ 43) и рений (№ 75). К рению судьба оказалась благосклонной: он тут же был узаконен в правах и незамедлительно занял приготовленную для него резиденцию. А вот к мазурию фортуна повернулась спиной: ни его первооткрыватели, ни другие ученые не могли научно подтвердить открытие этого элемента. Правда, Ида Ноддак заявила, что «в скором времени мазурий, подобно рению, можно будет покупать в магазинах», но химики, как известно, словам не верят, а других, более убедительных доказательств супруги Ноддак представить не могли, - список «лжесороктретьих» пополнился еще одним неудачником.

В этот период некоторые ученые начали склоняться к мысли, что далеко не все элементы, предсказанные Менделеевым, в частности элемент № 43, существуют в природе. Может быть, их просто нет и незачем понапрасну терять время и ломать копья? К такому выводу пришел даже крупный немецкий химик Вильгельм Прандтль, наложивший «вето» на открытие мазурия.

Внести ясность в этот вопрос позволила младшая сестра химии - ядерная физика, успевшая уже к тому времени завоевать прочный авторитет. Одна из закономерностей этой науки (замеченная в 20-х годах советским химиком С. А. Щукаревым и окончательно сформулированная в 1934 году немецким физиком Г. Маттаухом) называется правилом Маттауха - Щукарева, или правилом запрета.

Смысл его заключается в том, что в природе не могут существовать два стабильных изобара, ядерные заряды которых отличаются на единицу. Другими словами, если у какого - либо химического элемента есть устойчивый изотоп, то его ближайшим соседям по таблице «категорически запрещается» иметь устойчивый изотоп с тем же массовым числом. В этом смысле элементу № 43 явно не повезло: его соседи слева и справа - молибден и рутений - позаботились о том, чтобы все стабильные вакансии близлежащих «территорий» принадлежали их изотопам. А это означало, что элементу № 43 выпала тяжкая доля: сколько бы изотопов он не имел, все они обречены на неустойчивость, и, таким образом, им приходилось непрерывно - днем и ночью - распадаться, хотели они того или нет.

Резонно предположить, что когда - то элемент № 43 существовал на Земле в заметных количествах, но постепенно исчез, как утренний туман. Так почему же в таком случае до наших дней сохранились уран и торий? Ведь они тоже радиоактивны и, следовательно, с первых же дней своей жизни распадаются, как говорится, медленно, но верно? Но именно в этом и кроется ответ на наш вопрос: уран и торий только потому и сохранились, что распадаются медленно, значительно медленнее, чем другие элементы с естественной радиоактивностью (и все же за время существования Земли запасы урана в ее природных кладовых уменьшились примерно в сто раз). Расчеты американских радиохимиков показали, что неустойчивый изотоп того или иного элемента имеет шансы, дожить в земной коре с момента «сотворения мира» до наших дней только в том случае, если его период полураспада превышает 150 миллионов лет. Забегая вперед, скажем, что когда были получены различные изотопы элемента № 43, выяснилось, что период полураспада самого долгоживущего из них лишь немногим больше двух с половиной миллионов лет, и, значит, последние его атомы перестали существовать, видимо, даже задолго до появления на Земле первого динозавра: ведь наша планета «функционирует» во Вселенной уже примерно 4,5 миллиарда лет.

Стало быть, если ученые хотели «пощупать» своими руками элемент № 43, его нужно было этими же руками и создавать, поскольку природа давно внесла его в списки пропавших. Но по плечу ли науке такая задача?

Да, по плечу. Это впервые экспериментально доказал еще в 1919 году английский физик Эрнест Резерфорд. Он подверг ядро атомов азота ожесточенной бомбардировке, в которой орудиями служили все время распадавшиеся атомы радия, а снарядами - образующиеся при этом альфа - частицы. В результате длительного обстрела ядра атомов азота пополнились протонами и он превратился в кислород.

Опыты Резерфорда вооружили ученых необыкновенной артиллерией: с ее помощью можно было не разрушать, а создавать - превращать одни вещества в другие, получать новые элементы.

Так почему бы не попытаться добыть таким путем элемент № 43? За решение этой проблемы взялся молодой итальянский физик Эмилио Сегре. В начале 30 - х годов он работал в Римском университете под руководством уже тогда знаменитого Энрико Ферми. Вместе с другими «мальчуганами» (так Ферми шутливо называл своих талантливых учеников) Сегре принимал участие в опытах по нейтронному облучению урана, решал многие другие проблемы ядерной физики. Но вот молодой ученый получил заманчивое предложение - возглавить кафедру физики в Палермском университете. Когда он приехал в древнюю столицу Сицилии, его ждало разочарование: лаборатория, которой ему предстояло руководить, была более чем скромной и вид ее отнюдь не располагал к научным подвигам.

Но велико было желание Сегре глубже проникнуть в тайны атома. Летом 1936 года он пересекает океан, чтобы побывать в американском городе Беркли. Здесь, в радиационной лаборатории Калифорнийского университета уже несколько лет действовал изобретенный Эрнестом Лоуренсом циклотрон - ускоритель атомных частиц. Сегодня это небольшое устройство показалось бы физикам чем - то вроде детской игрушки, но в то время первый в мире циклотрон вызывал восхищение и зависть ученых из других лабораторий (в 1939 году за его создание Э. Лоуренс был удостоен Нобелевской премии).