El tecnecio ( 43 Tc) es uno de los dos elementos con Z < 83 que no tienen isótopos estables ; el otro elemento de este tipo es el prometio . [2] Es principalmente artificial, y solo existen cantidades traza en la naturaleza producidas por fisión espontánea (se estima que hay2,5 × 10 −13 gramos de 99 Tc por gramo de pechblenda ) [3] o captura de neutrones por molibdeno . Los primeros isótopos que se sintetizaron fueron 97 Tc y 99 Tc [ disputado – discutir ] en 1936, el primer elemento artificial que se produjo. Los radioisótopos más estables son 97 Tc ( vida media de 4,21 millones de años), 98 Tc (vida media: 4,2 millones de años) y 99 Tc (vida media: 211.100 años). [4] [5]
Se han caracterizado otros treinta y tres radioisótopos con masas atómicas que van desde 85 Tc a 120 Tc. [6] La mayoría de ellos tienen vidas medias inferiores a una hora; las excepciones son 93 Tc (vida media: 2,75 horas), 94 Tc (vida media: 4,883 horas), 95 Tc (vida media: 20 horas) y 96 Tc (vida media: 4,28 días). [7]
El tecnecio también tiene numerosos estados meta . El 97m Tc es el más estable, con una vida media de 91,0 días (0,097 MeV). [4] Le siguen el 95m Tc (vida media: 61 días, 0,038 MeV) y el 99m Tc (vida media: 6,04 horas, 0,143 MeV). El 99m Tc solo emite rayos gamma , desintegrándose posteriormente en 99 Tc. [7]
Para los isótopos más ligeros que el 98Tc , el modo de desintegración principal es la captura de electrones a isótopos de molibdeno . Para los isótopos más pesados, el modo principal es la emisión beta a isótopos de rutenio , con la excepción de que el 100Tc puede desintegrarse tanto por emisión beta como por captura de electrones. [7] [8]
El tecnecio-99m es el isótopo de tecnecio característico empleado en la industria de la medicina nuclear . Su transición isomérica de baja energía , que produce un rayo gamma a ~140,5 keV, es ideal para la obtención de imágenes mediante tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT) . Varios isótopos de tecnecio, como 94m Tc, 95g Tc y 96g Tc, que se producen mediante reacciones (p,n) utilizando un ciclotrón sobre objetivos de molibdeno , también se han identificado como posibles agentes de tomografía por emisión de positrones (PET) . [9] [10] [11] El tecnecio-101 se ha producido utilizando un generador de neutrones basado en fusión DD a partir de la reacción 100 Mo(n,γ) 101 Mo sobre molibdeno natural y la posterior desintegración beta-menos de 101 Mo a 101 Tc. A pesar de su vida media más corta (es decir, 14,22 min), el 101 Tc exhibe características de desintegración únicas adecuadas para procedimientos diagnósticos o terapéuticos con radioisótopos , donde se ha propuesto que su implementación, como un suplemento para imágenes de doble isótopo o reemplazo del 99m Tc, podría realizarse mediante producción en el sitio y dispensación en el punto de atención al paciente. [12]
El tecnecio-99 es el isótopo más común y más fácilmente disponible, ya que es un producto de fisión importante de la fisión de actínidos como el uranio y el plutonio con un rendimiento de producto de fisión del 6% o más, y de hecho el producto de fisión de larga duración más significativo . Los isótopos más ligeros del tecnecio casi nunca se producen en la fisión porque los productos de fisión iniciales normalmente tienen una relación neutrón/protón más alta que la estable para su rango de masas y, por lo tanto, experimentan desintegración beta hasta alcanzar el producto final. La desintegración beta de los productos de fisión de masa 95-98 se detiene en los isótopos estables de molibdeno de esas masas y no alcanza el tecnecio. Para masas 100 y mayores, los isótopos de tecnecio de esas masas tienen una vida muy corta y se desintegran rápidamente en isótopos de rutenio . Por lo tanto, el tecnecio en el combustible nuclear gastado es prácticamente todo 99 Tc. En presencia de neutrones rápidos, una pequeña cantidad de98
El Tc se producirá mediante reacciones de "knockout" (n,2n). Si se desea la transmutación nuclear del tecnecio derivado de la fisión o de los desechos de tecnecio de aplicaciones médicas, los neutrones rápidos no son deseables, ya que son de vida larga.98
Tc aumenta en lugar de reducir la longevidad de la radiactividad en el material.
Un gramo de 99 Tc produce6,2 × 10 8 desintegraciones por segundo (es decir, 0,62 G Bq /g). [13]
El tecnecio no tiene isótopos estables o casi estables y, por lo tanto, no se puede dar un peso atómico estándar .
El tecnecio y el prometio son elementos ligeros inusuales en el sentido de que no tienen isótopos estables. Utilizando el modelo de gota líquida para los núcleos atómicos, se puede derivar una fórmula semiempírica para la energía de enlace de un núcleo. Esta fórmula predice un " valle de estabilidad beta " a lo largo del cual los nucleidos no experimentan desintegración beta. Los nucleidos que se encuentran "en las paredes" del valle tienden a desintegrarse por desintegración beta hacia el centro (emitiendo un electrón, emitiendo un positrón o capturando un electrón). Para un número fijo de nucleones A , las energías de enlace se encuentran en una o más parábolas , con el nucleido más estable en la parte inferior. Se puede tener más de una parábola porque los isótopos con un número par de protones y un número par de neutrones son más estables que los isótopos con un número impar de neutrones y un número impar de protones. Una única desintegración beta transforma entonces uno en el otro. Cuando sólo hay una parábola, sólo puede haber un isótopo estable sobre ella. Cuando hay dos parábolas, es decir, cuando el número de nucleones es par, puede ocurrir (raramente) que haya un núcleo estable con un número impar de neutrones y un número impar de protones (aunque esto ocurre sólo en cinco casos: 2 H , 6 Li , 10 B , 14 N y 180m Ta ). Sin embargo, si esto ocurre, no puede haber ningún isótopo estable con un número par de neutrones y un número par de protones.
Para el tecnecio ( Z = 43), el valle de estabilidad beta está centrado alrededor de 98 nucleones. Sin embargo, para cada número de nucleones de 94 a 102, ya hay al menos un nucleido estable de molibdeno ( Z = 42) o rutenio ( Z = 44), y la regla de isóbaras de Mattauch establece que dos isóbaras adyacentes no pueden ser estables. [15] Para los isótopos con números impares de nucleones, esto descarta inmediatamente un isótopo estable de tecnecio, ya que solo puede haber un nucleido estable con un número impar fijo de nucleones. Para los isótopos con un número par de nucleones, dado que el tecnecio tiene un número impar de protones, cualquier isótopo también debe tener un número impar de neutrones. En tal caso, la presencia de un nucleido estable que tenga el mismo número de nucleones y un número par de protones descarta la posibilidad de un núcleo estable. [15] [16]