Technétium
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31861213
2008-07-24T21:17:08Z
Tizeff
273783
/* Stabilité des isotopes du technétium */ suite de la mise en forme
{{Élément/Technétium}}
Le '''technétium''' est l'[[élément chimique]] de symbole Tc et de [[numéro atomique]] 43. Il est l'élément le plus léger ne possédant pas d'[[isotope]] stable. Les propriétés chimiques de ce [[métal de transition]] [[Radioactivité|radioactif]] de couleur gris métallique, rarement présent dans la nature, sont intermédiaires entre celles du [[rhénium]] et du [[manganèse]]. Son nom provient du grec ''technetos'' qui signifie « artificiel » : il a été le premier [[élément chimique]] produit artificiellement. Le technétium est aussi le plus léger des éléments découverts par création artificielle.
Le technétium-99m (<sup>99m</sup>Tc), un [[isotope]] de faible [[demi-vie]], émetteur de [[rayon gamma|rayons γ]] est utilisé en [[médecine nucléaire]] pour effectuer de nombreux [[diagnostic]]s. Un autre isotope, le technétium-99 (<sup>99</sup>Tc), de longue durée de vie est une source de [[particule bêta|particules bêta]]. De plus, l'[[ion]] pertechnétate (TcO<sub>4</sub><sup>-</sup>) a été proposé comme un inhibiteur fort de la [[corrosion]] anodique des [[acier]]s doux dans les systèmes de refroidissement fermés.
Avant la découverte de cet élément, de nombreuses propriétés furent prédites par [[Dmitri Mendeleïev]]. Mendeleïev remarqua un trou dans sa classification et appela cet élément « ekamanganese ». En 1937, l'[[isotope]] technétium-97 (<sup>97</sup>Tc) fut le premier élément à être produit artificiellement comme son nom l'indique. La plupart du technétium produit sur Terre est issu de la [[fission]] de l'uranium 235 dans les réacteurs nucléaires et est extrait du [[cycle du combustible nucléaire]]. Aucun des isotopes du technétium ne possède une [[demi-vie]] supérieure à 4,2 millions d'années<ref name="environmentalchemistry"/> (<sup>98</sup>Tc), donc sa détection dans les [[Géante rouge|géantes rouges]] en 1952 apporta la preuve que les [[étoile]]s peuvent produire des éléments plus lourds lors de la [[nucléosynthèse stellaire]]. Sur Terre, le technétium existe sous forme de traces en quantité mesurable comme un produit de la [[fission]] spontanée d'un alliage d'[[uranium]] ou par la capture d'un [[neutron]] d'un alliage de [[molybdène]].
== Caractéristiques générales ==
Le technétium est un [[métal]] [[radioactif]] gris-argent d'apparence semblable au [[platine]] ; il se présente généralement sous la forme d'une [[poudre]] grise. Il est situé dans la [[classification périodique]] entre le [[rhénium]] et le [[manganèse]] et ses propriétés sont intermédiaires entre celles de ces deux [[élément chimique|éléments chimiques]]. Son existence a été prédite avant sa découverte en [[1937]]. Le technétium est très rare sur [[Terre]] car il est l'élément le plus léger qui ne possède pas d'[[isotope]]s stable. Il ne joue pas de rôle biologique et ne se trouve normalement pas dans le [[corps humain]].
La forme métallique du technétium se ternit lentement dans l'air humide. Ses [[oxyde]]s sont TcO<sub>2</sub> et Tc<sub>2</sub>O<sub>7</sub>. Dans des conditions oxydantes, le technétium (VII) va exister sous forme d'[[ion]] pertechnétate TcO<sub>4</sub><sup>-</sup><ref name="LANL">{{Harvsp | texte = Tableau périodique du LANL | réf = LANL}}</ref>. Les états d'oxydation communs du technétium sont 0, +2, +4, +5, +6 and +7.<ref>{{Harvsp | texte = The Encyclopedia of the Chemical Elements 1968 | p = 691 | id = Rimshaw1968}}</ref> Le technétium peut bruler dans le [[dioxygène]] lorsqu'il se trouve sous forme de poudre grise<ref>{{Harvsp | texte = The Encyclopedia of the Chemical Elements 1968 | p = 692 | id = Rimshaw1968}}</ref>. Il est soluble dans l'[[eau régale]], l'[[acide nitrique]] et dans l'[[acide sulfurique]] concentré mais pas dans l'[[acide chlorhydrique]]. Son spectre possède des raies spectrales caractéristiques à 363, 403, 410, 426, 430, et à 485 [[Nanomètre|nm]].<ref>The CRC Handbook, 85th edition, Line Spectra of the Elements</ref>
Le technétium est légèrement [[paramagnétique]] : il n'est pas magnétique à l'état spontané, mais l'application d'un [[champ magnétique]] provoque l'apparition d'un [[moment magnétique]] proportionnel à l'intensité du champ et orienté dans le même sens<ref>{{Harvsp | texte = The Encyclopedia of the Chemical Elements 1968 | p = 691 | id = Rimshaw1968}}</ref>. Il cristallise dans une structure hexagonale compacte. Le monocristal métallique pur de technétium est un [[supraconducteur]] de type II avec une température de transition à 7,46 [[Kelvin|K]]. Des cristaux irréguliers et des traces d'impuretés augmentent cette température à 11,2 K pour du technétium pur à 99.9% en poudre.<ref name="schwochau">{{Harvsp | texte = Schwochau 2000 | réf = Schwochau2000}}</ref> En-dessous de cette [[température]], le technétium a une très grande profondeur de pénétration magnétique, la plus grande parmi les éléments après le [[niobium]].<ref>{{Périodique | auteur = S. H. Autler | titre = Technetium as a Material for AC Superconductivity Applications | texte = http://www.bnl.gov/magnets/Staff/Gupta/Summer1968/0049.pdf | journal = Proceedings of the 1968 Summer Study on Superconducting Devices and Accelerators | lang = en | date = 1968}}
</ref>
Le technétium est produit principalement par les [[réaction nucléaire|réactions nucléaires]] et se propage plus rapidement que de nombreux [[radioisotope]]s. Il a une faible [[toxicité]] chimique. La toxicité radiologique (par unité de masse) dépend de l'isotope, du type de [[radiation]] et de la [[demi-vie]] de cet [[isotope]]. En dépit de l'importance de la compréhension de la toxicité du technétium, les études expérimentales sont en nombre très limité.
Tous les [[isotope]]s du technétium doivent être manipulés avec précaution. L'isotope le plus courant, le technétium-99 est un faible émetteur de [[radioactivité bêta|radiation bêta]]. Ces [[radiation]]s peuvent être stoppées par les vitres de protection du laboratoire. De faibles [[rayon X|rayons X]] sont émis lorsque les particules bêta sont stoppées, mais ces radiations ne présentent pas de danger tant que le [[corps humain]] se situe à plus de trente centimètres<ref name="schwochau"/>. Le principal danger lorsque on travaille le technétium est l'[[inhalation]] de poussières radioactives. La contamination radioactive dans les [[poumon]]s provoque un risque significatif de [[cancer]]<ref name="schwochau"/>. Pour la plupart des travaux avec le technétium, une [[hotte]] est suffisante et une boîte à gant n'est pas nécessaire<ref name="schwochau"/>.
== Histoire ==
===À la recherche de l'élément chimique 43===
La place dans la [[table périodique]] entre le [[molybdène]] ([[numéro atomique|Z]]=42) et le [[ruthénium]] ([[numéro atomique|Z]]=44) resta longtemps vacante. De nombreux chercheurs avaient l'ambition de trouver cet élément car sa place dans la table périodique laissait suggérer que la découverte serait plus facile que pour les autres [[élément chimique|éléments chimiques]] inconnus. Sa présence fut tout d'abord supposé dans un alliage de [[platine]] en 1828 et cet élément fut nommé ''polinium'' avant de se révéler être de l'[[iridium]] impur. En 1846, l'élément "ilménium" a été déclaré découvert mais il s'agissait en fait du [[niobium]] impur. Cet erreur a été répétée en 1847 avec la pseudo-découverte du ''pelopium''<ref name="history-origin">''History of the Origin of the Chemical Elements and Their Discoverers'', Individual Element Names and History, "Technetium"</ref>. [[Dmitri Mendeleïev]] prédisait que l'élément chimique aurait les mêmes propriétés que le manganèse et il lui donna le nom d'eka manganèse.
En [[1877]], le chimiste russe Serge Kern rapporta avoir trouvé l'élément manquant dans un alliage métallique. Kern nomma ce qu'il pensa être le nouvel élément ''davyum'' en hommage du chimiste anglais Sir Humphry Davy mais l'élément s'avéra être un mélange d'[[iridium]], de [[rhodium]] et de [[fer]]. Un autre candidat, le ''lucium'' suivit en 1896 mais fut déterminé comme étant de [[yttrium]]. En [[1908]], le chimiste japonais Masataka Ogawa cru trouver des preuves de la présence de l'élément 43 dans un [[minerai]] de thorianite. Ogawa appela cet élément le ''nipponium'' (d'après ''nippon'' qui signifie ''japon''). Des examens ultérieurs montrèrent la présence de rhénium dans les plaques photographiques d'Ogawa, mais pas celle de l'élément 43<ref> {{Périodique|titre=Discovery of a new element 'nipponium': re-evaluation of pioneering works of Masataka Ogawa and his son Eijiro Ogawa|journal=Atomic spectroscopy (Spectrochim. acta, Part B)|date=2004|auteur = H.K. Yoshihara|vol = 59 |pages = 1305–1310 |doi=10.1016/j.sab.2003.12.027}}</ref>.
En [[1925]], Walter Noddack, Otto Berg et Ida Tacke (qui devint Mrs Noddack) annoncèrent leur découverte à laquelle ils donnèrent le nom de ''masurium'', mais ils ne réussirent pas à renouveler l'expérience. Le nom masurium vient de [[Mazurie]], une région de l'est de la [[Prusse]], actuellement situé en [[Pologne]], la région dont la famille de Walter Noddack est originaire. Cette équipe a bombardé de la ferrocolumbite avec des [[électron]]s et en a déduit la présence de l'élément 43 en examinant le spectre [[rayon-X]]. Les expérimentateurs de cette époque ne parvinrent pas à reproduire cette expérience qui fut considérée comme erronée <ref name="armstrong">{{Harvsp | texte = Armstrong 2003 | réf = Armstrong2003}}</ref>{{,}}<ref>Nies, Kevin A. "[http://www.hypatiamaze.org/ida/tacke.html Ida Tacke and the warfare behind the discovery of fission]" (2001).</ref>
En [[1998]], John T. Armstrong de la [[National Institute of Standards and Technology]] lança une [[simulation numérique]] de cette expérience de 1925{{Référence nécessaire|date=juillet 2008}} ; il obtint des résultats assez proches de ceux de l'équipe Noddack. Selon lui, la découverte aurait bien été faite en [[1925]], d'autant que cela semble étayé par les mesures de la présence naturelle du technétium réalisées par David Curtis au [[Los Alamos National Laboratory]] <ref name="armstrong"/>. Cependant, les résultats expérimentaux de Noddack n'ont jamais été reproduits. La question de l'authenticité de la découverte l'élément 43 en 1925 reste débattue.
La découverte du technétium est attribuée à Carlo Perrier et [[Emilio Segrè]] qui isolèrent l'[[isotope]] 97 en [[1937]].
=== Découverte officielle et histoire contemporaine ===
La découverte de l'élément 43 a été confirmée officiellement en 1937 à l'[[université de Palerme]] en [[Sicile]], suite à une expérience dirigée par Carlo Perrier et [[Emilio Segrè]]. Au cours de l'été de 1936, Segrè fit un voyage aux États-Unis, d'abord à [[New York]] puis à [[Berkeley]] au [[Laboratoire national Lawrence Berkeley]], ou il persuada [[Ernest Orlando Lawrence]], l'inventeur du [[cyclotron]], de lui laisser des produits du [[cyclotron]] devenus radioactifs. Au début de 1937, Lawrence lui envoya une feuille de [[molybdène]] qui avait fait partie du déflecteur dans le [[cyclotron]]. Segré fit une liste des expériences de chimie de son collègue Perrier pour essayer de prouver à travers de la chimie comparative que l'activité du [[molybdène]] était Z=43, un élément n'existant pas la nature à cause de son instabilité avec la [[décroissance radioactive]]. Avec des difficultés considérables, ils parvinrent à isoler trois produits avec des périodes de décroissance (90, 80, et 50 jours) qui se transformèrent finalement en deux [[isotope]]s <sup>95</sup>Tc et <sup>97</sup>Tc du technétium, le nom donné plus tard par Perrier et Segrè<ref>{{Harvsp | texte = Emsley 2001 | réf = Emsley2001 | p = 424}} Voir aussi ''LANL Periodic Table'', "Technetium", paragraph 1</ref>.
Les autorités de l'[[université de Palerme]] voulurent nommer la découverte ''panormium'' en référence à ''Parnormus''{{Référence nécessaire|date=juillet 2008}}, le nom latin de [[Palerme]]. Les chercheurs préférèrent s'inspirer du mot grec ''τεχνητός'' signifiant artificiel, puisqu'il s'agissait du premier [[élément chimique]] artificiel<ref name="multidict"> ''Elentymolgy and Elements Multidict'', "Technetium"</ref>{{,}}<ref name="history-origin"/>. Segrè retourna à [[Berkeley]] et sollicita [[Glenn T. Seaborg]]. Ils isolèrent l'[[isotope]] technétium-99m qui est maintenant utilisé dans 10.000.000 [[diagnostic]]s médicaux chaque année<ref>{{Ouvrage | titre = The transuranium people: The Inside Story | publisher = University of California, Berkeley & Lawrence Berkeley National Laboratory | année = 2000 | chap = Early Days at the Berkeley Radiation Laboratory | passage = 15 | isbn = 1-86094-087-0}}</ref>.
En [[1953]], l'astronome Paul W. Merrill en [[Californie]] détecta la signature spectrale du technétium (en particulier des raies à 403,1 nm, 423,8 nm, 426,8 nm, et à 429,7 nm) dans les [[Géante rouge|géantes rouges]] de [[Type_spectral|classe S]]. Ces [[étoile]]s massives en fin de vie sont riches en éléments ayant une faible durée de vie, apportant la preuve que des [[réaction nucléaire|réactions nucléaires]] ont lieu qui produisent ces éléments. Cette preuve a été utilisée pour soutenir la théorie non prouvée que les [[étoile]]s sont le lieu de [[nucléosynthèse]] des éléments chimiques les plus lourds<ref>{{Harvsp | texte = Emsley 2001 | réf = Emsley2001 | p = 422}}</ref>. Plus récemment des observations ont apporté la preuve que les éléments étaient formés par la capture des [[neutron]]s dans les processus-s<ref name="schwochau"/>.
Depuis cette découverte, des recherches ont été entreprises afin de détecter la présence de technétium sur Terre à l'[[état naturel]]. En [[1962]], du technétium-99 a été isolé et identifié par B.T. Kenna et P.K. Kuroda<ref name="LANL" />dans du [[uraninite|pitchblende]] au [[Congo belge]] en très faible quantité (environ 0,2 ng/kg)<ref name="schwochau"/>. Il est produit par la désintégration spontanée de l'[[uranium]] 238. Il a également été démontré que le [[réacteur nucléaire naturel d'Oklo]] a produit une quantité significative de technétium-99, qui s'est ensuite désintégré en ruthénium-99<ref name="schwochau"/>.
== Radioactivité ==
Le technétium n'a aucun isotope stable ; il est donc exclusivement [[Radioactivité|radioactif]]. C'est l'élément le plus léger présentant cette propriété. Parmi les 82 premiers [[élément chimique|éléments chimiques]], seuls 2 éléments sont exclusivement radioactifs : le technétium est le premier, l'autre est le [[prométhium]]<ref name="LANL" />.
=== Stabilité des isotopes du technétium ===
Les [[isotope]]s les plus stables sont le <sup>98</sup>Tc ([[demi-vie]] de 4,2 [[An|Ma]]), le <sup>97</sup>Tc (2,6 [[Ma]]) et le <sup>99</sup>Tc (211,1 [[an|ka]])<ref name="environmentalchemistry"> EnvironmentalChemistry.com, "Technetium", Nuclides / Isotopes</ref>.
Au total, 22 autres [[isotope]]s ont été caractérisés. Leur [[masse atomique]] varie entre 87,933 [[unité de masse atomique|u]] (<sup>88</sup>Tc) et 112,931 u (<sup>113</sup>Tc). La plupart d'entre eux ont une [[demi-vie]] inférieure à une heure. Les exceptions sont le <sup>93</sup>Tc (2,75 heures), le <sup>94</sup>Tc (4,883 heures), le <sup>95</sup>Tc (20 heures), et le <sup>96</sup>Tc (4,28 jours)<ref name="environmentalchemistry"/>.
Le technétium a de nombreux états [[Métastabilité|métastables]] : le <sup>97m</sup>Tc est le plus stable avec une demi-vie de 90,1 jours (0,097 MeV). Il est suivi par le <sup>95m</sup>Tc (demi-vie: 61 jours, 0.038 MeV), et le <sup>99m</sup>Tc (demi-vie : 6,01 heures, 0.143 MeV). Le <sup>99m</sup>Tc émet seulement des [[rayon gamma|rayons gamma]], pour former le <sup>99</sup>Tc<ref name="environmentalchemistry"/>.
Pour les isotopes plus légers que le <sup>98</sup>Tc, l'[[isotope]] le plus stable, le mode de [[décroissance radioactive]] est la [[capture électronique]] qui donne le [[molybdène]]. Pour les isotopes plus lourds que le <sup>98</sup>Tc, le mode principal de décroissance est l'[[Radioactivité β|émission bêta]] qui donne le [[ruthénium]]. Le <sup>100</sup>Tc est une exception : il peut subir une décroissance à la fois par [[capture électronique]] et par [[Radioactivité β|émission bêta]]<ref name="environmentalchemistry"/>{{,}}<ref>CRC Handbook, 85th edition, table of the isotopes</ref>.
Le technétium-99 (<sup>99</sup>Tc) est le plus courant des [[isotope]]s du technétium. Il s'agit d'un produit important de la [[fission]] de l'[[uranium]]-235. Un [[gramme]] de <sup>99</sup>Tc produit 6,2×10<sup>8</sup> désintégrations par seconde (soit 0,62 G[[Becquerel|Bq]]/g)<ref>{{Harvsp | texte = The Encyclopedia of the Chemical Elements 1968 | p = 693 | id = Rimshaw1968}}</ref>.
===Explication de la stabilité===
Le technétium et le [[prométhium]] sont des éléments chimiques légers inhabituels dans le sens ou ils ne possèdent pas d'isotopes stables. L'explication de ce phénomène est quelque peu compliquée. <ref>{{Harvsp | texte = Choppin 2002 | réf = Choppin2002}}</ref>
En utilisant le [[modèle de la goutte liquide]] pour les [[Noyau atomique|noyaux atomiques]], on peut obtenir une formule semi-empirique pour calculer l'[[énergie de liaison nucléaire]]. Cette formule prédit l'existence d'une "vallée de la stabilité béta" dans laquelle un [[nucléide]] ne va pas subir de [[désintégration bêta]]. Les nucléides qui sont en haut de la paroi de la vallée vont se désintégrer à partir du centre (en émettant un [[électron]] ou un [[positron]] ou en capturant un électron).
Pour un nombre impair fixé de [[nucléon]]s ''A'', le graphe de l'[[énergie de liaison nucléaire]] en fonction du [[numéro atomique]] (le nombre de [[proton]]) a la forme d'une [[parabole]], orientée vers le haut avec le plus stable [[nucléide]] situé en bas de la parabole. Une seule émission bêta ou une simple capture d'électron transforme le [[nucléide]] de masse ''A'' en [[nucléide]] de masse ''A+1'' ou ''A-1'' si le produit a une plus faible [[énergie de liaison nucléaire]] et si la différence d'énergie est suffisante pour permettre la [[décroissance radioactive]]. Quand il existe une seule [[parabole]], il ne peut y avoir qu'un seul [[isotope]] stable sur cette parabole.
Pour un nombre pair fixé de [[nucléon]]s ''A'', le graphe de l'[[énergie de liaison nucléaire]] en fonction du [[numéro atomique]] est irrégulier et est mieux visualisé par deux paraboles pour les numéros atomiques pairs et impairs car les isotopes avec un nombre pair de proton et de neutron sont plus stable que les isotopes avec un nombre impair de protons et de neutrons.
Quand il y a deux [[parabole]]s, quand le nombre de [[nucléon]]s est pair, il peut arriver rarement qu'il y ait un noyau stable avec un nombre impair de [[neutron]]s et de [[proton]]s (bien qu'il n'y a que quatre exemples stables, les noyaux légers <sup>2</sup>H, <sup>6</sup>Li, <sup>10</sup>B, <sup>14</sup>N). Cependant si ce phénomène se produite, il ne peut y avoir d'isotopes stables avec un nombre pair de neutrons et de protons.
Pour le technétium, (''Z''=43), la "vallée de la stabilité béta" est centrée autour de 98 [[nucléon]]s. Cependant pour chaque nombre de [[nucléon]]s entre 95 et 102, il y a au moins un [[nucléide]] stable autre que le [[ molybdène]] (''Z''=42) ou le [[ruthénium]] (''Z''=44). Pour les isotopes avec un nombre impair de [[nucléon]]s, cela conduit a un isotope stable du technétium, puisqu'il ne peut y avoir qu'un seul nucléide avec un nombre pair de [[nucléon]]s. Pour un isotope avec un nombre pair de [[nucléon]]s, puisque le technétium doit avoir un nombre impair de neutron, tous les isotopes doivent avoir un nombre impair de neutrons.
Dans un tel cas, la présence de [[nucléide]] stable ayant le même nombre de [[nucléon]]s et un nombre pair de proton exclut la possibilité d'un noyau stable<ref>{{Harvsp | texte = Choppin 2002 | réf = Choppin2002}}</ref>.
== Gisements et production ==
=== Dans la nature ===
Le technétium a déjà été présent sur [[Terre]] en quantité macroscopique (assez pour déterminer ses propriétés chimiques et physiques){{Référence nécessaire|date=juillet 2008}}, aujourd’hui on sait qu'il existe naturellement de telles quantités ailleurs dans l'[[Univers]]. Quelques [[étoile]]s de type [[Étoile#Géante rouge|géantes rouges]] contiennent une raie d'absorption dans leur spectre correspondant à la présence de technétium. Sa présence dans les [[Étoile#Géante rouge|géantes rouges]] a conduit à la preuve de la production des éléments lourds (nucléosynthèse) dans les [[étoile]]s.
Depuis sa découverte, beaucoup de recherches ont tenté de trouver des sources terrestres naturelles. En [[1962]], le technétium 99 a été isolé et identifié en très petite quantité dans l’[[uraninite]] provenant d'Afrique comme produit de [[Fission nucléaire|fission]] spontanée d'[[uranium]] 238. Cette découverte a été faite par B.T. Kenna et P.T. Kuroda. En [[1999]], David Curtis, du [[Laboratoire national de Los Alamos]], estime qu'un kilogramme d'[[uranium]] devrait contenir 1 nanogramme (10<SUP>-9</SUP>g) de technétium.
=== Production dans les déchets nucléaires ===
Si le technétium-99 est très rare dans la nature, il est en revanche produit en quantité chaque année comme produit de fission du combustible nucléaire. La fission d'un gramme d'uranium-235 dans un réacteur nucléaire produit 27 mg de <sup>99</sup>Tc, ce qui lui confère un taux de production de 6,1%<ref>{{Harvsp | texte = Encyclopedia of the Chemical Elements | p = 690 | réf = Rimshaw1968}}</ref>. D'autres éléments fissiles permettent également d'en produire avec des taux similaires, par exemple 4,9% à partir de l'[[uranium]]-233 ou 6,21% pour le [[plutonium]]-239<ref name="schwochau"/>.
On estime que jusqu'en 1994, environ 49.000 T[[Becquerel|Bq]] (78 tonnes) de technétium ont été produites dans les réacteurs nucléaires, ce qui constitue de loin la première source de technétium terrestre<ref name="yoshihara">Topics in current chemistry, vol 176, "Technetium in the environment"</ref>. Cependant seule une petite fraction du technétium produit est utilisé commercialement. En 2005, le technétium-99 s'achetait sous forme de pertechnétate d'ammonium pour 83 dollars/g <ref>sans compter les frais de port, et pour les détenteurs d'un permis [[Laboratoire national d'Oak Ridge|ORNL]]. Voir : The CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th edition, The Elements</ref>. Cela en fait un élément plus cher que le platine qui n'a jamais été vendu à plus de 72,40 dollars/g.
Puisque le taux de production de technétium comme produit de la fission de l'uranium-235 et du plutonium-239 est faible, il est présent dans les [[déchet nucléaire|déchets nucléaires]] des réacteurs à [[fission]] et est également produit lors de l'explosion d'une [[bombe nucléaire]]. Dans l'environnement, la quantité de technétium produit artificiellement dépasse de plusieurs ordres de grandeur la quantité de technétium naturel. Ce technétium est dégagé lors d'[[essai nucléaire|essais nucléaires]] dans l'[[Atmosphère (Terre)|atmosphère]] ainsi que par le rejet et le traitement des déchets nucléaires. Son fort taux de fission et sa longue demi-vie font du technétium-99 un des composants principaux des déchets nucléaires. Sa désintégration, mesurée en [[becquerel]]s par unité de combustible usé, domine dans un intervalle de 10<sup>4</sup> à 10<sup>6</sup> ans après la création du déchet<ref name="yoshihara"/>.
En 1994, on estimait que 160 T[[Becquerel|Bq]] (environ 250 kg) de technétium-99 avaient été libérées dans l'environnement à la suite des essais nucléaires dans l'atmosphère<ref name="yoshihara"/>. La quantité de technétium produit dans les réacteurs nucléaires et relâchée dans l'[[environnement]] se montaient en 1986 à environ 1000 TBq (1600 kg) en tout, principalement dégagé au cours du [[traitement du combustible usé]] et rejeté dans la mer. Au cours des dernières années, les méthodes de retraitement ont été améliorées afin de réduire ces émissions. En 2005, la premier source de rejet de technétium-99 dans l'environnement était le site de [[Sellafield]] qui a relâché environ 550 TBq (900 kg) entre 1995 et 1999 dans la [[mer d'Irlande]]. Depuis l'an 2000, la règlementation limite les rejets à 90 TBq (about 140 kg) par an<ref>Technetium-99 behaviour in the terrestrial environment</ref>.
A la suite du retraitement du combustible usé, du technétium a été relâchée dans la mer en divers endroits, et se retrouve en quantités faibles mais mesurables dans la faune aquatique. Par exemple, le [[homard]] de [[Cumbrie]] en contient des traces<ref>{{Périodique | auteur = J D Harrison et al | titre = Gut transfer and doses from environmental technetium | journal = J. Radiol. Prot. | date = 2001 | vol = 21 | pages = 9-11 | texte = http://www.iop.org/EJ/abstract/0952-4746/21/1/004 |lang = en}}</ref>. Les [[bactérie]]s [[anaérobie]]s [[Endospore|sporulantes]] du [[genre_(biologie)|genre]] ''[[clostridium]]'' ont la capacité de réduire le Tc(VII) en Tc(IV). Les ''clostridia'' jouent également un rôle dans la réduction du fer, du manganèse et de l'uranium, modifiant ainsi la solubilité de ses éléments dans les sols et les sédiments. Leur capacité à réduire le technétium pourrait déterminer une grande part de la mobilité du Tc dans les déchets industriels et d'autres environnements souterrains<ref>{{Périodique | auteur = Arokiasamy J. Francis, Cleveland J. Dodge, G. E. Meinken | titre = Biotransformation of pertechnetate by ''Clostridia'' | journal = Radiochimica Acta | vol = 90 | date = 2002 | pages = 791 | texte = http://www.extenza-eps.com/OLD/doi/abs/10.1524/ract.2002.90.9-11_2002.791 | lang = en}}</ref>.
La longue durée de vie du technétium-99 et sa capacité à former des espèces [[anion]]iques en fait avec l'[[iode]] [[Iode|<sup>129</sup>I]], un des problèmes principaux dans le traitement à long terme des déchets radioactifs. De plus, beaucoup de procédés conçus pour enlever les produits de fission dans les usines de retraitement sont conçus pour retirer les espèces [[cation]]iques comme le [[césium]] <sup>137</sup>Cs ou le [[strontium]] <sup>90</sup>Sr. Les ions pertechnétate échappent donc à ces procédés de retraitement. Les solutions de traitement envisagées s'orientent vers l'enfouissement dans des couches géologiques profondes. Le risque principal de cette technique est le contact possible avec l'eau, ce qui pourrait conduire à la contamination de substance radioactives dans l'environnement. Les [[anion]]s pertechnétate et [[ion iodure|iodure]] sont moins facilement adsorbés sur les surfaces des [[minerai|minéraux]] et donc plus facilement mobiles.
En comparaison, le [[plutonium]], le [[césium]] et l'[[uranium]] se lient plus facilement que le technétium aux particules du sol. Pour cette raison, la [[chimie environnementale]] du technétium fait l'objet de recherches intenses{{Référence nécessaire|date=juillet 2008}}. La démonstration d'une méthode alternative d'élimination du technétium-99, la transmutation nucléaire, a été réalisée au [[CERN]]{{Référence nécessaire|date=juillet 2008}}. Dans ce procédé de transmutation, le technétium-99 sous forme d'une cible métallique est bombardé par des [[neutron]]s pour former le <sup>100</sup>Tc à faible durée de vie ([[demi-vie]] = 16s) qui se désintègre aussitôt par [[radioactivité bêta]] en [[ruthénium]] (<sup>100</sup>Ru). Si on cherche à obtenir du [[ruthénium]] utilisable, une cible de technétium extrêmement pur est nécessaire. Si des faibles traces d'[[actinide]]s mineures comme l'[[américium]] et le [[curium]] sont présent, ils sont susceptibles de subir une [[fission]] et de former des produits de fission qui rendent la cible irradiée encore plus radioactive. La formation de <sup>106</sup>Ru (demi-vie 374 jours) de la "fresh fission" est susceptible d'augmenter l'activité du ruthénium métallique obtenu, ce qui nécessite alors un long temps de refroidissement après l'irradiation et avant que le ruthénium puisse être utilisé.
La production de technétium-99 à partir de combustible nucléaire usé est un procédé long. Il apparait dans le déchet liquide, fortement radioactif. Après plusieurs années, après que la radioactivité ai suffisamment diminué, l'extraction des [[isotope]]s avec une longue durée de vie, dont le technétium-99, devient possible. Plusieurs processus d'extraction chimique sont ensuite utilisés qui permettent d'obtenir du technétium métallique très pur<ref name="schwochau"/>.
Il est donc préparé en le séparant chimiquement du combustible appauvri des réacteurs. Les deux tiers de la production mondiale de <sup>99</sup>Tc proviennent du réacteur national de recherche universel des [[Laboratoires nucléaires de Chalk River]], en [[Ontario]], au [[Canada]]<ref>{{Lien web | url = http://www.nrc-cnrc.gc.ca/highlights/2006/0605chalkriver_f.html | éditeur = Conseil national de recherche du Canada | titre = Le diamant brut du CNRC | lang = fr }} </ref>.
=== Production par activation neutronique du molybdène ou d'autres éléments purs ===
L'isotope [[métastabilité|métastable]] <sup>99m</sup>Tc est produit lors de la [[fission]] de l'[[uranium]] ou du [[plutonium]] dans les [[réacteur nucléaire|réacteurs nucléaires]]. Dans une organisation conventionnelle du traitement des [[Déchet radioactif|déchets nucléaires]], le combustible usagé peut être stocké pendant plusieurs années avant le retraitement, de sorte que la totalité du <sup>99</sup>Mo et du <sup>99m</sup>Tc qu'il contient se soit désintégrée avant d'être séparée des [[Actinide|actinides majeurs]]. Le produit de raffinement [[Traitement du combustible usé|PUREX]] contient une forte de concentration de technétium sous forme de TcO<sub>4</sub><sup>-</sup>, mais il s'agit en quasi-totalité de l'isotope <sup>99</sup>Tc.
La majeure partie du <sup>99m</sup>Tc utilisé en [[médecine]] est produite à partir de <sup>99</sup>Mo, lui-même produit par [[activation neutronique]] de <sup>98</sup>Mo. <sup>99</sup>Mo a une demi-vie de 67 heures, de sorte que le <sup>99m</sup>Tc à faible durée de vie (demi-vie égale à 6 heures) qui est produit par sa désintégration est produit en continu<ref>{{Harvsp|texte = Emsley 2001 | réf = Emsley2001 | p = 423}}</ref>. Dans les hôpitaux, on extrait ensuite le technétium de la solution par un procédé chimique en utilisant un générateur de technétium-99m (appelé en anglais ''technetium cow'', vache à technétium, ou encore ''molybdenum cow''). Le générateur de technétium standard est une colonne d'[[alumine]] contenant du molybdène-98. Dans la mesure où l'[[alumine]] a une très faible section efficace pour les [[neutron]]s, la colonne peut être facilement irradiée par des neutrons afin de produire le molybdène-99 radioactif<ref>{{Harvsp | texte = Wilson 1966 | réf = Wilson1966}}</ref>.
Une méthode alternative consiste à irradier de l'[[uranium]] enrichi afin de produire le <sup>99</sup>Mo comme produit de la fission<ref>{{en}}{{Lien web | auteur = J. L. Snelgrove ''et al.'' | url = http://www.rertr.anl.gov/MO99/JLS.pdf | titre = Development and Processing of LEU Targets for Mo-99 Production - Overview of the ANL Program | année = 1995}}</ref>. Mais il faut ensuite séparer le molybdène des autres produits de [[fission]] par un procédé chimique complexe que la première méthode ne nécessite pas.
Les autres [[isotope]]s du technétium ne sont pas produits en quantité significatives par [[fission]]. En cas de besoin, ils sont fabriqués par irradiation de neutrons sur des [[isotope]]s parents. Par exemple, <sup>97</sup>Tc est fabriqué à partir de <sup>96</sup>Ru.
== Utilisations ==
=== Utilisation en médecine ===
Le technétium-99m est particulièrement intéressant pour les applications médicales : la [[radiation]] émise par désintégration de cet [[isotope]] a la même [[longueur d'onde]] que les [[rayon X|rayons X]] utilisés en [[radiographie]] classique, ce qui lui confère une longueur de pénétration adaptée tout en causant des dégâts minimes pour un [[photon]] gamma. De plus, la [[demi-vie]] très courte de cet [[isotope]] conjuguée à la [[demi-vie]] relativement longue de l'isotope fils Tc-99 lui permet d'être éliminé du corps avant de se désintégrer à nouveau. Ceci permet de réaliser un diagnostic nucléaire au prix de l'introduction d'une dose relativement faible de radiation dans l'organisme ([[sievert]])<ref name="schwochau"/>.
Le technétium 99 [[Métastabilité|métastable]] (<sup>99m</sup>Tc) est le [[radioisotope]] le plus utilisé en [[imagerie médicale]] [[médecine nucléaire|nucléaire]]{{Référence nécessaire|date=juillet 2008}}. Ses caractéristiques physiques sont presque idéales pour cet usage :
* la [[demi-vie]] de 6 heures est assez longue pour permettre de suivre les processus [[physiologique]]s d'intérêt, mais assez courte pour limiter l'[[radiation|irradiation]] inutile.
* l'énergie du [[rayon gamma|photon gamma]], 140,5 keV, est idéale puisque assez énergétique pour traverser les tissus vivants, mais assez faible pour pouvoir être détectée commodément : elle peut être absorbée efficacement par un cristal d'[[iodure de sodium]] d'épaisseur typique de l'ordre de 10 à 15 mm.
* l'émission de [[rayon gamma|photons gamma]] est élevée (88,5 photons pour 100 [[désintégration]]s). Peu de particules non pénétrantes sont émises, d'où une plus faible absorption d'énergie par les tissus vivants.
De plus, il est facilement disponible dans les hôpitaux grâce à un générateur de technétium (de la taille d'une batterie automobile). Le générateur contient du [[molybdène]] 99Mo radioactif, attaché (adsorbé) sur une colonne d'alumine. Le molybdène se désintègre pour donner du 99mTc, qui est récupéré par rinçage de la colonne (élution) dans une solution physiologique sous la forme de pertechnétate de sodium (Na<sup>+</sup> TcO<sub>4</sub><sup>-</sup>).
Fixé à de nombreuses molécules présentant un intérêt biologique, le 99mTc permet d'en suivre la distribution dans le corps humain, grâce à des détecteurs de radioactivité appelés gamma-caméras (voir [[scintigraphie]]).
Le <sup>99m</sup>Tc est notamment utilisé en [[médecine nucléaire]] pour le repérage du [[cancer du sein#Technique du ganglion sentinelle|ganglion sentinelle]] en particulier dans le traitement chirurgical du [[cancer du sein]].
Le <sup>99m</sup>Tc est aussi utilisé sous forme de technétium-méthoxyisobutylisonitrile (Tc-MIBI) pour marquer les cellules du [[cœur|muscle cardiaque]] et faire une [[scintigraphie]] tomographique. Cet examen sert à diagnostiquer la présence de tissus non irrigués dans le [[myocarde]].
Le marquage des [[globules rouges]] lors d'une [[scintigraphie]] [[ventricule cardiaque|ventriculaire]], est aussi fait avec du <sup>99m</sup>Tc sous forme de pertechnétate de sodium. Le but d'une [[ventriculographie]] est de caractériser la fonction cardiaque (volume d'éjection, fraction d'éjection, etc.).
La scintigraphie osseuse utilise le Tc combiné à la molécule vectrice HDP ou HMDP.
L'hexa-methyl-propylene-amine-oxime (HMPAO) est une molécule de synthèse qui peut être marquée par le 99mTc. Après injection intraveineuse, l'HMPAO se fixe dans le cerveau (entre autres) quasiment proportionnellement au débit sanguin cérébral. On peut ainsi avoir une idée du débit sanguin cérébral régional en mesurant la quantité d'HMPAO fixée.
=== Utilisation industrielle et chimique ===
Le technétium-99 se désintègre par [[radioactivité β]] en émettant des particules β de faible énergie mais sans émission de [[Rayon gamma|rayons γ]]. Le taux d'émission décroît très faiblement dans le temps grâce à sa longue [[demi-vie]]. Il peut être extrait avec une grande pureté chimique et isotopique des déchets radioactifs. Pour cette raison, il est utilisé comme émetteur de particules β pour l'[[étalonnage]] des équipements du [[National Institute of Standards and Technology|NIST]]<ref name="schwochau"/>. Le technétium-99 a aussi été utilisé en [[optoélectronique]] et dans les batteries nucléaires nanométriques <ref>{{en}}{{lien web | année = 2006 | titre = University Research Program in Robotics Report | éditeur = University of Florida | url = http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/895620-n4Nt3U/895620.PDF | consulté le = 08/07/2008}}</ref>.
Comme le [[rhénium]] et le [[palladium (chimie)|palladium]], le technétium est peut être utilisé comme [[catalyseur]]. Pour certaines réactions comme la [[déshydrogénation]] de l'[[alcool isopropylique]], il est de loin plus efficace que le palladium et le rhénium. Cependant son activité radioactive pose des problèmes de sûreté<ref name="schwochau"/>.
Dans certaines circonstances, une petite concentration (5×10<sup>−5</sup> [[mole (unité)|mol]]/[[litre|L]]) d'ion pertechnétate dans l'eau peut protéger le [[fer]] et l'[[acier]] de la [[corrosion]]. Une expérience a montré qu'un échantillon placé dans une solution de pertechnétate pouvait rester intact pendant 20 ans sans être attaqué. Par comparaison, l'ion [[chromate]] CrO<sub>4</sub><sup>2−</sup> peut également inhiber la corrosion, mais pour des [[concentration]]s 10 fois plus élevées. Le pertechnétate a donc été proposé{{refsou}} comme inhibiteur de la corrosion anodique bien que sa radioactivité pose problème.
Le mécanisme par lequel le pertechnétate empêche la [[corrosion]] n'est pas bien compris, mais semble lié à la formation réversible d'une fine couche à la surface de l'échantillon. Une théorie{{refnec}} soutient que le pertechnétate réagit à la surface de l'acier pour former une couche de dioxyde de technétium qui empêche la corrosion. Ce même effet permet d'expliquer pourquoi il est possible de retirer le pertechnétate de l'eau en la filtrant avec de la poudre de fer. Le même résultat est obtenu en utilisant du [[charbon actif]]. L'effet disparaît rapidement si la concentration en pertechnétate tombe en-dessous de la concentration minimale ou si d'autres [[ion]]s sont ajoutés en trop forte concentration.
==Références dans la littérature==
Le technétium est l'élément que parie Qfwfq dans ''Cosmicomics'' d'Italo Calvino. Il constitue la mise des paris faits avec le Doyen (k)yK, et vaut à Qfwfq une forte déception lorsqu'il en découvre l'instabilité, et que tout son fonds se volatilise.
== Notes et références ==
{{Traduction/Référence|en|Technetium|224922620|type=note}}
{{Références|colonnes=2}}
== Voir aussi ==
=== Bibliographie ===
'''Ouvrages'''
* {{Ouvrage | auteur = Klaus Schwochau |titre = Technetium | éditeur = Wiley-VCH | année = 2000 | isbn = 3-527-29496-1 |lang = en | id = Schwochau2000}}
* {{Ouvrage | auteur = John Emsley | titre = Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements | lieu = New York | éditeur = Oxford University Press | année = 2001 | passage = 422–425 | isbn = 0-19-850340-7 | lang = en | id = Emsley2001}}
* {{Ouvrage | titre = The radiochemical Manual | édition = 2nd Ed | éditeur = B.J. Wilson | année = 1966 |lang = en | id = Wilson1966}}
* {{Ouvrage | titre = The Encyclopedia of the Chemical Elements | directeur = Cifford A. Hampel | lieu = New York | éditeur = Reinhold Book Corporation | année = 1968 | passage = 689–693 | commentaire = "Technetium" par S. J. Rimshaw | lang = en | id = Rimshaw1968}}
* {{Ouvrage | auteur = K. Yoshihara | série = Topics in Current Chemistry: Technetium and Rhenium | titre = Technetium in the Environment | volume = 176 | directeur = K. Yoshihara et T. Omori (eds.) | éditeur = Springer | lieu = Berlin Heidelberg | année = 1996 | lang = en}}
* {{Ouvrage | auteur = Gregory Choppin, Jan-Olov Liljenzin, and Jan Rydberg | titre = Radiochemistry and nuclear chemistry (3rd edition) | année = 2002 | présentation en ligne = http://book.nc.chalmers.se/ | lire en ligne = http://book.nc.chalmers.se/KAPITEL/CH03NY3.PDF | chap = | commentaire = Consulté le 5 janvier 2007 | lang = en | id = Choppin2002}}
* {{Ouvrage | auteur = G. Desmet et C. Myttenaere | titre = Technetium in the Environment | éditeur = Springer | année = 1986 | isbn = 0853344213 | présentation en ligne = http://books.google.com/books?id=QLHr-UYWoo8C&pg=PA243&lpg=PA243&dq=Strack++%22Dunaliella+bioculata%22++Tritium+&source=web&ots=r0ena8JndE&sig=NCdIAPX9qMxt86Hp2qKZxmyEtws#PPR2,M1 | lang = en}}
* {{Ouvrage | titre = The CRC Handbook of Chemistry and Physics (85{{e}} édition)| présentation en ligne = http://www.hbcpnetbase.com/ | année = 2004–2005 | éditeur = CRC Press | lang = en}}
'''Articles'''
* {{Périodique | auteur = Keiko Tagami | titre = Technetium-99 Behaviour in the Terrestrial Environment - Field Observations and Radiotracer Experiments | journal = Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences | vol = 4 | pages = A1-A8 | date = 2003 | texte = http://www.radiochem.org/paper/JN41/j041Tagami.pdf | lang = en}}
* {{Périodique | auteur = John T. Armstrong | titre = Technetium | journal = Chemical and Engineering news | texte = http://pubs.acs.org/cen/80th/technetium.html | date = 2003 | id = Armstrong2003 | lang = en}}
'''Sites internet'''
* {{en}}{{Lien web | url = http://periodic.lanl.gov/elements/43.html | titre = ''Technetium'' sur le site du Los Alamos National Laboratory | consulté le = 22/04/2005 | id = LANL}}
* {{en}}{{Lien web | titre = ''Technetium'' sur WebElements.com | url = http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Tc/index.html | consulté le = 22/04/2005}}
* {{en}}{{Lien web | titre = ''Technetium'' sur EnvironmentalChemistry.com | url = http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Tc-pg2.html | consulté le = 22/04/2005}}
* {{en}}[http://www.vanderkrogt.net/elements/elem/tc.html ''Elentymolgy and Elements Multidict'' by Peter van der Krogt, "Technetium"] (vu le 30 avril 2005; Last updated 10 avril 2005)
* {{en}}[http://www.nndc.bnl.gov/content/elements.html ''History of the Origin of the Chemical Elements and Their Discoverers''] par Norman E. Holden (vu le 30 Avril 2005; last updated 12 mars 2004)
* {{en}}''[http://www.chclibrary.org/micromed/00067370.html Technetium heart scan]'', Dr. Joseph F. Smith Medical library (vu le 23 avril 2005)
* {{en}}''[http://www.hypatiamaze.org/ida/tacke.html Ida Tacke and the warfare behind the discovery of fission]'', par Kevin A. Nies (viewed 23 avril 2005)
* {{en}}''[http://www.superconductors.org/Type2.htm Type 2 superconductors]'' (vu le [[23 avril]] [[2005]])
'''Table'''
* guidelines at [[:en:Wikipedia:WikiProject Elements|Wikipedia's WikiProject Elements]] (all viewed {{date|1|décembre|2002}})
* [http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/index.jsp Nudat 2] nuclide chart from the National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory
* ''[http://chartofthenuclides.com/default.html Nuclides and Isotopes] Fourteenth Edition: Chart of the Nuclides'', General Electric Company, 1989
</div>
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