Tecnécio (Tc)

O tecnécio é um elemento de número atômico 43 pertencente ao grupo 7 da Tabela Periódica. É um metal de transição e foi o primeiro elemento a ser produzido artificialmente na história da humanidade. Até hoje debate-se se o metal pode ser encontrado naturalmente na crosta terrestre.

Esse elemento tem grande utilização na medicina nuclear, visto que possui um isótopo capaz de produzir imagens utilizadas para o diagnóstico de tumores em diversos órgãos do corpo humano. Embora sua química não seja tão desenvolvida, o interesse nele se dá por causa da medicina nuclear.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre o tecnécio
• 2 - Propriedades do tecnécio
• 3 - Características do tecnécio
• 4 - Ocorrência do tecnécio
• 5 - Obtenção do tecnécio
• 6 - Aplicações do tecnécio
• 7 - Precauções com o tecnécio
• 8 - História do tecnécio
• 9 - Exercícios resolvidos sobre o tecnécio

Resumo sobre o tecnécio

• O tecnécio foi o primeiro elemento a ser produzido artificialmente.
• Quimicamente, esse metal é muito semelhante ao rênio, também do grupo 7.
• Especula-se a presença de tecnécio na crosta terrestre, mas sua produção ainda é totalmente artificial.
• O elemento é amplamente utilizado na medicina nuclear para o diagnóstico de tumores e desenvolvimento de imagens de diversos órgãos.
• Sua descoberta ocorreu no ano de 1937, pelo grupo do cientista italiano Emilio Segrè.

Propriedades do tecnécio

• Símbolo: Tc.
• Número atômico: 43.
• Massa atômica: 98 u.m.a.
• Configuração eletrônica: [Kr] 5s² 4d⁵.
• Ponto de fusão: 2157 °C.
• Ponto de ebulição: 4265 °C.
• Densidade: 11,50 g.cm^-3.
• Série Química: metal de transição; grupo 7.

Características do tecnécio

O tecnécio é um elemento originalmente artificial, o primeiro a ser produzido pela humanidade. Já se produziu tecnécio metálico na faixa de quilogramas, inicialmente por meio da redução do Tc₂S₇ a 1100 °C com gás hidrogênio. Atualmente, é mais comum a redução do pertecnetato de amônio (NH₄TcO₄), também com gás hidrogênio.

Na sua forma metálica, o tecnécio é cinza prateado e escurece lentamente em contato com o ar. Destaca-se que sua química é similar à do rênio, elemento localizado logo abaixo no grupo 7. Por exemplo, quando divididos, ambos conseguem queimar em contato com o ar em uma temperatura de cerca de 370 °C. Também possuem em comum a capacidade de reagir com halogênios.

O tecnécio não se dissolve em ácido clorídrico em nenhuma concentração, mas se dissolve em:

• ácido nítrico;
• água régia (uma mistura dos ácidos nítrico e clorídrico em grande concentração);
• ácido sulfúrico.

Os estados de oxidação mais comuns para o tecnécio variam de 0 a +7, porém boa parte da química do tecnécio tem o ânion pertecnetato (TcO₄^-) como precursor.

Atualmente, são catalogados 43 isótopos do tecnécio, cujas massas variam de 86 a 113. Entre alguns exemplos desses isótopos estão o ⁹⁷Tc, com meia-vida de 2,6 x 10⁶ anos, e o ⁹⁸Tc, com meia-vida de 4,2 x 10⁶ anos. O isótopo mais quimicamente explorado é o ⁹⁹Tc, com meia-vida de 2,1 x 10⁵ anos.

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Ocorrência do tecnécio

É comum afirmar que o tecnécio não ocorre naturalmente em nosso planeta, sendo apenas preparado de forma sintética. Contudo, em 1956, o químico japonês Paul Kuroda previu que uma espécie de reator nuclear natural poderia ter existido nas profundezas do planeta.

Cinco anos depois, em 1961, Kuroda reportou a presença de ⁹⁹Tc em uma amostra de pechblenda (um mineral rico em urânio), cujo teor seria da ordem de 2 x 10^-10 gramas do isótopo por quilograma de mineral.

Posteriormente, em 1962, pesquisadores franceses confirmaram as teorias de Kuroda ao avaliarem amostras rochosas no Gabão e, inclusive, indicaram a presença de traços de tecnécio nas amostras. Assim, a ideia de que não existe tecnécio natural é contraditória, passível de grande discussão entre a comunidade científica.

Em relação ao espaço, tecnécio foi detectado nas chamadas estrelas vermelhas gigantes, na década de 1950, mas não no Sol, algo que ajuda a comprovar que o Sol é uma estrela relativamente nova. A detecção de tecnécio nessas estrelas foi muito importante, pois o tempo de meia-vida do elemento é bem menor que a idade desses astros, sugerindo-se que, na verdade, o tecnécio está sendo produzido nesses corpos celestes.

Obtenção do tecnécio

Embora haja a discussão acerca da presença natural ou não de tecnécio em nosso planeta, é fato que a produção de tecnécio ocorre por vias artificiais em usinas nucleares. Ele corresponde a cerca de 6% dos produtos da fissão do urânio, sendo recuperado muitos anos depois.

Sua recuperação ocorre de modo que dê tempo para que produtos de fissão de pequena meia-vida e altamente radioativos tenham decaído. Em geral, o tecnécio é separado dos demais produtos de fissão por meio de resinas de troca iônica ou por extração com solvente.

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Aplicações do tecnécio

O principal uso do tecnécio ocorre na medicina nuclear, especificamente no diagnóstico de tumores. Para isso, utiliza-se o decaimento do isótopo ^99mTc, que corresponde ao isótopo metaestável do ⁹⁹Tc. A forma metaestável é a forma excitada do isótopo tradicional, ou seja, mais energética, com propriedades nucleares distintas.

Para fins medicinais, injeta-se o ^99mTc no paciente na forma de uma solução salina que será absorvida pelo órgão a ser avaliado. Esse isótopo é produzido a partir do molibdênio-99 (⁹⁹Mo), também sintético, formando o ânion [⁹⁹MoO₄]^2-, que decai, emanando partículas β, e produz o [^99mTcO₄]^-, forma química utilizada para ser injetada no paciente.

Esse isótopo metaestável é muito apropriado para esse fim, pois, depois de injetado, ele decai normalmente para o isótopo ⁹⁹Tc, emitindo radiação gama (energia) suficiente para obter o resultado se for utilizada pouquíssima quantidade do isótopo metaestável, algo em torno de 1 x 10^-9 a 1 x 10^-12 mols.

Algo igualmente vantajoso é o tempo de meia-vida do ^99mTc — da faixa de seis horas. Essa meia-vida é grande o suficiente para que a amostra seja injetada no paciente antes de qualquer decaimento, mas suficientemente pequena para que as emissões sejam mensuráveis em concentrações pequenas do isótopo.

Toda radiação gama liberada é utilizada para gerar uma imagem, a qual pode ser:

• bidimensional (para avaliar tumores e metástase);
• tridimensional (para criar imagens do coração, ossos, fígado, rins e cérebro).

Precauções com o tecnécio

É preciso se atentar à radioatividade do tecnécio, principalmente para que sua manipulação seja adequada. Em quantidades pequenas, como menos de 0,05 gramas, os riscos apresentados não são tão sérios, embora seja necessária a adoção de precauções. Por exemplo, a radiação gama, mais perigosa, é quase inexistente, porém as emissões beta são facilmente contidas por vidro.

Deve-se lembrar também que os isótopos do tecnécio possuem uma grande meia-vida. Por isso, a quantidade de radiação gerada é pequena em um curto intervalo de tempo, o que reforça ainda mais a necessidade de se trabalhar em pequenas quantidades.

Uma das formas de se manipular o tecnécio envolve a utilização de uma capela de luvas, de forma que a amostra fique isolada e o operador não esteja exposto a riscos associados à radiação.

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História do tecnécio

O grupo 7 da Tabela Periódica chamou a atenção por muito tempo, uma vez que, no desenvolvimento da tabela original por Dmitri Mendeleev, apenas um elemento químico constava nele: o manganês. Assim, no século XX, muitas tentativas foram feitas para que os elementos do grupo 7 fossem descobertos, a maioria delas, obviamente, ineficaz.

Em 1925, contudo, Otto Berg, Walter Noddack e Ida Tacke (depois Ida Noddack) afirmaram terem descoberto não um, mas dois novos elementos do grupo 7, os quais eles nomearam de masúrio (Z = 43) e rênio (Z = 75). O segundo foi aceito, porém o elemento 43 não teve o mesmo acatamento, sendo alvo de muitas disputas.

Diante de muitos impasses, a descoberta oficial do elemento 43 foi creditada ao italiano Emilio Segrè, que teve ajuda de seu grupo de pesquisadores, em 1937. Segrè e sua equipe obtiveram sucesso por meio da manipulação de uma amostra de molibdênio, que foi bombardeada por deutério por vários meses.

Após diversas análises, o time italiano conseguiu identificar esse novo elemento, o qual podia ser separado por ebulição com hidróxido de sódio e uma pequena quantidade de peróxido de hidrogênio.

Exercícios resolvidos sobre o tecnécio

Questão 1

(ESCS-DF 2011) Na medicina nuclear, são utilizados radiofármacos no diagnóstico e tratamento de várias doenças. Alguns radiofármacos utilizam o tecnécio-99m (Tc-99m), que possui propriedades úteis como um marcador nuclídeo emissor-gama e pode ser utilizado em exames do cérebro, do miocárdio, da tireoide, dos pulmões e outros.

A utilização de um radioisótopo depende das suas propriedades químicas e biológicas, inclusive do seu tempo de meia vida. O isótopo 99mTc possui tempo de meia-vida de seis horas, adequado para que se acumule no órgão que se quer estudar e para que não permaneça muito tempo no organismo.

A massa de 99mTc, necessária para realizar um determinado exame, corresponde a 500 mg. Considerando que um paciente realizará esse exame 12 horas após o radionuclídeo ser administrado, a quantidade mínima do radiofármaco que o paciente deverá receber é igual a:

A) 2 g

B) 1 g

C) 500 mg

D) 250 mg

E) 125 mg

Resolução:

Alternativa A

Meia-vida é o tempo necessário para que a quantidade de uma amostra radioativa caia pela metade. O paciente realizará o exame 12 horas após a administração do ^99mTc, que possui tempo de meia-vida de seis horas.

Se são necessários 500 mg, quer dizer que após 12 horas, apenas 500 mg do ^99mTc estarão disponíveis. Em 12 horas, dois tempos de meia-vida passaram, o que significa que a amostra caiu pela metade duas vezes, ou seja, a quantidade original foi dividida por quatro.

Assim, a quantia inicial de radiofármaco que o paciente deve receber é de, no mínimo, 2 gramas, pois após 12 horas, restarão apenas 500 mg de amostra.

Questão 2

(Fameca-SP 2014) A figura mostra um gerador de 99mTc (tecnécio-99 metaestável) produzido no Brasil pelo Ipen. Esse radionuclídeo, utilizado na medicina nuclear, é produzido continuamente pelo decaimento do radionuclídeo “pai”, que é o 99Mo (molibdênio-99). O gráfico mostra uma atividade típica de 99Mo desses geradores, em função do tempo em dias.

Na equação nuclear referente ao decaimento do 99Mo, nuclídeo “pai”, para o 99mTc, nuclídeo “filho”, há liberação de

A) partículas alfa.

B) partículas beta negativas.

C) partículas beta positivas.

D) nêutrons.

E) prótons.

Resolução:

Alternativa C

Tanto o ⁹⁹Mo quanto o ^99mTc possuem a mesma massa. O “m” no ^99mTc apenas significa que se trata de um isótopo metaestável, ou seja, que está localizado em um nível energético maior que o isótopo ⁹⁹Tc convencional, porém sem qualquer interferência na massa.

O molibdênio tem número atômico igual a 42, enquanto o tecnécio tem número atômico igual a 43.

Assim, percebe-se que no decaimento do ⁹⁹Mo para a produção do ^99mTc houve manutenção da massa e acréscimo de uma unidade no número atômico. Isso é característico de emissão de partículas beta negativas, pois essas partículas possuem massa desprezível e número atômico igual a -1, tal qual o elétron.

 

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química