Tìm kiếm nguyên tố 43

Trong nhiều năm đã tồn tại khoảng trống trong bảng tuần hoàn giữa molypden (số 42) và rutheni (số 44). Nhiều nhà nghiên cứu thời kỳ đầu đã cố gắng để có thể là người đầu tiên tìm thấy và đặt tên cho nguyên tố còn bị bỏ sót này; vị trí của nó trong bảng tuần hoàn gợi ý rằng việc tìm kiếm nó phải dễ dàng hơn so với các nguyên tố chưa được phát hiện khác. Lần đầu tiên người ta cho rằng đã tìm thấy nó trong quặng platin vào năm 1828. Khi đó nó được đặt tên là polonium nhưng hóa ra nó chỉ là iridi không tinh khiết. Sau đó vào năm 1846 nguyên tố ilmenium được tuyên bố là đã tìm thấy nhưng lại được xác nhận là niobi không tinh khiết. Sai lầm này lặp lại vào năm 1847 với "sự phát hiện" ra pelopium.[16] Dmitri Ivanovich Mendeleev dự báo rằng nguyên tố còn bỏ sót này, như một phần trong các dự đoán khác, về mặt hóa học phải tương tự như mangan và đặt tên cho nó là ekamangan.

Năm 1877, nhà hóa học Nga là Serge Kern thông báo về việc phát hiện ra nguyên tố còn sót này trong quặng platin. Kern đặt tên cho nó là davyum, theo tên nhà hóa học người Anh Humphry Davy, nhưng sau đó nó được xác định là hỗn hợp của iridi, rhodi và sắt. Một ứng cử viên khác, lucium, thông báo vào năm 1896 nhưng được xác định chính là yttri. Năm 1908, nhà hóa học Nhật Bản là Masataka Ogawa tìm thấy chứng cứ trong khoáng vật thorianit mà ông cho rằng chỉ ra sự tồn tại của nguyên tố 43. Ogawa đặt tên cho nó là nipponium, theo tên gọi của Nhật Bản (là Nippon trong tiếng Nhật). Năm 2004, H. K Yoshihara sử dụng "bản ghi phổ tia X của mẫu nipponium của Ogawa từ thorianit chứa trong một tấm kính ảnh do gia đình ông lưu giữ. Phổ được đọc và chỉ ra sự hiện diện của nguyên tố số 43 và sự hiện diện của nguyên tố số 75 (rheni)."[17]

Các nhà hóa học Đức là Walter Noddack, Otto Berg và Ida Tacke (sau này là bà Noddack) thông báo về phát hiện ra nguyên tố số 75 và nguyên tố số 43 năm 1925 và đặt tên cho nguyên tố 43 là masurium (theo tên gọi Masuria ở miền đông Phổ, hiện nay thuộc Ba Lan, khu vực là quê hương của gia đình Walter Noddack).[18] Nhóm này sử dụng phương pháp tấn công columbit bằng một luồng điện tử nguyên tố 43 được suy diễn ra là tồn tại nhờ kiểm tra các ảnh phổ nhiễu xạ tia X. Bước sóng của tia X sinh ra có liên quan với số nguyên tử theo công thức mà Henry Moseley đưa ra năm 1913. Nhóm này cho rằng đã phát hiện tín hiệu tia X mờ nhạt tại bước sóng sinh ra bởi nguyên tố số 43. Các thực nghiệm đương thời đã không thể lặp lại phát kiến này và trên thực tế nó đã bị gạt bỏ trong nhiều năm như là có sai sót.[19][20]

Năm 1998, John T. Armstrong của Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) chạy các "giả lập máy tính" cho thực nghiệm năm 1925 và thu được các kết quả rất gần với các kết quả mà nhóm của Noddack đã thông báo. Ông cho rằng điều này cũng được hỗ trợ thêm bởi công trình do David Curtis từ Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos công bố khi đo đạc sự phổ biến tự nhiên (nhỏ) của tecneti.[19][21] Tuy nhiên, các kết quả thực nghiệm của Noddack không bao giờ có thể tái tạo lại và họ đã không thể cô lập được bất kỳ cái gì có thể gọi là nguyên tố số 43. Tranh cãi vẫn còn diễn ra về việc nhóm Noddack có thực sự tìm ra nguyên tố 43 vào năm 1925 hay không.

Phát hiện chính thức và lịch sử sau đó

Sự phát hiện ra nguyên tố 43 cuối cùng được xác nhận trong thực nghiệm năm 1937 tại Đại học Palermo ở Sicilia do Carlo Perrier và Emilio Segrè tiến hành. Mùa hè năm 1936, Segrè và vợ ông thăm Hoa Kỳ, đầu tiên tới New York ở Đại học Columbia, nơi ông đã tới vào mùa hè năm trước, và sau đó tới Berkeley thăm phòng thí nghiệm phóng xạ của Ernest O. Lawrence. Ông đã thuyết phục nhà phát minh ra cyclotron (Lawrence) cho phép ông lấy một vài bộ phận của cyclotron đã bỏ đi và có tính phóng xạ. Đầu năm 1937, Lawrence gửi cho ông một lá molypden từng là một phần của bộ làm lệch từ trong cyclotron. Segrè tranh thủ nhà hóa học giàu kinh nghiệm (đồng thời là đồng nghiệp của ông) là Perrier để cố gắng chứng minh thông qua hóa học so sánh rằng molypden hoạt hóa trên thực tế có Z = 43, một nguyên tố không tồn tại trong tự nhiên do tính không ổn định của nó trước phân rã hạt nhân. Với khó khăn to lớn đáng kể họ cuối cùng đã thành công trong việc cô lập 3 chu kỳ phân rã khác biệt (90, 80, 50 ngày) mà cuối cùng hóa ra là hai đồng vị, Tc95 và Tc97, của tecnetium, tên gọi mà sau đó Perrier và Segrè đặt cho nguyên tố đầu tiên do con người tạo ra.[22] Các quan chức của Đại học Palermo muốn họ đặt tên cho phát kiến của mình là panormium, theo tên gọi trong tiếng Latinh của Palermo là Panormus. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã đặt tên cho nguyên tố số 43 theo từ trong tiếng Hy Lạp τεχνητός, nghĩa là "nhân tạo", do nó là nguyên tố đầu tiên được sản xuất nhân tạo.[16][18] Segrè trở lại Berkeley và ngay lập tức tìm Glenn T. Seaborg. Họ đã cô lập được đồng vị Tc99m mà hiện nay được sử dụng trong khoảng 10 triệu thử nghiệm chẩn đoán y học mỗi năm.[23]

Năm 1952, nhà thiên văn Paul W. Merrill tại California phát hiện tín hiệu quang phổ của tecneti (cụ thể là ánh sáng tại 403,1 nm, 423,8 nm, 426,8 nm và 429,7 nm) trong ánh sáng từ các sao đỏ khổng lồ kiểu S.[8] Các ngôi sao khổng lồ này ở giai đoạn gần cuối cuộc đời của mình rất giàu nguyên tố có chu trình sống ngắn này, nghĩa là các phản ứng hạt nhân trong ngôi sao phải sinh ra nó. Chứng cứ này được sử dụng để ủng hộ cho giả thuyết khi đó chưa được chứng minh cho rằng các ngôi sao là nơi tổng hợp nhân của các nguyên tố nặng hơn diễn ra.[24] Gần đây, các quan sát như vậy đã cung cấp chứng cứ cho thấy các nguyên tố được tạo ra bởi bắt nơtron trong tiến trình s.[8]

Kể từ sau phát hiện ra nó, đã có nhiều tìm kiếm trong các vật chất trên Trái Đất để tìm các nguồn tự nhiên cho tecneti. Năm 1962, Tc99 được cô lập và nhận dạng trong pitchblend lấy từ Congo thuộc Bỉ với khối lượng cực nhỏ (khoảng 0,2 ng/kg);[8] trong đó nó tồn tại như là sản phẩm từ phân hạch ngẫu nhiên của U238. Phát hiện này do B.T. Kenna và P.K. Kuroda thực hiện.[25] Cũng có chứng cứ cho thấy lò phân hạch hạt nhân tự nhiên ở Oklo, Gabon sinh ra một lượng đáng kể Tc99, để sau đó nó phân rã tiếp thành Ru99.[8]