Van ontbrekend element naar meestgebruikte medische isotoop

Ieder scheikundig element heeft zijn eigen plek in het Periodiek Systeem. Ieder element heeft ook een bijzonder verhaal. Ook technetium.

Beeld Martien ter Veen

Een van de eerste versies van het periodiek systeem die de Russische scheikundige Dmitri Mendelejev ruim anderhalve eeuw geleden presenteerde bevatte vier opvallende open gaten. Drie werden al snel opgevuld met scandium, gallium en germanium. Maar het vierde gat bleef nog ruim zes decennia leeg. Het gat bij element 43 was een doorn in het oog van scheikundigen.

Door de jaren heen hebben verschillende chemici beweerd dat ze het ontbrekende element ontdekt hadden. Maar geen van deze ontdekkingen hield stand. In 1925 leek het eindelijk raak. De Duitse scheikundigen Walter Noddack, Otto Berg en Ida Tacke dachten in een mineraal sporen gevonden te hebben van twee nieuwe elementen: element 75 dat ze rhenium noemden (naar de Rijn) en element 43, dat ze de naam masurium gaven (naar een gebied in Pruisen). Het bestaan van rhenium werd bevestigd. Dat van masurium niet. Plek 43 bleef leeg.

Pas in 1937 vonden de Italiaanse scheikundigen Carlo Perrier en Emilio Segrè het ontbrekende element. Dat deden ze niet door, zoals andere elementjagers, natuurlijke mineralen uit te pluizen. Ze pakten het anders aan.

De eerste cyclotron

Segrè was in 1936 op bezoek bij de Amerikaanse natuurkundige Ernest Lawrence, die een paar jaar eerder de eerste cyclotron had gebouwd, een deeltjesversneller waarmee hij radioactieve elementen produceerde. Daar leerde Segrè dat tijdens dit proces stroken metaal met molybdeen – element 42 – gebombardeerd werden met radioactieve straling. Segrè vroeg Lawrence om hem stukjes van dit bestraalde cyclotron-schroot op te sturen, zodat hij dat met Perrier kon analyseren. Al snel ontdekten ze daarin element 43, dat gecreëerd was door de bestraling van molybdeen.

Segrè en Perrier gaven het element de naam technetium, naar het Griekse woord technetos, wat ‘kunstmatig’ betekent. Technetium is het eerste kunstmatige, door mensen gemaakte element. En het is het enige element dat in Italië is ontdekt.

Toch komt technetium wel voor in de natuur. Er zijn minuscule hoeveelheden van aangetroffen in het mineraal uraniniet. En het is waargenomen in bepaalde sterren. Dat natuurlijk technetium schaars is, komt doordat er geen stabiele isotopen van zijn – de langstlevende varianten hebben een halfwaardetijd van 4 miljoen jaar, een fractie van de leeftijd van de aarde. Kunstmatig technetium is te vinden in radioactief afval van kerncentrales.

Wereldwijd ondergaan dagelijks 100.000 mensen medisch onderzoek met technetium-99m. Het is de meestgebruikte medische isotoop. Hierbij wordt technetium-99m vastgemaakt aan een tracer. Dat is een stof die opgenomen wordt door tumoren of andere weefsels. Doordat technetium-99m goed meetbare gammastraling uitzendt, kunnen zo bijvoorbeeld tumoren in beeld gebracht worden. Omdat na zes uur de helft van het technetium-99m vervallen is en het niet ophoopt in het lichaam, is de stralingsdosis die patiënten erdoor ontvangen erg laag.

Technetium-99m ontstaat door het radioactieve verval van molybdeen-99, dat voornamelijk gemaakt wordt in kernreactoren. Er wordt ook gewerkt aan productie met cyclotrons, het instrument dat 86 jaar geleden leidde tot de ontdekking van technetium.