เทคนีเชียม (Technetium) ธาตุสังเคราะห์ที่ช่วยชีวิตมนุษย์มหาศาล
ดมีทรี เมนเดเลเยฟ นักเคมีผู้สร้างตารางธาตุ ทำนายการมีอยู่ของธาตุที่ยังไม่ได้รับการค้นพบในสมัยนั้นจำนวน 4ธาตุ จากช่องเว้นว่างในตารางธาตุที่เขาสร้างขึ้น เมื่อเวลาผ่านไป ธาตุที่เขาทำนายไว้ทยอยถูกค้นพบไปทีละธาตุ เริ่มจาก แกลเลียม (ค้นพบปี ค.ศ. 1875) สแกนเดียม (ค้นพบปี ค.ศ. 1879) เจอร์เมเนียม (ค้นพบปี ค.ศ. 1886) แต่มีอยู่ธาตุหนึ่งถูกค้นพบในปี ค.ศ. 1937 หลายปีหลังจากเมนเดเลเยฟเสียชีวิตไปแล้ว นั่นคือ ธาตุเทคนีเชียม
ธาตุเทคนีเชียม ถูกค้นพบโดยเอมิลิโอ เซเกร (Emilio Segrè) นักฟิสิกส์ชาวอิตาเลียน ร่วมกับ คาร์โล เพอร์ริเออร์ (Carlo Perrier) นักเคมีผู้เชี่ยวชาญเรื่องแร่ พวกเขาใช้นิวเคลียสของดิวเทอเรียมระดมยิงใส่ธาตุโมลิบดีนัม ด้วยการใช้เครื่องไซโคลตรอน(ตามภาพแนบ) แล้วนำธาตุโมลิบดีนัมดังกล่าวมาวิเคราะห์ก็พบธาตุเทคนีเชียม
ดังนั้น ธาตุเทคนีเชียม จึงเป็นธาตุแรกที่มนุษย์เราค้นพบจากการสังเคราะห์ขึ้นในห้องทดลอง ไม่ได้ถูกค้นพบในธรรมชาติเหมือนอย่างธาตุอื่นๆก่อนหน้า มันจึงได้รับชื่อเทคนีเชียมที่มาจากคำกรีกที่มีความหมายว่า ถูกสังเคราะห์ขึ้น (artificial)
คำถามคือ ทำไมธาตุชนิดนี้ถึงไม่ถูกค้นพบในธรรมชาติ?
แผนภาพแสดงวิธีการสังเคราะห์เทคนีเชียม
คำตอบคือ มันเป็นธาตุที่ไม่เสถียร ทุกไอโซโทปของมันล้วนแล้วแต่เป็นธาตุกัมมันตรังสีที่จะสลายตัวแล้วแผ่รังสีออกมาเรื่อยๆ แม้แต่ไอโซโทปที่อายุยืนที่สุดก็ยังมีครึ่งชีวิต 4.2 ล้านปี นั่นหมายความว่าทุกๆ 4.2 ล้านปีมันจะสลายตัวจนลดลงเหลือครึ่งเดียว
อย่างไรก็ตาม โลกของเรามีอายุยาวนานถึง 4,500 ล้านปี ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่ยาวนานกว่าครึ่งชีวิตไอโซโทปดังกล่าวกว่า 1,000 เท่า ดังนั้นหากไอโซโทปดังกล่าวมีอยู่ตอนที่โลกเกิดขึ้นย่อมสลายตัวไปจนเกลี้ยงแล้ว แม้ว่าธาตุเทคนีเชียมจะเกิดขึ้นได้ตามธรรมชาติจากการสลายตัวของธาตุยูเรเนียม แต่ก็มีปริมาณน้อยมากๆ จึงแทบเป็นไปไม่ได้เลยที่เราจะค้นพบมันจากในธรรมชาติ
แต่การที่ธาตุเทคนีเชียมนั้นไม่เสถียรกลับเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในแง่ของดาราศาสตร์
ในปี ค.ศ. 1952 นักดาราศาสตร์ศึกษาสเปกตรัมของดาวฤกษ์ชนิดดาวยักษ์แดงแล้วพบเส้นสเปกตรัมของธาตุเทคนีเชียม ดาวยักษ์แดงนั้นเป็นหนึ่งในบั้นปลายชีวิตของดาวฤกษ์ การคำนวณชี้ว่าต่อให้มีเทคนีเชียมเกิดมาพร้อมดาวฤกษ์ พวกมันก็สลายตัวจนไม่ควรจะหลงเหลือให้ตรวจจับแล้ว การค้นพบธาตุที่ไม่เสถียรเช่นนี้เป็นหลักฐานที่ชัดเจนว่าธาตุดังกล่าวเพิ่งเกิดขึ้นจากกระบวนการสังเคราะห์ธาตุในดาวฤกษ์ (Stellar nucleosynthesis) แล้วแพร่กระจายตัวมายังผิวดาวฤกษ์จนถูกตรวจจับได้
ที่น่าสนใจคือ ธาตุเทคนีเชียม-99m นั้นเป็นไอโซโทปสังเคราะห์ที่มีพลังงานสูง เมื่อเวลาผ่านไปมันจะปลดปล่อยรังสีแกมมาออกมาแล้วกลายเป็นธาตุเทคนีเชียม-99 ที่มีพลังงานต่ำกว่า เนื่องจากธาตุเทคนีเชียม-99m นั้นมีครึ่งชีวิตเพียง 6 ชั่วโมง ซึ่งนับว่าไม่ยาวนานมากนักและรังสีแกมมาที่มันปลดปล่อยออกมามีค่าพลังงานเฉพาะอันเป็นเอกลักษณ์
มันจึงถูกใช้งานทางการแพทย์ โดยเมื่อธาตุดังกล่าวถูกนำไปปรับแต่งอย่างเหมาะสมแล้วฉีดเข้าสู่ร่างกาย มันจะไปยึดเกาะตามเนื้อเยื่อต่างๆตามที่ต้องการเพื่อใช้วินิจฉัยการทำงานของอวัยวะหรือระบบนั้นๆว่าเป็นอย่างไรบ้าง มีความผิดปกติมากน้อยแค่ไหน
ภาพทางการแพทย์จากธาตุเทคนีเชียม
แน่นอนว่าการเตรียมธาตุเทคนีเชียม-99mสำหรับการแพทย์นั้น อาศัยพื้นฐานความรู้ความเข้าใจในฟิสิกส์นิวเคลียร์ไปจนถึงเคมีของธาตุดังกล่าวอย่างมาก ไม่น่าเชื่อว่าการเรียนรู้ธรรมชาติของสสารลึกไปจนถึงระดับนิวเคลียสนั้น สุดท้ายผลิดอกออกผลกลายมาเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ช่วยเหลือชีวิตมนุษย์ได้อย่างน่าทึ่ง
อ้างอิง
- 4
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
