Entdeckungsgeschichte:
Vorausgesagt (als „Eka-Jod“) von D. I. Mendeleev im Jahr 1898. „... wenn ein Halogen .. 215“
Astat wurde erstmals 1940 von D. Corson, K. R. Mackenzie und E. Segre (University of California in Berkeley) künstlich gewonnen. Um das Isotop 211 At zu synthetisieren, bestrahlten sie Wismut mit Alphateilchen. In den Jahren 1943–1946 wurden Astat-Isotope als Teil natürlicher radioaktiver Serien entdeckt.
Der Name Astatium leitet sich aus dem Griechischen ab. Wörter ( astatoz) bedeutet „instabil“.
Quittung:
Kurzlebige Astat-Radionuklide (215 At, 218 At und 219 At) entstehen beim radioaktiven Zerfall von 235 U und 238 U, der für das ständige Vorkommen von Spuren von Astat in der Natur (~ 1 g) verantwortlich ist. Grundsätzlich werden Astat-Isotope durch Bestrahlung von metallischem Wismut oder Thorium gewonnen. A-Hochenergetische Partikel, gefolgt von der Abtrennung von Astat durch Kopräzipitation, Extraktion, Chromatographie oder Destillation. Die Massenzahl des stabilsten bekannten Isotops beträgt 210.
Physikalische Eigenschaften:
Aufgrund seiner starken Radioaktivität kann es nicht in makroskopischen Mengen gewonnen werden, die für eine eingehende Untersuchung seiner Eigenschaften ausreichen. Berechnungen zufolge handelt es sich bei der einfachen Substanz Astat unter normalen Bedingungen um instabile Kristalle von dunkelblauer Farbe, die nicht aus At-2-Molekülen, sondern aus einzelnen Atomen bestehen. Der Schmelzpunkt liegt bei etwa 230–240 °C, der Siedepunkt (Sublimation) bei 309 °C.
Chemische Eigenschaften:
In Bezug auf die chemischen Eigenschaften ähnelt Astat sowohl Jod (zeigt Eigenschaften von Halogenen) als auch Polonium (Eigenschaften eines Metalls).
Astatin in wässriger Lösung wird durch Schwefeldioxid reduziert; Wie Metalle wird es auch aus stark sauren Lösungen durch Schwefelwasserstoff ausgefällt und aus Sulfatlösungen durch Zink verdrängt.
Wie alle Halogene (außer Fluor) bildet Astat ein unlösliches Salz, AgAt (Silberastatid). Es ist in der Lage, wie Jod zum At(V)-Zustand zu oxidieren (zum Beispiel ist das Salz AgAtO 3 in seinen Eigenschaften identisch mit AgIO 3). Astatin reagiert mit Brom und Jod, was zur Bildung von Interhalogenverbindungen führt – Astatiniodid AtI und Astatinbromid AtBr.
Wenn eine wässrige Lösung von Astat im Moment der Reaktion Wasserstoff ausgesetzt wird, entsteht gasförmiger Wasserstoff Astatin HAt, eine Substanz, die äußerst instabil ist.
Anwendung:
Die Instabilität von Astat macht die Verwendung seiner Verbindungen problematisch, es wurde jedoch die Möglichkeit untersucht, verschiedene Isotope dieses Elements zur Krebsbekämpfung einzusetzen. Siehe auch: Astatine // Wikipedia. . Aktualisierungsdatum: 05.02.2018. URL: https://ru.wikipedia.org/?oldid=92423599 (Zugriffsdatum: 02.08.2018).
Entdeckung der Elemente und Herkunft ihrer Namen.
In der Natur kommen 94 chemische Elemente vor. Bisher wurden weitere 15 Transurane künstlich gewonnen (Elemente von 95 bis 109), die Existenz von 10 davon ist unbestreitbar.
Das Üblichste
Lithosphäre. Sauerstoff (O), 46,60 Gew.-%. 1771 von Karl Scheele (Schweden) entdeckt.
Atmosphäre. Stickstoff (N), 78,09 Volumen-%, 75,52 Massen-%. 1772 von Rutherford (Großbritannien) entdeckt.
Universum. Wasserstoff (H), 90 % der Gesamtsubstanz. 1776 von Henry Cavendish (Großbritannien) entdeckt.
Am seltensten (von 94)
Lithosphäre. Astat (At): 0,16 g in der Erdkruste. 1940 von Corson (USA) und Mitarbeitern eröffnet. Das natürlich vorkommende Isotop Astat 215 (215 At) (entdeckt 1943 von B. Karlik und T. Bernert, Österreich) kommt in Mengen von nur 4,5 Nanogramm vor.
Atmosphäre. Radon (Rn): nur 2,4 kg (6·10 –20 Volumen von einem Teil pro 1 Million). 1900 von Dorn (Deutschland) eröffnet. Es wird angenommen, dass die Konzentration dieses radioaktiven Gases in Gebieten mit Granitgesteinsablagerungen eine Reihe von Krebsarten verursacht hat. Die Gesamtmasse des in der Erdkruste vorkommenden Radons, aus dem die atmosphärischen Gasreserven aufgefüllt werden, beträgt 160 Tonnen.
Das einfachste
Gas. Wasserstoff (H) hat eine Dichte von 0,00008989 g/cm 3 bei einer Temperatur von 0 °C und einem Druck von 1 atm. 1776 von Cavendish (Großbritannien) eröffnet.
Metall. Lithium (Li) ist mit einer Dichte von 0,5334 g/cm 3 der leichteste aller Feststoffe. 1817 von Arfvedson (Schweden) entdeckt.
Maximale Dichte
Osmium (Os) ist mit einer Dichte von 22,59 g/cm 3 der schwerste aller Feststoffe. 1804 von Tennant (Großbritannien) entdeckt.
Das schwerste Gas
Es handelt sich um Radon (Rn), dessen Dichte bei 0 °C 0,01005 g/cm 3 beträgt. 1900 von Dorn (Deutschland) eröffnet.
Zuletzt erhalten
Element 108 oder Unniloctium (Uno). Dieser vorläufige Name wird von der International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) vergeben. Erhalten im April 1984 von G. Münzenberg und Mitarbeitern (Westdeutschland), die im Labor der Gesellschaft für Schwerionenforschung in Darmstadt nur 3 Atome dieses Elements beobachteten. Im Juni desselben Jahres erschien die Meldung, dass dieses Element auch von Yu.Ts. erhalten wurde. Oganesyan und Mitarbeiter am Gemeinsamen Institut für Kernforschung, Dubna, UdSSR.
Ein einzelnes Unnileniumatom (Une) wurde am 29. August 1982 durch Beschuss von Wismut mit Eisenionen im Labor der Schwerionenforschungsgesellschaft, Darmstadt, Westdeutschland, erhalten. Es hat die höchste Ordnungszahl (Element 109) und die höchste Ordnungszahl Masse (266). . Nach den vorläufigsten Daten beobachteten sowjetische Wissenschaftler die Bildung eines Isotops des Elements 110 mit einer Atommasse von 272 (vorläufiger Name: Ununnilium (Uun)).
Das sauberste
Helium-4 (4 He), gewonnen im April 1978 von P.V. McLintock von der Lancaster University, USA, weist weniger als 2 Teile Verunreinigungen pro 10 15 Volumenteile auf.
Das härteste
Kohlenstoff (C). In seiner allotropen Form hat Diamant eine Knoop-Härte von 8400. Bekannt seit prähistorischen Zeiten.
Der teuerste
Kalifornier (Cf) wurde 1970 zu einem Preis von 10 $ pro Mikrogramm verkauft. 1950 von Seaborg (USA) und Mitarbeitern eröffnet.
Am flexibelsten
Gold (Au). Aus 1 g lässt sich ein 2,4 km langer Draht ziehen. Bekannt seit 3000 v. Chr.
Höchste Zugfestigkeit
Bor (B) – 5,7 GPa. 1808 von Gay-Lussac und Thénard (Frankreich) und H. Davy (Großbritannien) entdeckt.
Schmelz-/Siedepunkt
Am niedrigsten. Unter den Nichtmetallen hat Helium-4 (4He) den niedrigsten Schmelzpunkt -272,375 °C bei einem Druck von 24,985 atm und den niedrigsten Siedepunkt -268,928 °C. Helium wurde 1868 von Lockyer (Großbritannien) und Jansen (Frankreich) entdeckt. Einatomiger Wasserstoff (H) muss ein inkompressibles supraflüssiges Gas sein. Bei den Metallen liegen die entsprechenden Parameter für Quecksilber (Hg) bei –38,836 °C (Schmelzpunkt) und 356,661 °C (Siedepunkt).
Das höchste. Unter den Nichtmetallen hat Kohlenstoff (C) den höchsten Schmelz- und Siedepunkt, der seit prähistorischen Zeiten bekannt ist: 530 °C und 3870 °C. Es scheint jedoch umstritten, dass Graphit bei hohen Temperaturen stabil ist. Beim Übergang vom festen in den dampfförmigen Zustand bei 3720 °C kann Graphit bei einem Druck von 100 atm und einer Temperatur von 4730 °C als Flüssigkeit gewonnen werden. Unter den Metallen liegen die entsprechenden Parameter für Wolfram (W) bei 3420 °C (Schmelzpunkt) und 5860 °C (Siedepunkt). 1783 von S.H. eröffnet. und F. d'Eluyarami (Spanien).
Isotope
Die meisten Isotope (jeweils 36) finden sich in Xenon (Xe), das 1898 von Ramsay und Travers (Großbritannien) entdeckt wurde, und in Cäsium (Cs), das 1860 von Bunsen und Kirchhoff (Deutschland) entdeckt wurde. Wasserstoff (H) hat die kleinste Menge (3: Protium, Deuterium und Tritium), entdeckt 1776 von Cavendish (Großbritannien).
Am stabilsten. Tellur-128 (128 Te) hat laut doppeltem Betazerfall eine Halbwertszeit von 1,5 · 10 · 24 Jahren. Tellur (Te) wurde 1782 von Müller von Reichenstein (Österreich) entdeckt. Das Isotop 128 Te wurde erstmals 1924 von F. Aston (Großbritannien) in seinem natürlichen Zustand entdeckt. Daten zu seiner Superstabilität wurden 1968 durch Studien von E. Alexander Jr., B. Srinivasan und O. Manuel (USA) erneut bestätigt. Der Alpha-Zerfallsrekord gehört zu Samarium-148 (148 Sm) – 8·10 15 Jahre. Der Beta-Zerfallsrekord gehört zum Cadmium-Isotop 113 (113 Cd) – 9·10 15 Jahre. Beide Isotope wurden 1933 bzw. 1924 von F. Aston in ihrem natürlichen Zustand entdeckt. Die Radioaktivität von 148 Sm wurde 1938 von T. Wilkins und A. Dempster (USA) entdeckt, und die Radioaktivität von 113 Cd wurde 1961 von D. Watt und R. Glover (Großbritannien) entdeckt.
Am instabilsten. Die Lebensdauer von Lithium-5 (5 Li) ist auf 4,4 · 10 –22 s begrenzt. Das Isotop wurde erstmals 1950 von E. Titterton (Australien) und T. Brinkley (Großbritannien) entdeckt.
Liquid-Serie
Angesichts des Unterschieds zwischen Schmelzpunkt und Siedepunkt ist das Edelgas Neon (Ne) das Element mit der kürzesten Flüssigkeitsreichweite – nur 2,542 Grad (-248,594 °C bis -246,052 °C), während die längste Flüssigkeitsreichweite (3453 Grad) charakteristisch für das radioaktive Transuranelement Neptunium (Np) (von 637°C bis 4090°C). Berücksichtigt man jedoch die wahre Reihe von Flüssigkeiten – vom Schmelzpunkt bis zum kritischen Punkt – dann hat das Element Helium (He) die kürzeste Periode – nur 5,195 Grad (vom absoluten Nullpunkt bis –268,928 °C), und die am längsten – 10.200 Grad – für Wolfram (von 3.420 °C bis 13.620 °C).
Das giftigste
Unter den nicht radioaktiven Stoffen gelten für Beryllium (Be) die strengsten Beschränkungen – die maximal zulässige Konzentration (MAC) dieses Elements in der Luft beträgt nur 2 μg/m3. Unter den radioaktiven Isotopen, die in der Natur vorkommen oder von Kernanlagen erzeugt werden, gelten die strengsten Grenzwerte für den Gehalt in der Luft für Thorium-228 (228 Th), das erstmals 1905 von Otto Hahn (Deutschland) entdeckt wurde (2,4 10 – 16 g/m 3) und in Bezug auf den Wassergehalt – für Radium-228 (228 Ra), 1907 von O. Gan entdeckt (1,1·10 –13 g/l). Aus ökologischer Sicht haben sie erhebliche Halbwertszeiten (d. h. über 6 Monate).
Guinness-Buch der Rekorde, 1998
Astat), At, nichtmetallisches radioaktives chemisches Element, Ordnungszahl 85, Atommasse 210.1. Allgemeine Beschreibung
Hat Isotope mit at. V. 202–219, von denen At 211 (7,5 Stunden) und At 210 (8,3 Stunden) die längsten Halbwertszeiten haben. A. wurde in der Natur nicht gefunden; es wurde zunächst künstlich durch Beschuss von Bismut mit α-Partikeln gewonnen. A. für Chemie ähnliche Eigenschaften wie Halogene und Metalle.
2. Geschichte
Astat wurde erstmals 1940 von D. Corson, K. R. Mackenzie und E. Segre (University of California in Berkeley) künstlich gewonnen. Um das Isotop 211 At zu synthetisieren, bestrahlten sie Wismut mit Alphateilchen.
In den Jahren 1943 - 1946 wurden Astat-Isotope als Teil natürlicher radioaktiver Elemente entdeckt.
3. Herkunft des Namens
Schmelzpunkt 302? C, Siedepunkt (Sublimation) 337? C.
6.2. Chemische Eigenschaften
Die Eigenschaften von Astat sind denen von Jod sehr ähnlich: Es wird destilliert, mit Tetrachlorkohlenstoff CCl 4 aus wässrigen Lösungen extrahiert, durch Zink oder Schwefeldioxid zum Astatidion reduziert Bei -:
,welches mit Silberionen das unlösliche Silberastatid AgAt bildet. Letzteres wird mit Silberiodid als Träger quantitativ ausgefällt. Astatat-Ion AtO - 3 entsteht durch Oxidation von Astatidionen mit Periodsäure H 5 IO 6 oder Cer Ce (IV):
Die formalisierte Aufzeichnung dieser Gleichung entspricht der Bedingung der elektrischen Neutralität. Tatsächlich liegen Ce(IV)-Ionen in Form von hydratisierten Ionen 4 vor, die Wasserstoffionen bilden und, mit Ausnahme sehr saurer Lösungen (pH ~ 1), dann einer Hydrolyse und Polymerisation unterliegen. AtO 3 -Ionen werden mit wasserunlöslichem Pb (IO 3) 2 quantitativ ausgefällt.
Astatin (aus dem Altgriechischen ἄστατος – „instabil“) ist ein Element der 17. Gruppe des Periodensystems der chemischen Elemente (nach der veralteten Klassifikation ein Element der Hauptuntergruppe der Gruppe VII), der sechsten Periode, mit der Ordnungszahl 85. Gekennzeichnet durch das Symbol At (lat. Astatium).
Radioaktiv. Die einfache Substanz Astatin (CAS-Nummer: 7440-68-8) besteht unter normalen Bedingungen aus instabilen Kristallen von schwarzblauer Farbe. Das Astatinmolekül ist offenbar zweiatomig (Formel At 2).
Geschichte
Vorausgesagt (als „Eka-Jod“) von D. I. Mendeleev. Im Jahr 1931 berichteten F. Allison und seine Kollegen (Alabama Polytechnic Institute) über die Entdeckung dieses Elements in der Natur und schlugen dafür den Namen „Alabamin“ (Ab) vor, doch dieses Ergebnis wurde nicht bestätigt. Astat wurde erstmals 1940 von D. Corson, K. R. Mackenzie und E. Segre (University of California in Berkeley) künstlich gewonnen. Um das Isotop 211 At zu synthetisieren, bestrahlten sie Wismut mit Alphateilchen.
In den Jahren 1943–1946 wurden Astat-Isotope als Teil natürlicher radioaktiver Serien entdeckt.
In der russischen Terminologie wurde das Element bis 1962 „Astatin“ genannt.
Auch die Namen „Helvetin“ (zu Ehren von Helvetia, dem alten Namen der Schweiz) und „Leptin“ (von griechisch „schwach, zittrig“) wurden vorgeschlagen.
Quittung
Astat wird nur künstlich gewonnen. Grundsätzlich werden Astat-Isotope durch Bestrahlung von metallischem Wismut oder Thorium mit hochenergetischen α-Partikeln und anschließende Abtrennung des Astats durch Kopräzipitation, Extraktion, Chromatographie oder Destillation gewonnen.
Physikalische Eigenschaften
Aufgrund der geringen zur Untersuchung verfügbaren Substanzmenge sind die physikalischen Eigenschaften dieses Elements nur unzureichend verstanden und basieren in der Regel auf Analogien zu leichter zugänglichen Elementen.
Astat ist ein blauschwarzer Feststoff, der im Aussehen Jod ähnelt. Es zeichnet sich durch eine Kombination der Eigenschaften von Nichtmetallen (Halogenen) und Metallen (Polonium, Blei und andere) aus. Astatin ist wie Jod in organischen Lösungsmitteln gut löslich und kann von diesen leicht extrahiert werden. Es ist etwas weniger flüchtig als Jod, kann aber auch leicht sublimieren.
Schmelzpunkt 302 °C, Siedepunkt (Sublimation) 337 °C.
Chemische Eigenschaften
Halogen. In positiven Oxidationsstufen bildet Astatin eine sauerstoffhaltige Form, die üblicherweise als At τ+ (Astatin-Tau-plus) bezeichnet wird.
Wenn eine wässrige Astatinlösung zum Zeitpunkt der Reaktion Wasserstoff ausgesetzt wird, entsteht gasförmiger Wasserstoffastatin HAt. Astatin in einer wässrigen Lösung wird durch SO 2 reduziert und durch Br 2 oxidiert. Astat wird wie Metalle aus Salzsäurelösungen durch Schwefelwasserstoff (H 2 S) ausgefällt. Es wird durch Zink (Metalleigenschaften) aus der Lösung verdrängt.
Es sind auch Interhalogenverbindungen von Astatin bekannt – Astatinodid AtI und Astatinbromid AtBr. Es wurde auch Wasserstoffastatin HAt erhalten.
Aufgrund der gleichen Elektronegativität von Wasserstoff und Astat ist Astat-Wasserstoff jedoch äußerst instabil und in wässrigen Lösungen gibt es nicht nur Protonen, sondern auch At + -Ionen, was bei allen anderen Halogenwasserstoffsäuren nicht der Fall ist.
Mit Metallen bildet Astatin Verbindungen, in denen es wie alle anderen Halogene (NaAt wird beispielsweise Natriumastatid genannt) die Oxidationsstufe −1 aufweist. Wie andere Halogene kann Astat Wasserstoff im Methanmolekül ersetzen und so Tetraastatmethan CAt 4 erzeugen. Dabei werden zunächst Astatmethan, Diastatmethan und Astatoform gebildet.
Astat, das fünfte Halogen, ist das am wenigsten verbreitete Element auf unserem Planeten, es sei denn natürlich, man zählt die Transurane dazu. Eine grobe Berechnung zeigt, dass die gesamte Erdkruste nur etwa 30 g Astat enthält, und diese Schätzung ist die optimistischste. Element Nr. 85 hat keine stabilen Isotope und das langlebigste radioaktive Isotop hat eine Halbwertszeit von 8,3 Stunden, d. h. Von dem morgens eingenommenen Astat ist am Abend nicht einmal die Hälfte übrig.
Daher spiegelt der Name Astat – und auf Griechisch αστατος „instabil“ – die Natur dieses Elements treffend wider. Warum könnte Astat dann interessant sein und lohnt es sich, es zu studieren? Es lohnt sich, denn Astat (wie auch Promethium, Technetium und Francium) wurde im wahrsten Sinne des Wortes vom Menschen geschaffen und die Untersuchung dieses Elements liefert viele lehrreiche Informationen – vor allem für das Verständnis der Muster bei Veränderungen im Eigenschaften der Elemente des Periodensystems. Astat weist in einigen Fällen metallische und in anderen nichtmetallische Eigenschaften auf und ist eines der einzigartigsten Elemente.
Bis 1962 wurde dieses Element in der russischen chemischen Literatur als Astat bezeichnet, und jetzt wurde ihm der Name „Astat“ zugewiesen, und das ist anscheinend richtig: Weder der griechische noch der lateinische Name dieses Elements (lateinisch Astatium) haben das Suffix „in“ „
Suche nach ekaiod
D. I. Mendeleev nannte das letztere Halogen nicht nur Ecaiod, sondern auch Halogen X. Er schrieb 1898: „Wir können zum Beispiel sagen, dass nach der Entdeckung von Halogen 3 usw., dass seine Wasserstoffverbindung eine gasförmige, sehr schwache Säure sein wird, dass der gesamte Atomwert ... etwa 215 sein wird.“
1920 machte der deutsche Chemiker E. Wagner erneut auf das noch hypothetische fünfte Mitglied der Halogengruppe aufmerksam und argumentierte, dass dieses Element radioaktiv sein müsse.
Dann begann eine intensive Suche nach dem Element Nr. 85 in natürlichen Objekten.
Bei der Annahme über die Eigenschaften des 85. Elements gingen die Chemiker von seiner Position im Periodensystem und von Daten über die Eigenschaften der Nachbarn dieses Elements im Periodensystem aus. Betrachtet man die Eigenschaften anderer Mitglieder der Halogengruppe, lässt sich leicht folgendes Muster erkennen: Fluor und Chlor sind Gase, Brom ist bereits eine Flüssigkeit und Jod ist ein Feststoff, der, wenn auch in geringem Maße, die Eigenschaften von Metallen aufweist . Ecaiod ist das schwerste Halogen. Offensichtlich sollte es noch metallähnlicher sein als Jod, und da es viele Eigenschaften von Halogenen hat, ähnelt es irgendwie seinem Nachbarn auf der linken Seite – Polonium... Zusammen mit anderen Halogenen sollte Ecajod offenbar in der gefunden werden Wasser der Meere und Ozeane, Bohren von Brunnen. Sie versuchten, wie Jod in Algen, Salzlake usw. danach zu suchen. Der englische Chemiker I. Friend versuchte, modernes Astat und Francium im Wasser des Toten Meeres zu finden, das bekanntermaßen mehr als genug Halogene und Alkalimetalle enthielt. Um Ekaiod aus der Chloridlösung zu extrahieren, wurde Silberchlorid ausgefällt; Friend glaubte, dass das Sediment Spuren von Element 85 mit sich führen würde. Allerdings ergaben weder die Röntgenspektralanalyse noch die Massenspektrometrie ein positives Ergebnis.
Im Jahr 1932 berichteten Chemiker des Alabama Polytechnic Institute (USA) unter der Leitung von F. Allison, dass sie aus Monazitsand ein Produkt isoliert hatten, das etwa 0,000002 g einer der Verbindungen des Elements Nr. 85 enthielt. Zu Ehren ihres Staates nannten sie es „Alabamium“ und beschrieben sogar seine Verbindung mit Wasserstoff und sauerstoffhaltigen Säuren. Der Name „Alabamium“ für das 85. Element tauchte bis 1947 in Chemielehrbüchern und Nachschlagewerken auf.
Doch schon bald nach dieser Nachricht hegten mehrere Wissenschaftler Zweifel an der Zuverlässigkeit von Allisons Entdeckung. Die Eigenschaften von Alabamium weichen stark von den Vorhersagen des Periodengesetzes ab. Darüber hinaus war zu diesem Zeitpunkt klar, dass alle Elemente, die schwerer als Wismut sind, keine stabilen Isotope hatten. Wenn wir die Stabilität des Elements Nr. 85 annehmen würden, stünde die Wissenschaft vor einer unerklärlichen Anomalie. Nun, wenn Element Nr. 85 nicht stabil ist, kann es auf der Erde nur in zwei Fällen gefunden werden: wenn es ein Isotop mit einer Halbwertszeit hat, die größer als das Alter der Erde ist, oder wenn seine Isotope während des Zerfalls gebildet werden langlebiger radioaktiver Elemente.
Die Idee, dass Element 85 ein Produkt des radioaktiven Zerfalls anderer Elemente sein könnte, wurde zum Ausgangspunkt für eine weitere große Gruppe von Forschern, die nach Ekaiod suchten. Der erste in dieser Gruppe sollte der berühmte deutsche Radiochemiker Otto Hahn genannt werden, der bereits 1926 die Möglichkeit der Bildung von Isotopen des 85. Elements während des Betazerfalls von Polonium vermutete.
In den 19 Jahren von 1925 bis 1943 erschienen in Zeitschriften mindestens ein halbes Dutzend Berichte über die Entdeckung von Ecaiod. Ihm wurden bestimmte chemische Eigenschaften zugeschrieben und ihm wurden klangvolle Namen gegeben: Helvetium (zu Ehren der Schweiz), Anglohelvetium (zu Ehren Englands und der Schweiz), Dakin (nach dem Namen des alten Landes der Daker in Mitteleuropa), Leptin (übersetzt aus dem Griechischen als „schwach“, „wackelig“, „enteignet“) usw. Der erste zuverlässige Bericht über die Entdeckung und Identifizierung des Elements Nr. 85 stammt jedoch von Physikern, die sich mit der Synthese neuer Elemente befassen.
Am Zyklotron der University of California bestrahlten D. Corson, K. McKenzie und E. Segre ein Wismut-Target mit Alphateilchen. Die Teilchenenergie betrug 21 MeV und die Kernreaktion zur Erzeugung des Elements Nr. 85 verlief wie folgt:
209 83 Bi + 4 2 He → 211 85 At + 2 1 0 N.
Das neue synthetische Element erhielt seinen Namen erst nach dem Krieg, im Jahr 1947. Aber schon früher, im Jahr 1943, wurde nachgewiesen, dass in allen drei radioaktiven Zerfallsreihen Astat-Isotope gebildet werden. Daher kommt Astat in der Natur vor.
Astatin in der Natur
Die österreichischen Chemiker B. Karlik und T. Bernert waren die ersten, die Astat in der Natur entdeckten. Bei der Untersuchung der Radioaktivität von Radon-Tochterprodukten entdeckten sie, dass ein kleiner Teil von Radium-A (wie das Isotop 218 Po damals genannt wurde und auch heute noch genannt wird) auf zwei Arten zerfällt (die sogenannte radioaktive Gabel):
In der frisch isolierten RaA-Probe wurden neben durch Polonium-218 erzeugten Alpha-Partikeln auch Alpha-Partikel mit anderen Eigenschaften nachgewiesen. Genau solche Teilchen könnten theoretischen Schätzungen zufolge Kerne des Isotops 21885 aussenden.
Später wurden in anderen Experimenten die kurzlebigen Isotope 215 At, 216 At und 217 At entdeckt. Und 1953 isolierten die amerikanischen Radiochemiker E. Hyde und A. Ghiorso chemisch das Isotop 219 At aus Frankreich-223. Dies ist der einzige Fall der chemischen Identifizierung eines Astat-Isotops von einem natürlich vorkommenden Isotop. Es ist viel einfacher und bequemer, Astatin künstlich zu gewinnen.
Erkennen, hervorheben, herausfinden
Die obige Reaktion der Bestrahlung von Bismus mit Alphateilchen kann auch zur Synthese anderer Astat-Isotope verwendet werden. Es reicht aus, die Energie der bombardierenden Teilchen auf 30 MeV zu erhöhen, und die Reaktion läuft unter Emission von drei Neutronen ab und anstelle von Astat-211 wird Astat-210 gebildet. Je höher die Energie der Alphateilchen ist, desto mehr sekundäre Neutronen werden gebildet und desto geringer ist daher die Massenzahl des gebildeten Isotops. Als Bestrahlungstargets werden metallisches Wismut oder dessen Oxid verwendet, die auf einem Aluminium- oder Kupfersubstrat aufgeschmolzen oder abgeschieden werden.
Reis. 6.
Eine weitere Methode zur Synthese von Astatin besteht darin, ein Goldtarget mit beschleunigten Kohlenstoffionen zu bestrahlen. Dabei kommt es insbesondere zu folgender Reaktion:
197 79 Au + 12 6 C → 205 85 At + 4 1 0 N.
Um das resultierende Astat aus Wismut- oder Goldtargets zu isolieren, wird die relativ hohe Flüchtigkeit von Astat genutzt – es ist schließlich ein Halogen! Die Destillation erfolgt im Stickstoffstrom oder im Vakuum, wenn das Target auf 300 bis 600 °C erhitzt wird. Astat kondensiert auf der Oberfläche einer Glasfalle, die mit flüssigem Stickstoff oder Trockeneis gekühlt wird.
Eine andere Methode zur Herstellung von Astatin basiert auf Spaltungsreaktionen von Uran- oder Thoriumkernen bei Bestrahlung mit Alphateilchen oder hochenergetischen Protonen. Wenn beispielsweise 1 g metallisches Thorium am Synchrozyklotron des Joint Institute for Nuclear Research in Dubna mit Protonen mit einer Energie von 680 MeV bestrahlt wird, werden etwa 20 Mikrocurie (ansonsten 3·10 13 Atome) Astat erhalten. Allerdings ist es in diesem Fall deutlich schwieriger, Astat aus einem komplexen Elementgemisch zu isolieren. Dieses schwierige Problem wurde von einer Gruppe von Radiochemikern aus Dubna unter der Leitung von V.A. gelöst. Chalkin.
Mittlerweile sind bereits 20 Astat-Isotope mit Massenzahlen von 200 bis 219 bekannt. Das langlebigste Isotop ist 210 At (Halbwertszeit 8,3 Stunden) und das kurzlebigste ist 214 At (2·10 –6 Sekunden).
Da Astat nicht in nennenswerten Mengen erhältlich ist, sind seine physikalischen und chemischen Eigenschaften unvollständig untersucht und physikalisch-chemische Konstanten werden meist in Analogie zu seinen leichter zugänglichen Nachbarn im Periodensystem berechnet. Insbesondere wurden die Schmelz- und Siedepunkte von Astat berechnet – 411 und 299°C, d.h. Astat sollte wie Jod leichter sublimieren als schmelzen.
Alle Studien zur Chemie von Astat wurden mit kleinsten Mengen dieses Elements in der Größenordnung von 10 –9 ...10 –13 g pro Liter Lösungsmittel durchgeführt. Dabei geht es nicht einmal darum, dass es unmöglich ist, konzentriertere Lösungen zu erhalten. Selbst wenn es möglich wäre, sie zu erhalten, wäre es äußerst schwierig, mit ihnen zu arbeiten. Alphastrahlung von Astat führt zur Radiolyse von Lösungen, deren starker Erwärmung und der Bildung großer Mengen an Nebenprodukten.
Und doch wurden trotz all dieser Schwierigkeiten und trotz der Tatsache, dass die Anzahl der Astatin-Atome in Lösung mit einer zufälligen (wenn auch sorgfältig vermiedenen) Kontamination vergleichbar ist, einige Fortschritte bei der Untersuchung der chemischen Eigenschaften von Astatin erzielt. Es wurde festgestellt, dass Astat in sechs Valenzzuständen existieren kann – von 1 bis 7+. Darin manifestiert es sich als typisches Analogon von Jod. Wie Jod löst es sich gut in den meisten organischen Lösungsmitteln, nimmt jedoch leichter eine positive elektrische Ladung an als Jod.
Die Eigenschaften einer Reihe von Interhalogenverbindungen von Astatin, beispielsweise AtBr, AtI, CsAtI 2, wurden erhalten und untersucht.
Mit geeigneten Mitteln versuchen
Die ersten Versuche, Astat in der Praxis anzuwenden, wurden bereits 1940 unternommen, unmittelbar nach der Gewinnung dieses Elements. Eine Gruppe an der University of California fand heraus, dass Astat wie Jod selektiv in der Schilddrüse konzentriert wird. Experimente haben gezeigt, dass die Verwendung von 211 At zur Behandlung von Schilddrüsenerkrankungen vorteilhafter ist als radioaktives 131 I.
Astatin-211 sendet nur Alphastrahlen aus – auf kurze Distanz sehr energiereich, aber nicht weit verbreitet. Dadurch wirken sie nur auf die Schilddrüse, ohne die benachbarte Nebenschilddrüse zu beeinträchtigen. Die radiobiologische Wirkung von Astat-Alpha-Partikeln auf die Schilddrüse ist 2,8-mal stärker als die von Jod-131 emittierten Beta-Partikel. Dies deutet darauf hin, dass Astat als Therapeutikum bei der Behandlung der Schilddrüse sehr vielversprechend ist. Es wurde auch ein zuverlässiges Mittel zur Entfernung von Astat aus dem Körper gefunden. Rodanid-Ionen blockieren die Ansammlung von Astatin in der Schilddrüse und bilden mit ihr einen starken Komplex. Daher kann Element Nr. 85 nicht mehr als praktisch unbrauchbar bezeichnet werden.
