Historia otwarcia:
Przewidywany (jako „eka-jod”) przez DI Mendelejewa w 1898 roku. „... po odkryciu halogenu X o masie atomowej większej niż jod, nadal będzie on tworzył KX, KXO3 itd., że jego związek wodoru HX będzie gazowym, bardzo kruchym kwasem, którego masa atomowa będzie wynosić . .. 215”
Astat został po raz pierwszy sztucznie uzyskany w 1940 roku przez D. Corsona, CR Mackenzie i E. Segre (Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley). Aby zsyntetyzować izotop 211 At, napromieniowali bizmut cząstkami alfa. W latach 1943-1946 odkryto izotopy astanu jako część naturalnego szeregu radioaktywnego.
Nazwa Astatium pochodzi od greckiego. słowa ( astatoz) oznacza „niestabilny”.
Paragon fiskalny:
Krótkożyciowe radionuklidy astatynowe (215 At, 218 At i 219 At) powstają podczas rozpadu radioaktywnego 235 U i 238 U, jest to spowodowane stałą obecnością śladowych ilości astatyny w przyrodzie (~ 1 g). Zasadniczo izotopy astatu uzyskuje się przez napromieniowanie metalicznego bizmutu lub toru. a- cząstki wysokoenergetyczne z późniejszym oddzieleniem astatyny przez współstrącanie, ekstrakcję, chromatografię lub destylację. Liczba masowa najbardziej stabilnego znanego izotopu wynosi 210.
Właściwości fizyczne:
Ze względu na swoją silną radioaktywność nie można go otrzymać w ilościach makroskopowych wystarczających do dogłębnego zbadania jego właściwości. Według obliczeń prostą substancją astat w normalnych warunkach są niestabilne ciemnoniebieskie kryształy, składające się nie z cząsteczek At 2, ale z pojedynczych atomów. Temperatura topnienia wynosi około 230-240°C, wrzenia (sublimacja) - 309°C.
Właściwości chemiczne:
Pod względem właściwości chemicznych astat jest zbliżony zarówno do jodu (wykazuje właściwości halogenów), jak i polonu (właściwości metali).
Astat w roztworze wodnym jest redukowany dwutlenkiem siarki; podobnie jak metale, wytrąca się nawet z silnie kwaśnych roztworów przez siarkowodór i jest wypierany z roztworów kwasu siarkowego przez cynk.
Podobnie jak wszystkie halogeny (z wyjątkiem fluoru), astat tworzy nierozpuszczalną sól AgAt (astatyd srebra). Jest w stanie utleniać się do stanu At (V), podobnie jak jod (na przykład sól AgAtO 3 ma identyczne właściwości jak AgIO 3). Astat reaguje z bromem i jodem tworząc związki międzyhalogenowe - jodek astatyny AtI i bromek astatu AtBr.
Kiedy wodny roztwór astatyny jest wystawiony na działanie wodoru, w czasie reakcji powstaje gazowy wodór astatyd HAt, substancja jest wyjątkowo niestabilna.
Aplikacja:
Niestabilność astatyny sprawia, że stosowanie jej związków jest problematyczne, jednak badano możliwość wykorzystania różnych izotopów tego pierwiastka do walki z nowotworami. Zobacz także: Astatine // Wikipedia. . Data aktualizacji: 05.02.2018. URL: https://ru.wikipedia.org/?oldid=92423599 (data dostępu: 08.02.2018).
Odkrycie pierwiastków i pochodzenie ich nazw.
W przyrodzie występują 94 pierwiastki chemiczne. Do tej pory sztucznie uzyskano kolejnych 15 pierwiastków transuranowych (pierwiastki od 95 do 109), istnienie 10 z nich jest bezsporne.
Najpopularniejszy
litosfera. Tlen (O), 46,60% wagowych. Otwarty w 1771 roku przez Karla Scheele (Szwecja).
Atmosfera. Azot (N), 78,09% objętościowo, 75,52% masowo. Otwarty w 1772 przez Rutherforda (Wielka Brytania).
Wszechświat. Wodór (H), 90% całej substancji. Otwarty w 1776 roku przez Henry'ego Cavendisha (Wielka Brytania).
Najrzadszy (z 94)
litosfera. Astat (At): 0,16 g w skorupie ziemskiej. Otwarty w 1940 roku przez Corsona (USA) wraz z pracownikami. Naturalnie występujący izotop astatyny 215 (215 At) (odkryty w 1943 r. przez B. Karlika i T. Bernerta z Austrii) występuje w ilości zaledwie 4,5 nanograma.
Atmosfera. Radon (Rn): tylko 2,4 kg (6 10 -20 objętości jednej części na 1 milion). Otwarty w 1900 roku przez Dorna (Niemcy). Stężenie tego radioaktywnego gazu na obszarach złóż skał granitowych rzekomo spowodowało szereg nowotworów. Całkowita masa radonu znajdującego się w skorupie ziemskiej, z którego uzupełniane są zapasy gazu atmosferycznego, wynosi 160 ton.
Najłatwiejszym
Gaz. Wodór (H) ma gęstość 0,00008989 g/cm 3 w temperaturze 0°C i pod ciśnieniem 1 atm. Odkryta w 1776 roku przez Cavendisha (Wielka Brytania).
Metal. Lit (Li), mający gęstość 0,5334 g/cm3, jest najlżejszym ze wszystkich ciał stałych. Odkryta w 1817 roku przez Arfvedsona (Szwecja).
Maksymalna gęstość
Osm (Os), mający gęstość 22,59 g/cm3, jest najcięższym ze wszystkich ciał stałych. Otwarty w 1804 roku przez Tennanta (Wielka Brytania).
Najcięższy gaz
Jest to radon (Rn), którego gęstość wynosi 0,01005 g/cm 3 w temperaturze 0°C. Otwarty w 1900 roku przez Dorna (Niemcy).
Ostatnio otrzymane
Element 108, czyli unnilocty (Uno). Ta tymczasowa nazwa została nadana przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC). Uzyskane w kwietniu 1984 r. przez G. Münzenberga i współpracowników (Niemcy Zachodnie), którzy zaobserwowali tylko 3 atomy tego pierwiastka w laboratorium Towarzystwa Badań nad Ciężkimi Jonami w Darmstadt. W czerwcu tego samego roku pojawiła się wiadomość, że ten element otrzymał również Yu.Ts. Oganesyan ze współpracownikami ze Wspólnego Instytutu Badań Jądrowych, Dubna, ZSRR.
Pojedynczy atom związku (Une) otrzymano przez bombardowanie bizmutu jonami żelaza w laboratorium Society for the Study of Heavy Ions, Darmstadt, Niemcy Zachodnie, 29 sierpnia 1982 r. Ma największy numer seryjny (pierwiastek 109) i największa masa atomowa (266). Według najbardziej wstępnych danych radzieccy naukowcy zaobserwowali powstawanie izotopu pierwiastka 110 o masie atomowej 272 (wstępna nazwa - ununnylium (Uun)).
Najczystszy
Hel-4 (4 He), uzyskany w kwietniu 1978 r. przez P.V. McLintock z Lancaster University, USA, ma mniej niż 2 części zanieczyszczeń na 10 15 części objętościowych.
Najtrudniejszy
Węgiel (C). Diament w formie alotropowej ma twardość Knoopa 8400. Znany jest od czasów prehistorycznych.
Najdroższy
Kaliforn (Cf) został sprzedany w 1970 roku za 10 dolarów za mikrogram. Otwarty w 1950 roku przez Seaborg (USA) z pracownikami.
Najbardziej plastyczny
Złoto (au). Z 1 g można narysować drut o długości 2,4 km. Znany od 3000 pne
Najwyższa wytrzymałość na rozciąganie
Bor (B) - 5,7 GPa. Otwarty w 1808 roku przez Gay-Lussaca i Tenarda (Francja) oraz X. Davy'ego (Wielka Brytania).
Temperatura topnienia/wrzenia
Najniższy. Spośród niemetali hel-4 (4He) ma najniższą temperaturę topnienia -272,375°C przy ciśnieniu 24,985 atm i najniższą temperaturę wrzenia -268,928°C. Hel został odkryty w 1868 roku przez Lockyera (Wielka Brytania) i Jansena (Francja). Jednoatomowy wodór (H) musi być nieściśliwym gazem nadciekłym. Wśród metali odpowiednie parametry dla rtęci (Hg) to –38,836°C (temperatura topnienia) i 356,661°C (temperatura wrzenia).
Najwyższy. Wśród niemetali najwyższa znana od czasów prehistorycznych temperatura topnienia i wrzenia węgla (C): 530°C i 3870°C. Wydaje się jednak dyskusyjne, czy grafit jest stabilny w wysokich temperaturach. Przechodząc w temperaturze 3720°C ze stanu stałego do stanu gazowego, grafit można otrzymać jako ciecz pod ciśnieniem 100 atmosfer i w temperaturze 4730°C. Wśród metali odpowiednie parametry dla wolframu (W): 3420°C (temperatura topnienia) i 5860°C (temperatura wrzenia). Otwarty w 1783 r. H.Kh. i F.d „Eluyarami (Hiszpania).
izotopy
Najwięcej izotopów (36 każdy) znajduje się w ksenonie (Xe), odkrytym w 1898 roku przez Ramsaya i Traversa (Wielka Brytania) oraz w cezie (Cs), odkrytym w 1860 roku przez Bunsena i Kirchhoffa (Niemcy). Najmniej (3: prot, deuter i tryt) występuje wodór (H), odkryty w 1776 r. przez Cavendisha (Wielka Brytania).
Najbardziej stabilny. Tellur-128 (128 Te), zgodnie z podwójnym rozpadem beta, ma okres półtrwania 1,5 · 10 · 24 lat. Tellur (Te) został odkryty w 1782 roku przez Müllera von Reichensteina (Austria). Izotop 128 Te został po raz pierwszy odkryty w stanie naturalnym w 1924 roku przez F. Astona (Wielka Brytania). Dane o jego superstabilności ponownie potwierdziły w 1968 r. badania E. Alexandra Jr., B. Srinivasana i O. Manuela (USA). Rekord rozpadu alfa należy do samaru-148 (148 Sm) - 8 10 15 lat. Rekord rozpadu beta należy do izotopu kadmu 113 (113 Cd) - 9 10 15 lat. Oba izotopy zostały odkryte w stanie naturalnym odpowiednio przez F. Astona w 1933 i 1924 roku. Radioaktywność 148 Sm odkryli T. Wilkins i A. Dempster (USA) w 1938 r., a radioaktywność 113 Cd odkryli w 1961 r. D. Watt i R. Glover (Wielka Brytania).
Najbardziej niestabilny.Żywotność litu-5 (5 Li) jest ograniczona do 4,4 · 10 -22 s. Izotop został po raz pierwszy odkryty przez E. Tittertona (Australia) i T. Brinkleya (Wielka Brytania) w 1950 roku.
Zakres płynny
Biorąc pod uwagę różnicę między temperaturą topnienia a temperaturą wrzenia, pierwiastkiem o najkrótszej serii cieczy jest neon (Ne) w temperaturze zaledwie 2,542 stopnia (od -248,594°C do -246,052°C), natomiast najdłuższą serię cieczy (3453 stopnie). charakterystyka radioaktywnego pierwiastka transuranowego neptunu (Np) (od 637°C do 4090°C). Jeśli jednak weźmiemy pod uwagę prawdziwy szereg cieczy – od punktu topnienia do punktu krytycznego, to pierwiastek hel (He) ma najkrótszy okres – tylko 5,195 stopnia (od zera bezwzględnego do –268,928°C), a najdłuższy - 10200 stopni - dla wolframu (od 3420°С do 13620°С).
Najbardziej trujący
Wśród substancji nieradioaktywnych najbardziej rygorystyczne ograniczenia dotyczą berylu (Be) – maksymalne dopuszczalne stężenie (MPC) tego pierwiastka w powietrzu wynosi zaledwie 2 μg/m3. Spośród izotopów promieniotwórczych, które występują w przyrodzie lub są wytwarzane przez instalacje jądrowe, najbardziej rygorystyczne ograniczenia zawartości w powietrzu dotyczą toru-228 (228 Th), który po raz pierwszy odkrył Otto Hahn (Niemcy) w 1905 r. (2,4 10 -16 g / m 3), a pod względem zawartości w wodzie - dla radu-228 (228 Ra), odkrytego przez O. Gana w 1907 r. (1,1 10 -13 g / l). Z ekologicznego punktu widzenia mają znaczące okresy półtrwania (tj. ponad 6 miesięcy).
Rekordy Guinnessa, 1998
Astat), At, niemetaliczny radioaktywny pierwiastek chemiczny, liczba atomowa 85, masa atomowa 210.1. Opis ogólny
Ma izotopy z at. w. 202-219, z których At 211 (7,5 godziny) i At 210 (8,3 godziny) mają największe okresy półtrwania. A. nie występuje w przyrodzie; najpierw został uzyskany sztucznie przez bombardowanie bizmutu cząstkami α. A. na chemię. właściwości podobne do halogenów i metali.
2. Historia
Astat został po raz pierwszy sztucznie uzyskany w 1940 roku przez D. Corsona, KR Mackenzie i E. Segre (Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley). Aby zsyntetyzować izotop 211 At, napromieniowali bizmut cząstkami alfa.
W latach 1943 - 1946 odkryto izotopy astatyny w składzie naturalnych pierwiastków promieniotwórczych.
3. Pochodzenie nazwy
Temperatura topnienia 302? C, wrzenie (sublimacja) 337 ? C.
6.2. Właściwości chemiczne
Pod względem właściwości astat we wszystkim przypomina jod: jest destylowany, ekstrahowany tetrachlorkiem węgla CCl 4 z roztworów wodnych, redukowany cynkiem lub dwutlenkiem siarki do jonu astatydowego At -:
,który z jonami srebra tworzy nierozpuszczalny astatyd srebra AgAt. Ten ostatni jest ilościowo wzbogacany jodkiem srebra jako nośnikiem. Jon astatowy AtO - 3 powstaje podczas utleniania jonu astatydowego kwasem jodowym H 5 IO 6 lub cerem Ce (IV):
Sformalizowany zapis tego równania odpowiada warunkowi elektroobojętności. W rzeczywistości jony Ce (IV) występują w postaci uwodnionych jonów 4, które tworzą jon wodorowy i, z wyjątkiem bardzo kwaśnych roztworów (pH ~ 1), ulegają następnie hydrolizie i polimeryzacji. Jony AtO 3 - ilościowo wytrącają się z nierozpuszczalnym w wodzie Pb (IO 3) 2.
Astat (z innego greckiego ἄστατος - „niestabilny”) jest pierwiastkiem 17 grupy układu okresowego pierwiastków chemicznych (według przestarzałej klasyfikacji pierwiastek głównej podgrupy grupy VII), szóstego okresu, o masie atomowej numer 85. Jest oznaczony symbolem At (łac. astatium).
Radioaktywny. Prosta substancja astat (numer CAS: 7440-68-8) w normalnych warunkach - niestabilne kryształy o czarno-niebieskim kolorze. Cząsteczka astatyny jest najwyraźniej dwuatomowa (wzór At 2).
Fabuła
Przewidywany (jako „eka-jod”) przez DI Mendelejewa. W 1931 roku F. Allison i współpracownicy (Alabama Polytechnic Institute) donieśli o odkryciu tego pierwiastka w przyrodzie i zaproponowali dla niego nazwę alabamina (Ab), ale wynik ten nie został potwierdzony. Astat został po raz pierwszy sztucznie uzyskany w 1940 roku przez D. Corsona, CR Mackenzie i E. Segre (Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley). Aby zsyntetyzować izotop 211 At, napromieniowali bizmut cząstkami alfa.
W latach 1943-1946 odkryto izotopy astanu jako część naturalnego szeregu radioaktywnego.
W terminologii rosyjskiej pierwiastek ten do 1962 r. Nazywano go „astatem”.
Zaproponowano również nazwy „Helvetin” (na cześć Helvetii - starożytnej nazwy Szwajcarii) i „leptin” (z greckiego „słaby, chwiejny”).
Paragon fiskalny
Astat pozyskiwany jest wyłącznie sztucznie. Zasadniczo izotopy astatu otrzymuje się przez napromieniowanie metalicznego bizmutu lub toru wysokoenergetycznymi cząstkami α, a następnie oddzielenie astatu przez współstrącanie, ekstrakcję, chromatografię lub destylację.
Właściwości fizyczne
Ze względu na niewielką ilość materii dostępnej do badań właściwości fizyczne tego pierwiastka są słabo poznane i z reguły budowane są na analogiach z bardziej dostępnymi pierwiastkami.
Astat jest niebiesko-czarnym ciałem stałym, podobnym wyglądem do jodu. Charakteryzuje się połączeniem właściwości niemetali (halogeny) i metali (polonu, ołowiu i innych). Podobnie jak jod, astat dobrze rozpuszcza się w rozpuszczalnikach organicznych i jest przez nie łatwo ekstrahowany. Pod względem lotności ustępuje nieco jodowi, ale może też łatwo sublimować.
Temperatura topnienia 302 °C, temperatura wrzenia (sublimacja) 337 °C.
Właściwości chemiczne
Fluorowiec. Na dodatnich stopniach utlenienia astat tworzy postać zawierającą tlen, którą umownie określa się jako At τ+ (astat-tau-plus).
Kiedy wodny roztwór astatyny jest wystawiony na działanie wodoru, w czasie reakcji powstaje gazowy wodór astatyd HAt. Astat w roztworze wodnym jest redukowany przez SO 2 i utleniany przez Br 2 . Astat, podobnie jak metale, wytrąca się z roztworów kwasu solnego z siarkowodorem (H 2 S). Wypierany z roztworu przez cynk (właściwości metalu).
Znane są również międzyhalogenowe związki astatyny - jodek astatyny AtI i bromek astatyny AtBr. Otrzymano również wodór astatyd HAt.
Jednak ze względu na tę samą elektroujemność wodoru i astatyny, astat jest wyjątkowo niestabilny, aw roztworach wodnych występują nie tylko protony, ale także jony At +, co nie ma miejsca w przypadku wszystkich innych kwasów halogenowodorowych.
Z metalami astat tworzy związki, w których wykazuje stopień utlenienia -1, podobnie jak wszystkie inne halogeny (na przykład NaAt nazywany jest astatydem sodu). Podobnie jak inne halogeny, astat może zastąpić wodór w cząsteczce metanu w celu wytworzenia tetraastatmetanu CAt 4 . W tym przypadku jako pierwszy powstaje astatmetan, diastatmetan, astatoform.
Astat, piąty halogen, jest najmniej powszechnym pierwiastkiem na naszej planecie, z wyjątkiem oczywiście pierwiastków transuranowych. Z przybliżonych obliczeń wynika, że cała skorupa ziemska zawiera tylko około 30 g astatyny i to oszacowanie jest najbardziej optymistyczne. Pierwiastek nr 85 nie ma stabilnych izotopów, a najdłużej żyjący izotop promieniotwórczy ma okres półtrwania 8,3 godziny, tj. do wieczora nie pozostaje nawet połowa astatyny otrzymanej rano.
Tym samym nazwa astat – a po grecku αστατος oznacza „niestabilny” – z powodzeniem oddaje naturę tego pierwiastka. Czym w takim razie może interesować się astat i czy warto go badać? Warto, bo astat (podobnie jak promet, technet i frank) został stworzony przez człowieka w pełnym tego słowa znaczeniu, a badanie tego pierwiastka daje wiele pouczających informacji – przede wszystkim dla zrozumienia wzorców w zmianie właściwości elementów układu okresowego. Wykazując właściwości metaliczne w niektórych przypadkach, a właściwości niemetaliczne w innych, astat jest jednym z najbardziej osobliwych pierwiastków.
Do 1962 roku w rosyjskiej literaturze chemicznej pierwiastek ten nazywano astatem, a teraz przylgnęła do niego nazwa „astat” i jest to najwyraźniej poprawne: ani w greckiej, ani w łacińskiej nazwie tego pierwiastka (po łacinie astatium) czy istnieje przyrostek „w”.
Poszukiwanie ekajodu
D. I. Mendelejew nazwał ostatni halogen nie tylko ekajodem, ale także halogenem X. Napisał w 1898 r.: KX, KXO 3 itd., Że jego związek wodoru będzie gazowym, bardzo niestabilnym kwasem, że atomowy będzie ... około 215.
W 1920 r. niemiecki chemik E. Wagner ponownie zwrócił uwagę na wciąż hipotetycznego piątego członka grupy halogenowej, argumentując, że pierwiastek ten musi być promieniotwórczy.
Wtedy rozpoczęto intensywne poszukiwania pierwiastka nr 85 w obiektach przyrodniczych.
W założeniach dotyczących właściwości 85. pierwiastka chemicy wyszli z jego położenia w układzie okresowym oraz z danych o właściwościach sąsiadów tego pierwiastka zgodnie z układem okresowym. Rozpatrując właściwości innych członków grupy halogenowej, łatwo zauważyć następujący wzór: fluor i chlor są gazami, brom jest już cieczą, a jod jest substancją stałą, która wykazuje, choć w niewielkim stopniu, właściwości metale. Ekajod jest najcięższym halogenem. Oczywiście musi być jeszcze bardziej podobny do metalu niż jod i mając wiele właściwości halogenów, w ten czy inny sposób podobny do swojego sąsiada po lewej - polonu ... Wraz z innymi halogenami ecajod najwyraźniej powinien być w wodach mórz, oceanów, odwiertów. Próbowali go szukać, podobnie jak jodu, w wodorostach, solankach itp. Angielski chemik I. Friend próbował znaleźć obecny astat i frank w wodach Morza Martwego, w których, jak wiadomo, zarówno halogenów, jak i metali alkalicznych jest aż nadto. Aby wyekstrahować ekajod z roztworu chlorków, wytrącono chlorek srebra; Przyjaciel wierzył, że osad zabierze również ślady 85. pierwiastka. Jednak ani rentgenowska analiza spektralna, ani spektrometria mas nie dały pozytywnego wyniku.
W 1932 roku chemicy z Alabama Polytechnic Institute (USA), na czele z F. Allisonem, poinformowali, że wyizolowali produkt z piasku monacytowego, który zawierał około 0,000002 g jednego ze związków pierwiastka nr 85. Na cześć swojego stanu nazwali go „alabamiem”, a nawet opisali jego połączenie z kwasami zawierającymi wodór i tlen. Nazwa alabamium dla pierwiastka 85 pojawiała się w podręcznikach chemii i podręcznikach do 1947 roku.
Jednak wkrótce po tej wiadomości kilku naukowców miało wątpliwości co do wiarygodności odkrycia Allison. Właściwości alabamiu znacznie odbiegały od przewidywań prawa okresowości. Ponadto do tego czasu stało się jasne, że wszystkie pierwiastki cięższe od bizmutu nie mają stabilnych izotopów. Zakładając stabilność pierwiastka nr 85, nauka stanęłaby w obliczu niewytłumaczalnej anomalii. Cóż, jeśli pierwiastek nr 85 nie jest stabilny, to można go znaleźć na Ziemi tylko w dwóch przypadkach: jeśli ma izotop o okresie półtrwania większym niż wiek Ziemi lub jeśli jego izotopy powstają podczas rozpadu długożyciowych pierwiastków promieniotwórczych.
Sugestia, że pierwiastek 85 może być radioaktywnym produktem rozpadu innych pierwiastków, stała się punktem wyjścia dla kolejnej dużej grupy badaczy poszukujących ekajodu. Pierwszego w tej grupie należy nazwać słynnego niemieckiego radiochemika Otto Hahna, który już w 1926 roku zasugerował możliwość powstania izotopów pierwiastka 85 podczas rozpadu beta polonu.
Przez 19 lat, od 1925 do 1943 roku, w prasie periodycznej ukazało się co najmniej pół tuzina doniesień o odkryciu ekajoda. Przypisywano mu pewne właściwości chemiczne, którym nadano dźwięczne nazwy: Helvetium (na cześć Szwajcarii), Anglo-Helvetium (na cześć Anglii i Szwajcarii), Dakin (od nazwy starożytnego kraju Daków w Europie Środkowej), Leptin (przetłumaczone z greckiego „słaby”, „chwiejny ”, „wywłaszczony”) itp. Jednak pierwszą wiarygodną wiadomość o odkryciu i identyfikacji pierwiastka nr 85 przekazali fizycy zajmujący się syntezą nowych pierwiastków.
D. Corson, C. McKenzie i E. Segre napromieniowali tarczę bizmutu cząstkami alfa w cyklotronie na Uniwersytecie Kalifornijskim. Energia cząstek wynosiła 21 MeV, a reakcja jądrowa prowadząca do otrzymania pierwiastka #85 była następująca:
209 83 Bi + 4 2 He → 211 85 At + 2 1 0 n.
Nowy syntetyczny pierwiastek został nazwany dopiero po wojnie, w 1947 roku. Ale już wcześniej, w 1943 roku, udowodniono, że izotopy astatu powstają we wszystkich trzech rzędach rozpadu promieniotwórczego. Dlatego astat występuje w naturze.
Astat w naturze
Astat w naturze jako pierwszy odkryli austriaccy chemicy B. Karlik i T. Bernert. Badając radioaktywność produktów pochodnych radonu, stwierdzili, że niewielka część radu-A (tzw. wówczas i nadal nazywany izotopem 218 Po) rozpada się na dwa sposoby (tzw. radioaktywny widelec):
W świeżo wyizolowanej próbce RaA, obok cząstek alfa generowanych przez polon-218, wykryto również cząstki alfa o innych właściwościach. Właśnie takie cząstki mogłyby według teoretycznych szacunków emitować jądra izotopu 218 85.
Później w innych eksperymentach odkryto krótkotrwałe izotopy 215 At, 216 At i 217 At. A w 1953 roku amerykańscy radiochemicy E. Hyde i A. Ghiorso wyizolowali izotop 219 At z franka-223 za pomocą środków chemicznych. Jest to jedyny przypadek chemicznej identyfikacji izotopu astatyny z naturalnie występującego izotopu. O wiele łatwiej i wygodniej jest uzyskać astat sztucznie.
odkryć, zidentyfikować, dowiedzieć się
Powyższa reakcja naświetlania bizmutu cząstkami alfa może być również wykorzystana do syntezy innych izotopów astatyny. Wystarczy zwiększyć energię bombardujących cząstek do 30 MeV, gdyż reakcja przebiega z emisją trzech neutronów i zamiast astatu-211 powstaje astat-210. Im wyższa energia cząstek alfa, tym więcej wytwarzanych jest neutronów wtórnych, a co za tym idzie, mniejsza liczba masowa powstałego izotopu. Jako cele do napromieniowania stosuje się metaliczny bizmut lub jego tlenek, który jest osadzany lub osadzany na podłożu aluminiowym lub miedzianym.
Ryż. 6.
Inną metodą syntezy astatyny jest napromieniowanie złotej tarczy przyspieszonymi jonami węgla. W tym przypadku zachodzi w szczególności następująca reakcja:
197 79 Au + 12 6 C → 205 85 At + 4 1 0 n.
Aby wyizolować powstały astat z celów bizmutu lub złota, stosuje się raczej wysoką lotność astatu - to wciąż halogen! Destylacja zachodzi w strumieniu azotu lub w próżni po podgrzaniu tarczy do temperatury 300...600°C. Astat skrapla się na powierzchni szklanej pułapki chłodzonej ciekłym azotem lub suchym lodem.
Innym sposobem pozyskiwania astatyny są reakcje rozszczepienia jąder uranu lub toru, gdy są one naświetlane cząstkami alfa lub wysokoenergetycznymi protonami. I tak np. gdy 1 g metalicznego toru napromieniujemy protonami o energii 680 MeV w synchrocyklotronie Wspólnego Instytutu Badań Jądrowych w Dubnej, otrzymamy około 20 mikrokiurów (inaczej 3 10 13 atomów) astatyny. Jednak w tym przypadku znacznie trudniej jest wyizolować astat ze złożonej mieszaniny pierwiastków. Ten trudny problem rozwiązała grupa radiochemików z Dubnej na czele z V.A. Chałkin.
Obecnie znanych jest już 20 izotopów astanu o liczbach masowych od 200 do 219. Najdłużej żyjący z nich to izotop 210 At (okres półtrwania 8,3 godziny), a najkrócej żyjący to izotop 214 At (2 10 -6 sekund). .
Ponieważ astatyny nie można uzyskać w znacznych ilościach, jego właściwości fizyczne i chemiczne nie są w pełni poznane, a stałe fizykochemiczne są najczęściej obliczane przez analogię z bardziej dostępnymi sąsiadami w układzie okresowym. W szczególności obliczono temperatury topnienia i wrzenia astatu jako 411 i 299°C, tj. astat, podobnie jak jod, powinien łatwiej sublimować niż topić.
Wszystkie badania chemii astatyny prowadzono z użyciem bardzo małych ilości tego pierwiastka, rzędu 10–9…10–13 g na litr rozpuszczalnika. I nie chodzi nawet o to, że nie można uzyskać bardziej skoncentrowanych roztworów. Gdyby udało się je zdobyć, praca z nimi byłaby niezwykle trudna. Promieniowanie alfa astatyny prowadzi do radiolizy roztworów, ich silnego nagrzewania i powstawania dużych ilości produktów ubocznych.
A jednak, pomimo tych wszystkich trudności, pomimo faktu, że liczba atomów astatyny w roztworze jest porównywalna z przypadkowymi (choć starannie unikanymi) zanieczyszczeniami, poczyniono pewne postępy w badaniu właściwości chemicznych astatyny. Ustalono, że astat może występować w sześciu stanach walencyjnych - od 1 - do 7+. W tym objawia się jako typowy analog jodu. Podobnie jak jod, dobrze rozpuszcza się w większości rozpuszczalników organicznych, ale łatwiej uzyskuje dodatni ładunek elektryczny niż jod.
Otrzymano i zbadano właściwości wielu międzyhalogenowych związków astatyny, na przykład AtBr, AtI, CsAtI2.
Próba odpowiednimi środkami
Pierwsze próby praktycznego zastosowania astatyny podjęto już w 1940 roku, zaraz po uzyskaniu tego pierwiastka. Grupa pracowników Uniwersytetu Kalifornijskiego odkryła, że astat, podobnie jak jod, jest selektywnie skoncentrowany w tarczycy. Eksperymenty wykazały, że zastosowanie 211 At w leczeniu chorób tarczycy jest bardziej korzystne niż radioaktywne 131 I.
Astat-211 emituje tylko promienie alfa - bardzo energetyczne na krótkich dystansach, ale nie mogące iść daleko. Dzięki temu działają tylko na tarczycę, nie wpływając na sąsiednią – przytarczycę. Radiobiologiczny wpływ cząstek alfa astatyny na tarczycę jest 2,8 razy silniejszy niż cząstek beta emitowanych przez jod-131. Sugeruje to, że astat jest bardzo obiecującym środkiem terapeutycznym w leczeniu tarczycy. Znaleziono również niezawodny sposób usuwania astatyny z organizmu. Jon rodanidowy blokuje gromadzenie się astatyny w tarczycy, tworząc z nią silny kompleks. Tak więc elementu numer 85 nie można już nazwać praktycznie bezużytecznym.
