Otwórz menu główne

Astat

pierwiastek chemiczny

Astat (At, łac. astatinum z gr. άστατός 'nietrwały' od ά 'bez' i στατός 'trwały, stały') – promieniotwórczy pierwiastek chemiczny z grupy fluorowców.

Astat
polon ← astat → radon
Wygląd
czarny
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a. astat, At, 85
(łac. astatinum)
Grupa, okres, blok 17 (VIIA), 6, p
Stopień utlenienia ±I, III, V, VII
Masa atomowa 210 u
Stan skupienia stały
Temperatura topnienia 302 (przypuszczalna) °C[1]
Numer CAS 7440-68-8
PubChem 5460479[2]
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Historia odkryciaEdytuj

Istnienie astatu zostało przewidziane przez Mendelejewa, który nazwał pierwiastek „eka-jodem”. Ponieważ układ okresowy pierwiastków był znany od dawna, uczeni starali się zapełnić lukę w grupie 17, poszukując fluorowca następującego po jodzie. Pierwiastek po raz pierwszy otrzymali Dale Corson, Kenneth MacKenzie i Emilio Segré na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley w 1940 roku. Bombardowali oni 209Bi cząstkami alfa o energii 23 MeV, otrzymując izotop 211At[4]. Metodą tą wytwarza się astat również obecnie. Nazwa pierwiastka pochodzi od greckiego astatos, co znaczy nietrwały.

WłaściwościEdytuj

Ze względu na krótkie czasy życia izotopów astatu (czas połowicznego rozpadu najtrwalszego izotopu to niewiele ponad 8 godzin), wiele właściwości pierwiastka pozostaje bliżej niezbadanych. Wiadomo jednak, że jest on łatwo lotny i rozpuszcza się w niektórych substancjach organicznych. Właściwości astatu zbadane w spektrometrach mas są zbliżone do właściwości pozostałych halogenów, zwłaszcza jodu, przy czym astat wykazuje więcej właściwości metalicznych. Badania teoretyczne sugerują, że pod ciśnieniem atmosferycznym, w odróżnieniu od pozostałych fluorowców, w fazie skondensowanej może on być metalem[5].

Astat najprawdopodobniej reaguje z wodorem, tworząc astatowodór (HAt), który po uwodnieniu daje kwas astatowodorowy. Reaguje też najpewniej z litowcami, tworząc sole oparte na wiązaniu jonowym, z których może być wyparty przez inne, bardziej reaktywne fluorowce. Potencjał jonizacyjny astatu został dokładnie zmierzony dopiero w 2013 roku i okazał się równy 9,31751 eV[3].

W roztworach astat występuje w postaci jonów: AtO+, AtO, AtO2 i AtO3[potrzebny przypis].

OtrzymywanieEdytuj

Astat do badań laboratoryjnych jest otrzymywany poprzez bombardowanie 209Bi cząstkami alfa, czyli jądrami helu. W zależności od energii cząstek, otrzymywane są relatywnie najtrwalsze izotopy 209At – 211At:

  dla cząstek alfa o energii 26 MeV
  dla cząstek alfa o energii 40 MeV
  dla cząstek alfa o energii 60 MeV.

ZastosowanieEdytuj

Izotop 211At, o okresie połowicznego zaniku 7,2 godziny, ma zastosowanie w radioterapii jako emiter cząstek alfa o małym zasięgu, które oddziałują na zmianę nowotworową nie uszkadzając okolicznych zdrowych tkanek.

Izotopy astatuEdytuj

Trzy izotopy astatu występują w naturalnych szeregach promieniotwórczych: 218At w szeregu uranowym, 216At w szeregu torowym, zaś 219At w szeregu aktynowym. Są to jednak izotopy o bardzo krótkim czasie połowicznego rozpadu, toteż szacuje się, że łączna ilość astatu na Ziemi wynosi w każdej chwili około kilkudziesięciu gramów (objętość 1 łyżeczki do herbaty). Z tego powodu astat trafił do Księgi rekordów Guinnessa jako najrzadszy z występujących naturalnie pierwiastków.

Astat jest homologiem jodu i w przypadku dostania się do organizmu gromadzi się w tarczycy i jajnikach. Dopuszczalne skażenie promieniotwórcze izotopem 211At zostało ustalone na 0,7 kBq[6].

Izotopy astatu
Izotop Czas połowicznego rozpadu Typ rozpadu
196At 300 ms α
197At 400 ms α, β+ w.e.
198At 4,9 s α, β+ w.e.
198mAt 1,5 s α, β+ w.e.
199At 7 s α, β+ w.e.
200At 43 s α, β+ w.e.
200mAt 4,3 s α, β+ w.e.
201At 1,48 s α, β+ w.e.
202At 3 min α, β+ w.e.
202mAt 1,1 s ?
203At 7,4 min α, β+ w.e.
204At 9,2 min α, β+ w.e.
205At 26,2 min α, β+ w.e.
206At 29,4 min α, β+ w.e.
207At 1,21 h α, β+ w.e.
208At 1,6 h α, β+ w.e.
209At 5,4 h α, β+ w.e.
210At 8 h α, w.e.
211At 7,2 h α, w.e.
212At 300 μs α
212mAt 120 s α
213At 0,11 μs α
214At 0,56 μs α
214mAt 0,7 μs α
215At 100 μs α
216At 300 μs α
217At 32,3 μs α
218At 1,6 s α
219At 50 s α

PrzypisyEdytuj

  1. CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M. Haynes (red.), wyd. 97, Boca Raton: CRC Press, 2016, s. 4-47, ISBN 978-1-4987-5429-3.
  2. Astat (CID: 5460479) (ang.) w bazie PubChem, United States National Library of Medicine.
  3. a b Physicists at CERN measure a fundamental property of the rarest element on Earth (ang.). CERN, 2013-05-14. [dostęp 2013-06-14].
  4. Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 412. OCLC 839118859.
  5. Andreas Hermann, Roald Hoffmann, N. W. Ashcroft. Condensed Astatine: Monatomic and Metallic. „Phys. Rev. Lett.”. 111 (11), 2013. DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.116404. 
  6. Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982. ISBN 83-11-06723-6.