Astat je nejvzácnějším prvkem na Zemi; na planetě se v daném okamžiku přirozeně vyskytuje pouze přibližně 25 gramů. Jeho existence byla předpovězena v 18. století, ale nakonec byla objevena asi o 70 let později. Desetiletí po jeho objevu je o astatu známo jen velmi málo. Fyzici odvozují mnoho jeho vlastností – například radioaktivní vlastnosti, vodivost a barvu – na základě jiných členů halogenové skupiny.
Historie
Dmitri Mendeleyev Ruský chemik, který v roce 1869 uspořádal prvky do periodické tabulky, která se používá dodnes, předpověděl vlastnosti neznámého prvku, který by vyplnil prázdné místo v periodické tabulce pro prvek č. 85, podle Petera van der Krogta, Nizozemský historik. Mendelejev pojmenoval tento neznámý prvek eka-jod díky své poloze přímo pod jódem v halogenové skupině prvků. Jak začalo hledání nového prvku, bylo o článku 85 zveřejněno několik zpráv, podle článku z roku 2010 publikovaného v Bulletinu pro historii chemie Brett F. Thornton a Shawn C. Burdette, vědci ve Švédsku, respektive ve Spojených státech. Tyto zprávy zahrnovaly tvrzení, že prvek nemohl existovat, že vědci, kteří našli prvek, jej nedokázali izolovat a že uváděné vlastnosti byly v rozporu s testy.
Existuje mnoho nejasností ohledně toho, kdo poprvé objevili astat podle Thorntona a Burdette. Tento objev lze připsat hrstce vědců, zejména jedné z následujících skupin.
První tvrzení, že záhadný prvek byl objeven, bylo v roce 1931 Fred Allison z Alabamského polytechnického institutu, podle Thorntona a Burdette. Allison navrhl název „alabamin“ pro nový radioaktivní prvek, který objevil. Jelikož však žádný jiný výzkumník nedokázal replikovat jeho výsledky, a protože bylo nalezeno několik chyb v jeho vybavení pokračovalo hledání nepolapitelného prvku. Ne dříve však byl objev publikován v několika studentských učebnicích.
Horia Hulubei a Yvetter Cauchois, výzkumní pracovníci Tak rbonne v Paříži, zveřejnili výsledky svého objevu prvku 85 v roce 1938. Použili chemickou separaci a zveřejnili, že pro prvek našli tři rentgenové spektrální čáry, které se těsně shodovaly s předchozími předpovědi. Útěk druhé světové války bohužel narušil jejich výzkum i komunikaci mezi vědci z celého světa.
První úspěšně rozpoznaný objev astatu byl v roce 1940 Dale R. Coson, Kenneth Ross Mackenzie a Emilio Segrè , výzkumníci z University of California Berkeley, tvrdí Chemicool. Vzhledem k tomu, že vzácný prvek v přírodě nikdo nenašel, tato skupina vědců jej uměle vyrobila bombardováním bismutu-209 částicemi alfa v urychlovači částic. Tato reakce vytvořila astatin-211 a také dva volné neutrony. Prvek byl vysoce radioaktivní a nestabilní, což vedlo k názvu astatu z řeckého slova, které znamenalo „nestabilní“.
Ještě jedna skupina vědců nezávisle identifikovala a charakterizovala prvek 85 na počátku 40. let, podle Thorntona a Burdette. Berta Karlik a Traude Bernert v roce 1942 informovali o výsledcích svých studií, včetně navrhovaného názvu „viennium“. Kvůli druhé světové válce však byly zprávy uchovávány na německých územích a nebyly doručovány vědecké zprávy z jiných oblastí světa, takže Karlik a Bernert nevěděli o podobných výsledcích ze skupiny Berkeley. Když byli Karlik a Bernert informováni o publikovaných výsledcích skupiny v Berkeley, stále pokračovali ve studiu prvku 85 a významně přispěli k poznatkům o rozpadovém řetězci, který prvek tvoří.
Pouze fakta
- Atomové číslo (počet protonů v jádře): 85
- Atomový symbol (na periodické tabulce prvků): At
- Atomová hmotnost (průměrná hmotnost atomu): 210
- Hustota: přibližně 4 unce na kubický palec (přibližně 7 gramů na kubický cm)
- Fáze při pokojové teplotě: pevná látka
- Bod tání: 576 stupňů Fahrenheita (302 stupňů Celsia)
- Bod varu: neznámý
- Počet přirozených izotopů (atomy stejného prvku s různým počtem neutronů): nejméně 30 radioaktivních izotopů
- Nejběžnější izotopy: At-210 (zanedbatelné procento přirozeného množství), Am-211 (zanedbatelné procento přirozené hojnosti)
Kdo to věděl?
- Astat je pojmenován podle řeckého slova „astatos“, což podle něj znamená nestabilní do Jeffersonovy laboratoře.
- V zemské kůře je v daném okamžiku jen asi 25 gramů přirozeně se vyskytujícího astatinu, podle dohody g na Chemicool.
- Podle Lenntech je astat nejtěžší známý halogen.Podle Elemental Matter mají halogenové prvky, včetně astatu, podobné vlastnosti; jsou to nekovy, mají nízkou teplotu tání a teplotu varu, jsou křehké, jsou-li pevné, mají špatný vodič tepla a elektřiny a jsou křemeliny (jejich molekuly obsahují dva atomy).
- Astat je nejméně reaktivní a má podle Chemicoolu nejvíce kovových vlastností jakéhokoli prvku v halogenové skupině.
- Izotop astatu s nejdelším poločasem je astatin-210 s poločasem 8,1 hodiny, podle Chemicoolu Jeffersonova laboratoř.
- Mnoho fyzikálních vlastností astatu je stále neznámých, včetně jeho barvy, podle článku D. Scotta Wilbura z roku 2013 publikovaného v Nature. Na základě barevných vzorů, které ukazují ostatní členové rodiny halogenů, se předpokládá, že astat je tmavý, pravděpodobně téměř černý.
- Astat je vysoce radioaktivní, přesto nemá téměř žádné účinky na zdraví nebo životní prostředí kvůli jeho rarita a velmi krátké poločasy, podle Lenntecha. I když s ním někdo přijde do styku, předpokládá se, že astat se hromadí ve štítné žláze podobně jako jód.
Současný výzkum
Díky nedostatku astatinu je neuvěřitelně obtížný prvek ke studiu. Někteří vědci si však myslí, že astatin může mít využití při léčbě rakoviny. Astat se může chovat jako jód, který má tendenci se hromadit ve štítné žláze, podle Chemistry Explained. Astat může také přejít na štítnou žlázu a jeho záření by mohlo zabíjet rakovinné buňky v žláze.
V článku z roku 2015 publikovaném v Mezinárodním žurnálu molekulárních věd skupina francouzských vědců vedená Françoise Kraeber-Bodéré popsat metodu radioimunoterapie (RIT) léčby rakoviny, která využívá radionuklidy, které emitují buď beta nebo alfa částice. Astatin-211 je jeden takový izotop, který by mohl být prospěšný pro alfa terapii, protože má delší poločas než tradičně používaný vizmut-213 a může být produkován v urychlovačích částic. Astatin-211 byl pro toto použití studován přinejmenším od roku 1989, podle autorů, a prokázal slibné výsledky, včetně studií s transplantacemi kostní dřeně u pacientů s leukémií, studií transplantací kmenových buněk u myší a chemoterapie u pacientů s mozkovými nádory.
Závěry dosažené vědci ukazují, že použití radioaktivního izotopu, jako je astatin-211, může zlepšit účinnost RIT při léčbě nádory a jiné druhy rakoviny, zejména pokud je léčba zahájena na počátku onemocnění. Tato metoda RIT má také potenciál zabíjet zbývající nádorové buňky, které jsou obvykle odolné vůči chemoterapii a radioaktivní terapii.