Astatin er det sjældneste element på jorden; kun ca. 25 gram forekommer naturligt på planeten til enhver tid. Dens eksistens blev forudsagt i 1800erne, men blev endelig opdaget omkring 70 år senere. Årtier efter opdagelsen vides der meget lidt om astatin. Faktisk udleder fysikere mange af dets egenskaber – såsom dets radioaktive egenskaber, ledning og farve – baseret på andre halogengruppemedlemmer.
Historie
Dmitri Mendeleyev , den russiske kemiker, der i 1869 organiserede elementerne i det periodiske system, der stadig bruges i dag, forudsagde egenskaber for det ukendte element, der ville udfylde det tomme rum på det periodiske system for element nr. 85, ifølge Peter van der Krogt, en Hollandsk historiker. Mendeleyev navngav dette ukendte grundstof eka-iod på grund af dets position lige under iod i halogengruppen af grundstoffer.
Da søgningen efter det nye element begyndte, blev der offentliggjort flere rapporter om element 85, ifølge en artikel fra 2010 offentliggjort i Bulletin for the History of Chemistry af Brett F. Thornton og Shawn C. Burdette, forskere i henholdsvis Sverige og USA. Disse rapporter omfattede påstande om, at elementet ikke kunne eksistere, at forskere, der fandt elementet ikke var i stand til at isolere det, og at de rapporterede egenskaber var uforenelige med test.
Der er stor tvetydighed om, hvem først opdaget astatine ifølge Thornton og Burdette. Opdagelsen kunne tilskrives en håndfuld forskere, især en af følgende grupper.
Den første påstand om, at mysteriumselementet var blevet opdaget, var i 1931 af Fred Allison ved Alabama Polytechnic Institute, ifølge Thornton og Burdette. Allison foreslog navnet “alabamin” for det nye radioaktive element, som han havde opdaget. Da ingen andre forskere var i stand til at replikere hans resultater, og fordi der blev fundet flere fejl i sit udstyr fortsatte søgningen efter det undvigende element. Ikke før blev opdagelsen imidlertid offentliggjort i et par studenterbøger.
Horia Hulubei og Yvetter Cauchois, forskere ved Så rbonne i Paris, offentliggjorde resultaterne af deres opdagelse af element 85 i 1938. De brugte kemisk adskillelse og offentliggjorde, at de fandt tre røntgenspektrallinjer for det element, der tæt matchede tidligere forudsigelser. Desværre forstyrrede udbruddet af 2. verdenskrig deres forskning såvel som kommunikation mellem forskere over hele verden.
Den første med succes anerkendte opdagelse af astatin var i 1940 af Dale R. Coson, Kenneth Ross Mackenzie og Emilio Segrè , forskere ved University of California Berkeley, ifølge Chemicool. Da ingen havde været i stand til at finde det sjældne element i naturen, producerede denne gruppe forskere det kunstigt ved at bombardere bismuth-209 med alfapartikler i en partikelaccelerator. Denne reaktion skabte astatin-211 såvel som to frie neutroner. Elementet var meget radioaktivt og ustabilt, hvilket førte til navnet astatine fra det græske ord, der betød “ustabilt.”
Endnu en anden gruppe forskere identificerede og karakteriserede element 85 uafhængigt i begyndelsen af 1940erne ifølge Thornton og Burdette. Berta Karlik og Traude Bernert rapporterede i 1942 resultaterne af deres studier, inklusive det foreslåede navn “viennium”. På grund af WWII blev nyhederne imidlertid holdt inden for de tyske territorier, og videnskabsnyheder fra andre regioner i verden blev ikke bragt ind, så Karlik og Bernert var ikke opmærksomme på lignende resultater fra Berkeley-gruppen. Da Karlik og Bernert blev gjort opmærksom på de offentliggjorte resultater fra gruppen i Berkeley, fortsatte de stadig med at studere element 85 og tilføjede meget til viden om henfaldskæden, der danner elementet.
Bare fakta
- Atomisk antal (antal protoner i kernen): 85
- Atomsymbol (i det periodiske system): Ved
- Atomvægt (atomets gennemsnitlige masse): 210
- Densitet: ca. 4 ounce pr. kubikcentimeter (ca. 7 gram pr. Kubik cm)
- Fase ved stuetemperatur: fast
- Smeltepunkt: 572 grader Fahrenheit (302 grader Celsius)
- Kogepunkt: ukendt
- Antal naturlige isotoper (atomer af det samme element med et andet antal neutroner): mindst 30 radioaktive isotoper
- Mest almindelige isotoper: At-210 (ubetydelig procentdel af naturlig overflod), Am-211 (ubetydelig procentdel af naturlig overflod)
Hvem vidste?
- Astatin er opkaldt efter det græske ord “astatos”, hvilket betyder ustabil ifølge til Jefferson Laboratory.
- Der er kun omkring 25 gram naturligt forekommende astatin i jordskorpen til enhver tid, i overensstemmelse med g til Chemicool.
- Ifølge Lenntech er astatin det tungeste kendte halogen.Ifølge Elemental Matter deler halogenelementer, inklusive astatin, lignende egenskaber; de er ikke-metaller, har lave smelte- og kogepunkter, er skøre, når de er faste, har dårlige ledere af varme og elektricitet og er diatomiske (deres molekyler indeholder to atomer).
- Astatin er den mindst reaktive og har de fleste metalliske egenskaber af ethvert element i halogengruppen ifølge Chemicool.
- Isotopen for astatin med den længste halveringstid er astatin-210 med en halveringstid på 8,1 timer ifølge Jefferson Laboratory.
- Mange astatins fysiske egenskaber er stadig ukendte, inklusive dens farve, ifølge en artikel fra D. Scott Wilbur fra 2013 offentliggjort i Nature. Baseret på de farvemønstre, som andre medlemmer af halogenfamilien viser, antages det, at astatin er mørk, sandsynligvis tæt på sort.
- Astatin er stærkt radioaktiv, men udgør næsten ingen sundhedsmæssige eller miljømæssige virkninger på grund af dens sjældenhed og meget korte halveringstider, ifølge Lenntech. Selvom hvis man kommer i kontakt med det, antages astatin at akkumulere i skjoldbruskkirtlen på samme måde som jod.
Nuværende forskning
Mangel på astatin gør det til en utroligt vanskeligt element at studere. Ikke desto mindre tror nogle forskere, at astatin kan have anvendelser til behandling af kræft. Astatin kan opføre sig som jod, som har tendens til at samle sig i skjoldbruskkirtlen, ifølge Chemistry Explained. Astatin kan også gå til skjoldbruskkirtlen, og dens stråling kan dræbe kræftceller i kirtlen.
I et papir fra 2015 offentliggjort i International Journal of Molecular Sciences led en gruppe franske forskere ledet af Françoise Kraeber-Bodéré beskrive en radioimmunoterapi (RIT) metode til kræftbehandling, der bruger radionuklider, der udsender enten beta- eller alfapartikler. Astatine-211 er en sådan isotop, der kan være gavnlig for alfa-terapi, fordi den har en længere halveringstid end traditionelt brugt bismuth-213, og den kan produceres i partikelacceleratorer. Astatine-211 er ifølge forfatterne blevet undersøgt til denne anvendelse siden mindst 1989 og har vist sig at have lovende resultater, herunder forsøg med knoglemarvstransplantationer hos leukæmipatienter, stamcelletransplantationsundersøgelser hos mus og i kemoterapibehandlinger med patienter med hjernetumorer.
Konklusionerne fra forskerne viser, at brug af en radioaktiv isotop, såsom astatin-211, kan forbedre RIT-effektiviteten til behandling tumorer og andre kræftformer, især hvis behandlingen startes tidligt i sygdommen. Denne metode til RIT har også potentialet til at dræbe resterende tumorceller, der typisk er resistente over for kemo- og radioaktiv terapi.