Astatin ist das seltenste Element auf der Erde. Zu jedem Zeitpunkt kommen auf dem Planeten auf natürliche Weise nur ungefähr 25 Gramm vor. Seine Existenz wurde im 19. Jahrhundert vorhergesagt, aber schließlich etwa 70 Jahre später entdeckt. Jahrzehnte nach seiner Entdeckung ist nur sehr wenig über Astatin bekannt. In der Tat schließen Physiker viele seiner Eigenschaften – wie seine radioaktiven Eigenschaften, Leitfähigkeit und Farbe – basierend auf anderen Mitgliedern der Halogengruppe ab.
Geschichte
Dmitri Mendeleyev Der russische Chemiker, der 1869 die Elemente in das heute noch verwendete Periodensystem einordnete, sagte Eigenschaften des unbekannten Elements voraus, die die Lücke im Periodensystem für Element Nr. 85 füllen würden, so Peter van der Krogt, a Niederländischer Historiker. Mendeleyev nannte dieses unbekannte Element eka-Jod aufgrund seiner Position direkt unter Jod in der Halogengruppe der Elemente.
Als die Suche nach dem neuen Element begann, wurden mehrere Berichte über Element 85 veröffentlicht, wie aus einem Artikel von 2010 hervorgeht, der von Brett F. Thornton und Shawn C. Burdette, Forschern, im Bulletin for the History of Chemistry veröffentlicht wurde in Schweden bzw. den Vereinigten Staaten. Diese Berichte enthielten Behauptungen, dass das Element nicht existieren konnte, dass Forscher, die das Element fanden, es nicht isolieren konnten und dass die gemeldeten Eigenschaften nicht mit Tests übereinstimmten.
Es besteht große Unklarheit darüber, wer Thornton und Burdette entdeckten erstmals Astatin. Die Entdeckung konnte einer Handvoll Forschern zugeschrieben werden, insbesondere einer der folgenden Gruppen.
Die erste Behauptung, das mysteriöse Element sei entdeckt worden, war 1931 von Fred Allison vom Alabama Polytechnic Institute, so Thornton und Burdette. Allison schlug den Namen „Alabamin“ für das neue radioaktive Element vor, das er entdeckt hatte. Da jedoch keine anderen Forscher in der Lage waren, seine Ergebnisse zu replizieren, und weil mehrere Fehler gefunden wurden In seiner Ausrüstung wurde die Suche nach dem schwer fassbaren Element fortgesetzt. Erst zuvor wurde die Entdeckung jedoch in einigen Lehrbüchern für Schüler veröffentlicht.
Horia Hulubei und Yvetter Cauchois, Forscher an der So rbonne in Paris veröffentlichte 1938 die Ergebnisse ihrer Entdeckung des Elements 85. Sie verwendeten die chemische Trennung und veröffentlichten, dass sie drei Röntgenspektrallinien für das Element fanden, die den vorherigen Vorhersagen sehr nahe kamen. Leider störte der Ausbruch des Zweiten Weltkriegs ihre Forschung sowie die Kommunikation zwischen Wissenschaftlern auf der ganzen Welt.
Die erste erfolgreich erkannte Entdeckung von Astat erfolgte 1940 durch Dale R. Coson, Kenneth Ross Mackenzie und Emilio Segrè , Forscher an der University of California in Berkeley, laut Chemicool. Da niemand das seltene Element in der Natur finden konnte, stellte diese Gruppe von Wissenschaftlern es künstlich her, indem sie Wismut-209 mit Alpha-Partikeln in einem Teilchenbeschleuniger bombardierte. Diese Reaktion erzeugte Astatin-211 sowie zwei freie Neutronen. Das Element war hochradioaktiv und instabil, was zu dem Namen Astatine aus dem griechischen Wort führte, das „instabil“ bedeutete.
Eine weitere Gruppe von Forschern identifizierte und charakterisierte Element 85 in den frühen 1940er Jahren unabhängig, so Thornton und Burdette. Berta Karlik und Traude Bernert berichteten 1942 über die Ergebnisse ihrer Studien, einschließlich des vorgeschlagenen Namens „Wien“. Aufgrund des Zweiten Weltkriegs wurden die Nachrichten jedoch innerhalb der deutschen Gebiete aufbewahrt, und es wurden keine wissenschaftlichen Nachrichten aus anderen Regionen der Welt veröffentlicht, sodass Karlik und Bernert keine ähnlichen Ergebnisse der Berkeley-Gruppe bekannt waren. Als Karlik und Bernert auf die veröffentlichten Ergebnisse der Gruppe in Berkeley aufmerksam gemacht wurden, untersuchten sie weiterhin Element 85 und trugen wesentlich zum Wissen über die Zerfallskette bei, die das Element bildet.
Nur die Fakten
- Ordnungszahl (Anzahl der Protonen im Kern): 85
- Atomsymbol (im Periodensystem der Elemente): Bei
- Atomgewicht (durchschnittliche Masse des Atoms): 210
- Dichte: ungefähr 4 Unzen pro Kubikzoll (ungefähr) 7 Gramm pro Kubikzentimeter)
- Phase bei Raumtemperatur: fest
- Schmelzpunkt: 572 Grad Fahrenheit (302 Grad Celsius)
- Siedepunkt: unbekannt
- Anzahl natürlicher Isotope (Atome desselben Elements mit unterschiedlicher Anzahl von Neutronen): mindestens 30 radioaktive Isotope
- Häufigste Isotope: At-210 (vernachlässigbarer Prozentsatz der natürlichen Häufigkeit), Am-211 (vernachlässigbarer Prozentsatz der natürlichen Häufigkeit)
Wer wusste das?
- Astatin ist nach dem griechischen Wort „Astatos“ benannt, was laut „instabil“ bedeutet an das Jefferson Laboratory.
- Es gibt zu einem bestimmten Zeitpunkt nur etwa 25 Gramm natürlich vorkommendes Astat in der Erdkruste g nach Chemicool.
- Laut Lenntech ist Astatin das schwerste bekannte Halogen.Nach Elemental Matter haben Halogenelemente, einschließlich Astatin, ähnliche Eigenschaften; Sie sind Nichtmetalle, haben niedrige Schmelz- und Siedepunkte, sind im festen Zustand spröde, leiten Wärme und Elektrizität schlecht und sind zweiatomig (ihre Moleküle enthalten zwei Atome).
- Astatin ist am wenigsten reaktiv und hat laut Chemicool die metallischsten Eigenschaften aller Elemente in der Halogengruppe.
- Das Isotop von Astatin mit der längsten Halbwertszeit ist Astatin-210 mit einer Halbwertszeit von 8,1 Stunden Jefferson Laboratory.
- Viele physikalische Eigenschaften von Astat sind noch unbekannt, einschließlich seiner Farbe. Dies geht aus einem Artikel von D. Scott Wilbur aus dem Jahr 2013 hervor, der in Nature veröffentlicht wurde. Basierend auf den Farbmustern, die von anderen Mitgliedern der Halogenfamilie gezeigt wurden, wird angenommen, dass Astatin dunkel ist, wahrscheinlich in der Nähe von Schwarz.
- Astatin ist hochradioaktiv, hat jedoch aufgrund von nahezu keinen gesundheitlichen oder ökologischen Auswirkungen seine Seltenheit und sehr kurze Halbwertszeiten, so Lenntech. Obwohl, wenn man damit in Kontakt kommt, angenommen wird, dass sich Astatin ähnlich wie Jod in der Schilddrüse ansammelt.
Aktuelle Forschung
Die Knappheit an Astat macht es zu einem unglaublich schwer zu studierendes Element. Dennoch glauben einige Forscher, dass Astatin bei der Behandlung von Krebs Verwendung finden könnte. Astatin kann sich wie Jod verhalten, das sich laut Chemistry Explained in der Schilddrüse ansammelt. Astatin kann auch in die Schilddrüse gelangen, und seine Strahlung könnte Krebszellen in der Drüse abtöten.
In einem im International Journal of Molecular Sciences veröffentlichten Artikel aus dem Jahr 2015 hat eine Gruppe französischer Forscher unter der Leitung von Françoise Kraeber-Bodéré beschreiben eine Radioimmuntherapie (RIT) -Methode der Krebstherapie, bei der Radionuklide verwendet werden, die entweder Beta- oder Alpha-Partikel emittieren. Astatin-211 ist ein solches Isotop, das für die Alpha-Therapie von Vorteil sein könnte, da es eine längere Halbwertszeit als traditionell verwendetes Wismut-213 hat und in Teilchenbeschleunigern hergestellt werden kann. Astatine-211 wurde nach Angaben der Autoren seit mindestens 1989 für diese Anwendung untersucht und hat vielversprechende Ergebnisse gezeigt, darunter Studien mit Knochenmarktransplantationen bei Leukämiepatienten, Stammzelltransplantationsstudien an Mäusen und Chemotherapie-Behandlungen mit Patienten mit Hirntumoren.
Die Schlussfolgerungen der Forscher zeigen, dass die Verwendung eines radioaktiven Isotops wie Astatin-211 die RIT-Effizienz bei der Behandlung verbessern kann Tumoren und andere Krebsarten, insbesondere wenn die Behandlung früh in der Krankheit begonnen wird. Diese Methode der RIT hat auch das Potenzial, verbleibende Tumorzellen abzutöten, die typischerweise gegen Chemotherapie und radioaktive Therapie resistent sind