Astatiini on harvinaisin alkuaine maapallolla; vain noin 25 grammaa esiintyy luonnollisesti planeetalla milloin tahansa. Sen olemassaolo ennustettiin 1800-luvulla, mutta se löydettiin lopulta noin 70 vuotta myöhemmin. Vuosikymmeniä sen löytämisen jälkeen astatiinista tiedetään hyvin vähän. Fyysikot päättävät monet sen ominaisuuksista – kuten sen radioaktiivisista ominaisuuksista, johtavuudesta ja väristä – muiden halogeeniryhmän jäsenten perusteella.
Historia
Dmitri Mendelejev , Venäjän kemisti, joka vuonna 1869 organisoi elementit jaksolliseen taulukkoon, jota käytetään edelleen, ennusti tuntemattoman elementin ominaisuuksia, jotka täyttävät jaksollisen taulukon tyhjän tilan elementille nro 85, Peter van der Krogt, Hollantilainen historioitsija. Mendelejev nimitti tämän tuntemattoman alkuaineen eka-jodiksi johtuen sen sijainnista suoraan jodin alapuolella halogeeniryhmässä.
Uuden elementin etsinnän alkaessa elementistä 85 julkaistiin useita raportteja tutkijoiden Brett F. Thorntonin ja Shawn C. Burdetten vuonna 2010 julkaiseman Bulletin for the History of Chemistry -lehden julkaiseman artikkelin mukaan. Ruotsissa ja Yhdysvalloissa. Nämä raportit sisälsivät väitteitä siitä, että elementtiä ei voisi olla, että tutkijat, jotka löysivät elementin, eivät pystyneet eristämään sitä ja että ilmoitetut ominaisuudet eivät olleet testien mukaisia.
On paljon epäselvyyttä siitä, kuka löysi ensimmäisen kerran astatiinin Thorntonin ja Burdetten mukaan. Löydön voidaan katsoa johtuvan kourallisesta tutkijasta, etenkin yhdestä seuraavista ryhmistä.
Ensimmäinen väite siitä, että mysteeri-elementti oli löydetty, oli vuonna 1931. Fred Allison Alabaman ammattikorkeakoulusta Thorntonin ja Burdetten mukaan. Allison ehdotti nimeään ”alabamiini” uudelle löydetylle radioaktiiviselle elementille. Koska muut tutkijat eivät kuitenkaan pystyneet toistamaan hänen tuloksiaan, ja koska löydettiin useita vikoja hänen laitteissaan etsittävän elementin etsintä jatkui. Vasta aikaisemmin havainto kuitenkin julkaistiin muutamissa opiskelijaoppaissa.
Tutkijat Horia Hulubei ja Yvetter Cauchois Niin rbonne Pariisissa, julkaisi alkuaineen 85 löytämisen tulokset vuonna 1938. He käyttivät kemiallista erottelua ja julkaisivat löytäneensä elementille kolme röntgenspektrilinjaa, jotka vastasivat läheisesti aikaisempia ennusteita. Valitettavasti toisen maailmansodan puhkeaminen häiritsi heidän tutkimustaan sekä tiedemiesten välistä viestintää ympäri maailmaa.
Ensimmäinen onnistuneesti tunnustettu astatiinin löytö oli vuonna 1940 Dale R.Cosonin, Kenneth Ross Mackenzien ja Emilio Segrèn toimesta. , tutkijat Kalifornian yliopistossa Berkeley, Chemicoolin mukaan. Koska kukaan ei ollut löytänyt harvinaista elementtiä luonnosta, tämä tutkijaryhmä tuotti sen keinotekoisesti pommittamalla vismuttia 209 alfa-hiukkasilla hiukkaskiihdyttimessä. Tämä reaktio loi astatiini-211: n sekä kaksi vapaata neutronia. Alkuosa oli erittäin radioaktiivinen ja epävakaa, mikä johti nimiin astatine kreikkalaisesta sanasta, joka tarkoitti ”epävakaata”.
Vielä yksi tutkijaryhmä tunnisti ja karakterisoi itsenäisesti elementin 85 1940-luvun alussa Thorntonin mukaan. ja Burdette. Berta Karlik ja Traude Bernert kertoivat vuonna 1942 tutkimustensa tuloksista, mukaan lukien ehdotettu nimi ”viennium”. Toisen maailmansodan vuoksi uutisia pidettiin kuitenkin Saksan alueilla, eikä tiedeuutisia muilta maailman alueilta tuotu, joten Karlik ja Bernert eivät tienneet Berkeley-ryhmän vastaavista tuloksista. Kun Karlik ja Bernert saivat tietää Berkeleyn ryhmän julkaisemista tuloksista, he jatkoivat edelleen elementin 85 tutkimista ja lisäsivät suuresti tietoa elementin muodostavasta hajoamisketjusta.
Vain tosiasiat
- Atomiluku (protonien lukumäärä ytimessä): 85
- Atomisymboli (alkuaineiden jaksollisessa taulukossa): At
- Atomipaino (atomin keskimääräinen massa): 210
- Tiheys: noin 4 unssia kuutiometriä kohti (noin 7 grammaa kuutiometriä kohti)
- Vaihe huoneenlämmössä: kiinteä
- Sulamispiste: 576 Fahrenheit-astetta (302 Celsius-astetta)
- Kiehumispiste: tuntematon
- Luonnollisten isotooppien määrä (saman elementin atomeja, joissa on erilainen määrä neutroneja): vähintään 30 radioaktiivista isotooppia
- Yleisimmät isotoopit: At-210 (merkityksetön prosenttiosuus luonnollisesta runsaudesta), Am-211 (vähäinen prosenttiosuus luonnollisesta runsaudesta)
Kuka tiesi?
- Astatiini on nimetty kreikkalaisen sanan ”astatos” mukaan, mikä tarkoittaa epävakaata. Jeffersonin laboratorioon.
- Maapallon kuoressa on kulloinkin vain noin 25 grammaa luonnossa esiintyvää astatiinia, harmoniini g Chemicooliin.
- Lenntechin mukaan astatiini on raskain tunnettu halogeeni.Elemental Matterin mukaan halogeenielementeillä, mukaan lukien astatiini, on samanlaisia ominaisuuksia; ne eivät ole metalleja, niillä on matalat sulamis- ja kiehumispisteet, ne ovat hauraita kiinteinä aineina, heikkoja lämmön ja sähkön johtimia ja diatomia (niiden molekyylit sisältävät kaksi atomia).
- Astatiini on vähiten reaktiivinen ja Chemicoolin mukaan sillä on eniten metallisia ominaisuuksia halogeeniryhmässä.
- Pisimmän puoliintumisajan astatiini-isotooppi on astatiini-210, jonka puoliintumisaika on 8,1 tuntia. Jeffersonin laboratorio.
- Monet astatiinin fysikaaliset ominaisuudet, mukaan lukien sen väri, ovat edelleen tuntemattomia, luontodirektiivissä julkaistun D. Scott Wilburin vuonna 2013 julkaiseman artikkelin mukaan. Muiden halogeeniperheen jäsenten osoittamien värimallien perusteella uskotaan, että astatiini on tumma, todennäköisesti lähellä mustaa.
- Astatiini on erittäin radioaktiivista, mutta sillä ei ole lainkaan terveys- tai ympäristövaikutuksia. sen harvinaisuus ja hyvin lyhyt puoliintumisaika Lenntechin mukaan. Vaikka astatiinin katsotaankin joutuvan kosketuksiin sen kanssa, sen uskotaan kerääntyvän kilpirauhaseen samalla tavoin kuin jodi.
Nykyinen tutkimus
Astatiinin niukkuus tekee siitä uskomattoman vaikea tutkia. Jotkut tutkijat ajattelevat kuitenkin, että astatiinilla voi olla syövän hoidossa. Astatiini voi käyttäytyä jodin tavoin, jolla on taipumusta kerääntyä kilpirauhaseen Chemistry Explainedin mukaan. Astatiini voi myös mennä kilpirauhaseen, ja sen säteily voi tappaa rauhasen syöpäsolut.
Vuonna 2015 julkaisussa International Journal of Molecular Sciences, ranskalaisten tutkijoiden ryhmä, jota johtaa Françoise Kraeber-Bodéré kuvaavat radioimmunoterapiamenetelmää (RIT) syövän hoidossa, jossa käytetään joko beeta- tai alfa-hiukkasia säteileviä radionuklideja. Astatiini-211 on yksi sellainen isotooppi, joka voi olla hyödyllistä alfaterapialle, koska sillä on pidempi puoliintumisaika kuin perinteisesti käytetyllä vismutti-213: lla, ja sitä voidaan tuottaa hiukkaskiihdyttimissä. Astatine-211: tä on tutkittu tähän tarkoitukseen kirjoittajien mukaan ainakin vuodesta 1989 lähtien, ja sillä on osoitettu olevan lupaavia tuloksia, mukaan lukien tutkimukset luuydinsiirroilla leukemiapotilailla, kantasolujen siirto-tutkimukset hiirillä ja kemoterapia potilaiden kanssa aivokasvainten kanssa.
Tutkijoiden päätelmät osoittavat, että radioaktiivisen isotoopin, kuten astatiini-211, käyttö voi parantaa RIT: n tehokkuutta hoidettaessa kasvaimet ja muut syövät, varsinkin jos hoito aloitetaan taudin varhaisessa vaiheessa. Tämä RIT-menetelmä voi myös tappaa jäljellä olevat kasvainsolut, jotka ovat tyypillisesti resistenttejä kemo- ja radioaktiiviselle hoidolle.