Astatin er det sjeldneste elementet på jorden; bare omtrent 25 gram forekommer naturlig på planeten til enhver tid. Dens eksistens ble spådd på 1800-tallet, men ble til slutt oppdaget omtrent 70 år senere. Tiår etter oppdagelsen er det veldig lite kjent om astatin. Faktisk slutter fysikere mange av dens egenskaper – som dens radioaktive egenskaper, ledning og farge – basert på andre medlemmer av halogengruppen.
Historie
Dmitri Mendeleyev , den russiske kjemikeren som i 1869 organiserte elementene i det periodiske systemet som fortsatt brukes i dag, forutsa egenskaper for det ukjente elementet som ville fylle det blanke rommet på det periodiske systemet for element nr. 85, ifølge Peter van der Krogt, en Nederlandsk historiker. Mendeleyev kalte dette ukjente elementet eka-jod på grunn av sin posisjon rett under jod i halogengruppen av elementer.
Da søket etter det nye elementet begynte, ble det publisert flere rapporter om element 85, ifølge en artikkel fra 2010 publisert i Bulletin for the History of Chemistry av Brett F. Thornton og Shawn C. Burdette, forskere i henholdsvis Sverige og USA. Disse rapportene inkluderte påstander om at elementet ikke kunne eksistere, at forskere som fant elementet ikke klarte å isolere det, og at de rapporterte egenskapene var inkonsekvente med tester.
Det er stor tvetydighet om hvem først oppdaget astatine, ifølge Thornton og Burdette. Oppdagelsen kan tilskrives en håndfull forskere, særlig en av følgende grupper.
Den første påstanden om at mysteriumselementet hadde blitt oppdaget var i 1931 av Fred Allison ved Alabama Polytechnic Institute, ifølge Thornton og Burdette. Allison foreslo navnet «alabamine» for det nye radioaktive elementet som han hadde oppdaget. Ettersom ingen andre forskere var i stand til å replikere resultatene hans, og fordi det ble funnet flere feil I utstyret hans fortsatte søket etter det unnvikende elementet. Ikke før ble oppdagelsen imidlertid publisert i noen få studentbøker.
Horia Hulubei og Yvetter Cauchois, forskere ved Så rbonne i Paris, publiserte resultatene av deres oppdagelse av element 85 i 1938. De brukte kjemisk separasjon og publiserte at de fant tre røntgenspektrallinjer for elementet som samsvarte tett med tidligere spådommer. Dessverre forstyrret utbruddet av andre verdenskrig deres forskning så vel som kommunikasjon mellom forskere rundt om i verden.
Den første vellykkede oppdagelsen av astatin var i 1940 av Dale R. Coson, Kenneth Ross Mackenzie og Emilio Segrè , forskere ved University of California Berkeley, ifølge Chemicool. Siden ingen hadde vært i stand til å finne det sjeldne elementet i naturen, produserte denne gruppen forskere det kunstig ved å bombardere vismut-209 med alfapartikler i en partikkelakselerator. Denne reaksjonen skapte astatin-211 samt to frie nøytroner. Elementet var sterkt radioaktivt og ustabilt, noe som førte til navnet astatine fra det greske ordet som betydde «ustabilt.»
Nok en gruppe forskere identifiserte og karakteriserte element 85 uavhengig tidlig på 1940-tallet, ifølge Thornton. og Burdette. Berta Karlik og Traude Bernert rapporterte i 1942 resultatene av studiene, inkludert det foreslåtte navnet «viennium». På grunn av andre verdenskrig ble imidlertid nyhetene holdt innenfor de tyske territoriene, og vitenskapenyheter fra andre regioner i verden ble ikke hentet inn, så Karlik og Bernert var ikke klar over lignende resultater fra Berkeley-gruppen. Da Karlik og Bernert ble gjort oppmerksom på de publiserte resultatene fra gruppen i Berkeley, fortsatte de fortsatt å studere element 85 og tilførte sterkt kunnskapen om forfallskjeden som danner elementet.
Bare fakta
- Atomisk antall (antall protoner i kjernen): 85
- Atomsymbol (på det periodiske elementet): Ved
- Atomvekt (gjennomsnittlig masse av atomet): 210
- Tetthet: ca. 4 gram per kubikkmeter (ca. 7 gram per kubikk cm)
- Fase ved romtemperatur: solid
- Smeltepunkt: 572 grader Fahrenheit (302 grader Celsius)
- Kokepunkt: ukjent
- Antall naturlige isotoper (atomer av samme element med et annet antall nøytroner): minst 30 radioaktive isotoper
- Vanligste isotoper: At-210 (ubetydelig prosent av naturlig overflod), Am-211 (ubetydelig prosentandel av naturlig overflod)
Hvem visste?
- Astatin er oppkalt etter det greske ordet «astatos», som betyr ustabil, ifølge til Jefferson Laboratory.
- Det er bare omtrent 25 gram naturlig forekommende astatin i jordskorpen til enhver tid, i samsvar med g til Chemicool.
- Ifølge Lenntech er astatin det tyngste kjente halogenet.I følge Elemental Matter deler halogenelementer, inkludert astatin, lignende egenskaper; de er ikke-metaller, har lave smelte- og kokepunkter, er sprø når de er faste, har dårlige ledere av varme og elektrisitet, og er diatomiske (molekylene deres inneholder to atomer).
- Astatin er minst reaktivt og har de fleste metalliske egenskapene til ethvert grunnstoff i halogengruppen, ifølge Chemicool.
- Isotopen til astatin med den lengste halveringstiden er astatin-210 med en halveringstid på 8,1 timer, ifølge Jefferson Laboratory.
- Mange fysiske egenskaper til astatin er fremdeles ukjent, inkludert fargen, ifølge en artikkel fra 2013 av D. Scott Wilbur publisert i Nature. Basert på fargemønstrene som er vist av andre medlemmer av halogenfamilien, antas det at astatin er mørk, sannsynligvis nær svart.
- Astatin er sterkt radioaktivt, men gir nesten ingen helse- eller miljøeffekter i det hele tatt pga. dens sjeldenhet og veldig korte halveringstider, ifølge Lenntech. Selv om en kommer i kontakt med det, antas at astatin akkumuleres i skjoldbruskkjertelen på samme måte som jod.
Nåværende forskning
Knappheten på astatin gjør det til et utrolig vanskelig element å studere. Likevel tror noen forskere at astatin kan ha bruk for behandling av kreft. Astatin kan oppføre seg som jod, som har en tendens til å samles i skjoldbruskkjertelen, ifølge Chemistry Explained. Astatin kan også gå til skjoldbruskkjertelen, og strålingen av den kan drepe kreftceller i kjertelen.
I et papir fra 2015 publisert i International Journal of Molecular Sciences, en gruppe franske forskere ledet av Françoise Kraeber-Bodéré beskrive en radioimmunoterapi (RIT) metode for kreftbehandling som bruker radionuklider som avgir enten beta- eller alfapartikler. Astatine-211 er en slik isotop som kan være gunstig for alfa-terapi fordi den har lengre halveringstid enn tradisjonelt brukt vismut-213, og den kan produseres i partikkelakseleratorer. Astatine-211 har blitt studert for denne bruken siden minst 1989, ifølge forfatterne, og har vist seg å ha lovende resultater, inkludert studier med benmargstransplantasjoner hos leukemipasienter, stamcelletransplantasjonsstudier hos mus og i cellegiftbehandlinger med pasienter med hjernesvulster.
Konklusjonene som forskerne nådde viser at bruk av en radioaktiv isotop, slik som astatin-211, kan forbedre RIT-effektiviteten for behandling svulster og andre kreftformer, spesielt hvis behandlingen startes tidlig i sykdommen. Denne metoden for RIT har også potensial til å drepe gjenværende tumorceller som vanligvis er motstandsdyktige mot cellegift og radioaktiv terapi.