Astat to najrzadszy pierwiastek na Ziemi; tylko około 25 gramów występuje naturalnie na planecie w danym momencie. Jego istnienie przewidywano w XIX wieku, ale ostatecznie odkryto je około 70 lat później. Dziesięciolecia po jego odkryciu niewiele wiadomo o astacie. Rzeczywiście, fizycy wnioskują wiele z jego właściwości – takich jak właściwości radioaktywne, przewodnictwo i kolor – na podstawie innych członków grupy halogenów.
Historia
Dmitri Mendeleyev , rosyjski chemik, który w 1869 roku zorganizował pierwiastki w układ okresowy, który jest nadal używany do dziś, przewidział właściwości nieznanego pierwiastka, które wypełniłyby puste miejsce w układzie okresowym pierwiastka nr 85, według Petera van der Krogta, Holenderski historyk. Mendelejew nazwał ten nieznany pierwiastek eka-jodem ze względu na jego położenie bezpośrednio pod jodem w grupie pierwiastków halogenowych.
Gdy rozpoczęły się poszukiwania nowego pierwiastka, opublikowano kilka raportów na temat pierwiastka 85, zgodnie z artykułem z 2010 roku opublikowanym w Bulletin for the History of Chemistry przez naukowców Bretta F. Thorntona i Shawna C. Burdettea odpowiednio w Szwecji i Stanach Zjednoczonych. Raporty te zawierały stwierdzenia, że element nie może istnieć, że naukowcy, którzy go znaleźli, nie byli w stanie go wyodrębnić, a zgłoszone właściwości były niezgodne z testami.
Istnieje wiele niejasności co do tego, kto Thornton i Burdette jako pierwszy odkryli astat. Odkrycie można przypisać garstce badaczy, w szczególności jednej z następujących grup.
Pierwsze twierdzenie, że tajemniczy element został odkryty, było w 1931 r. Fred Allison z Alabama Polytechnic Institute, według Thorntona i Burdettea. Allison zasugerował nazwę „alabamina” dla nowego pierwiastka radioaktywnego, który odkrył. Jednak ponieważ żaden inny badacz nie był w stanie powtórzyć jego wyników i ponieważ znaleziono kilka usterek w jego sprzęcie poszukiwania nieuchwytnego elementu kontynuowano. Jednak nie wcześniej, odkrycie zostało opublikowane w kilku podręcznikach dla studentów.
Horia Hulubei i Yvetter Cauchois, badacze z Więc rbonne w Paryżu, opublikowali wyniki odkrycia pierwiastka 85 w 1938 roku. Zastosowali separację chemiczną i opublikowali, że znaleźli trzy rentgenowskie linie widmowe dla pierwiastka, które ściśle odpowiadały wcześniejszym przewidywaniom. Niestety, wybuch II wojny światowej zakłócił ich badania, a także komunikację między naukowcami na całym świecie.
Pierwszym z powodzeniem uznanym odkryciem astaty było w 1940 roku Dale R. Coson, Kenneth Ross Mackenzie i Emilio Segrè , naukowcy z University of California Berkeley, według Chemicool. Ponieważ nikt nie był w stanie znaleźć tego rzadkiego pierwiastka w naturze, ta grupa naukowców sztucznie go wytworzyła, bombardując bizmut-209 cząstkami alfa w akceleratorze cząstek. Ta reakcja stworzyła astat-211 oraz dwa wolne neutrony. Pierwiastek był wysoce radioaktywny i niestabilny, co doprowadziło do nazwy astat od greckiego słowa oznaczającego „niestabilny”.
Jeszcze inna grupa badaczy niezależnie zidentyfikowała i scharakteryzowała pierwiastek 85 na początku lat czterdziestych XX wieku, według Thorntona i Burdette. Berta Karlik i Traude Bernert w 1942 roku podali wyniki swoich badań, w tym proponowaną nazwę „viennium”. Jednak z powodu II wojny światowej wiadomości były trzymane na terenach niemieckich, a wiadomości naukowe z innych regionów świata nie docierały, więc Karlik i Bernert nie wiedzieli o podobnych wynikach z grupy Berkeley. Kiedy Karlik i Bernert dowiedzieli się o opublikowanych wynikach grupy w Berkeley, nadal badali pierwiastek 85 i znacznie wzbogacili wiedzę o łańcuchu rozpadu, który tworzy ten pierwiastek.
Tylko fakty
- Liczba atomowa (liczba protonów w jądrze): 85
- Symbol atomowy (w układzie okresowym pierwiastków): przy
- Masa atomowa (średnia masa atomu): 210
- Gęstość: około 4 uncje na cal sześcienny (w przybliżeniu 7 gramów na cm sześcienny)
- Faza w temperaturze pokojowej: ciało stałe
- Temperatura topnienia: 576 stopni Fahrenheita (302 stopnie Celsjusza)
- Temperatura wrzenia: nieznana
- Liczba naturalnych izotopów (atomy tego samego pierwiastka z różną liczbą neutronów): co najmniej 30 izotopów promieniotwórczych
- Najpopularniejsze izotopy: At-210 (znikomy procent naturalnej obfitości), Am-211 (znikomy procent naturalnej obfitości)
Kto wiedział?
- Astatine pochodzi od greckiego słowa „astatos”, co oznacza niestabilny do Jefferson Laboratory.
- W skorupie ziemskiej jest tylko około 25 gramów naturalnie występującego astatyny w dowolnym momencie, zgodnie g do Chemicool.
- Według Lenntech, astat jest najcięższym znanym halogenem.Według Elemental Matter pierwiastki halogenowe, w tym astat, mają podobne właściwości; są niemetalami, mają niską temperaturę topnienia i wrzenia, są kruche w stanie stałym, słabo przewodzą ciepło i elektryczność oraz są dwuatomowe (ich cząsteczki zawierają dwa atomy).
- Astatyna jest najmniej reaktywna i według Chemicool ma najbardziej metaliczne właściwości spośród wszystkich pierwiastków z grupy halogenów.
- Izotopem astatyny o najdłuższym okresie półtrwania jest astat-210 z okresem półtrwania 8,1 godziny, zgodnie z Jefferson Laboratory.
- Wiele fizycznych właściwości astatyny jest wciąż nieznanych, w tym jego kolor, zgodnie z artykułem D. Scotta Wilbura z 2013 roku opublikowanym w Nature. Opierając się na wzorach kolorów przedstawionych przez innych członków rodziny halogenów, uważa się, że astat jest ciemny, prawdopodobnie zbliżony do czerni.
- Astatyna jest silnie radioaktywna, ale nie ma prawie żadnego wpływu na zdrowie i środowisko z powodu jego rzadkość i bardzo krótkie okresy półtrwania, według Lenntech. Chociaż jeśli ktoś wejdzie z nim w kontakt, uważa się, że astat gromadzi się w tarczycy podobnie jak jod.
Aktualne badania
Niedobór astatyny sprawia, że niezwykle trudny do zbadania element. Niemniej jednak niektórzy badacze uważają, że astat może mieć zastosowanie w leczeniu raka. Według Chemistry Explained, astat może zachowywać się jak jod, który ma tendencję do gromadzenia się w tarczycy. Astat może również dostać się do tarczycy, a jego promieniowanie może zabić komórki rakowe w gruczole.
W artykule z 2015 roku opublikowanym w International Journal of Molecular Sciences, grupa francuskich naukowców pod kierownictwem Françoise Kraeber-Bodéré opisują metodę radioimmunoterapii (RIT) terapii raka, która wykorzystuje radionuklidy, które emitują cząstki beta lub alfa. Astat-211 jest jednym z takich izotopów, który może być korzystny w terapii alfa, ponieważ ma dłuższy okres półtrwania niż tradycyjnie stosowany bizmut-213 i może być wytwarzany w akceleratorach cząstek. Astat-211 był badany pod kątem tego zastosowania od co najmniej 1989 r., Według autorów, i wykazał obiecujące wyniki, w tym badania z przeszczepami szpiku kostnego u pacjentów z białaczką, badania nad przeszczepami komórek macierzystych u myszy oraz w chemioterapii u pacjentów. z guzami mózgu.
Wnioski wyciągnięte przez naukowców pokazują, że użycie radioaktywnego izotopu, takiego jak astat-211, może poprawić skuteczność RIT w leczeniu guzy i inne nowotwory, zwłaszcza jeśli leczenie rozpoczęto we wczesnym stadium choroby. Ta metoda RIT może również zabić pozostałe komórki nowotworowe, które są zwykle oporne na chemioterapię i terapię radioaktywną.