Astatin är det sällsynta elementet på jorden; endast cirka 25 gram förekommer naturligt på planeten vid varje given tidpunkt. Dess existens förutspåddes på 1800-talet, men upptäcktes slutligen cirka 70 år senare. Årtionden efter upptäckten är mycket lite känt om astatin. Faktiskt drar fysiker många av dess egenskaper – såsom dess radioaktiva egenskaper, ledning och färg – baserat på andra halogengruppmedlemmar.
Historia
Dmitri Mendeleyev , den ryska kemisten som 1869 organiserade elementen i det periodiska systemet som fortfarande används idag, förutspådde egenskaperna hos det okända elementet som skulle fylla det tomma utrymmet i det periodiska systemet för element nr 85, enligt Peter van der Krogt, en Holländsk historiker. Mendeleyev namngav detta okända element eka-jod på grund av dess position direkt under jod i halogengruppen av element.
När sökandet efter det nya elementet började publicerades flera rapporter om element 85, enligt en artikel från 2010 som publicerades i Bulletin for the History of Chemistry av Brett F. Thornton och Shawn C. Burdette, forskare. i Sverige respektive USA. Dessa rapporter inkluderade påståenden om att elementet inte kunde existera, att forskare som hittade elementet inte kunde isolera det och att de rapporterade egenskaperna var oförenliga med tester.
Det råder stor tvetydighet om vem först upptäckte astatin, enligt Thornton och Burdette. Upptäckten kunde tillskrivas en handfull forskare, framför allt en av följande grupper.
Det första påståendet att mysteriumselementet hade upptäckts var 1931 av Fred Allison vid Alabama Polytechnic Institute, enligt Thornton och Burdette. Allison föreslog namnet ”alabamin” för det nya radioaktiva elementet som han hade upptäckt. Men eftersom inga andra forskare kunde replikera hans resultat, och eftersom flera fel hittades i sin utrustning fortsatte sökandet efter det svårfångade elementet. Inte tidigare publicerades dock upptäckten i några studentböcker.
Horia Hulubei och Yvetter Cauchois, forskare vid Så rbonne i Paris, publicerade resultaten av deras upptäckt av element 85 1938. De använde kemisk separation och publicerade att de hittade tre röntgenspektrallinjer för grundämnet som matchade tidigare förutsägelser. Tyvärr störde utbrottet av andra världskriget deras forskning och kommunikation mellan forskare runt om i världen.
Den första framgångsrikt erkända upptäckten av astatin var 1940 av Dale R. Coson, Kenneth Ross Mackenzie och Emilio Segrè , forskare vid University of California Berkeley, enligt Chemicool. Eftersom ingen hade kunnat hitta det sällsynta elementet i naturen producerade denna grupp forskare det artificiellt genom att bombardera vismut-209 med alfapartiklar i en partikelaccelerator. Denna reaktion skapade astatin-211 liksom två fria neutroner. Elementet var mycket radioaktivt och instabilt, vilket ledde till namnet astatine från det grekiska ordet som betydde ”instabil.”
Ytterligare en grupp forskare identifierade och karakteriserade element 85 oberoende i början av 1940-talet, enligt Thornton och Burdette. Berta Karlik och Traude Bernert rapporterade 1942 resultaten av sina studier, inklusive det föreslagna namnet ”viennium”. Men på grund av andra världskriget hölls nyheterna inom de tyska territorierna, och vetenskapliga nyheter från andra regioner i världen fördes inte in, så Karlik och Bernert kände inte till liknande resultat från Berkeley-gruppen. När Karlik och Bernert blev medvetna om de publicerade resultaten från gruppen i Berkeley, fortsatte de fortfarande att studera element 85 och ökade kraftigt till kunskapen om förfallskedjan som bildar elementet.
Bara fakta
- Atomnummer (antal protoner i kärnan): 85
- Atomsymbol (på det periodiska elementet): At
- Atomvikt (atomens genomsnittliga massa): 210
- Densitet: cirka 4 uns per kubikcentimeter (ungefär 7 gram per kubik cm)
- Fas vid rumstemperatur: fast
- Smältpunkt: 576 grader Fahrenheit (302 grader Celsius)
- Kokpunkt: okänd
- Antal naturliga isotoper (atomer av samma element med olika antal neutroner): minst 30 radioaktiva isotoper
- Vanligaste isotoper: At-210 (försumbar procent av naturligt överflöd) Am-211 (försumbar procent av naturligt överflöd)
Vem visste?
- Astatin är uppkallat efter det grekiska ordet ”astatos”, vilket betyder instabil enligt till Jefferson Laboratory.
- Det finns bara cirka 25 gram naturligt förekommande astatin i jordskorpan vid varje given tidpunkt, enligt g till Chemicool.
- Enligt Lenntech är astatin den tyngsta kända halogenen.Enligt Elemental Matter har halogenelement, inklusive astatin, liknande egenskaper; de är icke-metaller, har låga smält- och kokpunkter, är spröda när de är fasta, har dåliga ledare för värme och elektricitet och är diatomiska (deras molekyler innehåller två atomer).
- Astatin är minst reaktivt och har de flesta metalliska egenskaperna för alla element i halogengruppen, enligt Chemicool.
- Isotopen hos astatin med den längsta halveringstiden är astatin-210 med en halveringstid på 8,1 timmar, enligt Jefferson Laboratory.
- Många fysikaliska egenskaper hos astatin är fortfarande okända, inklusive dess färg, enligt en artikel från D. Scott Wilbur från 2013 som publicerades i Nature. Baserat på de färgmönster som andra medlemmar av halogenfamiljen visar antas att astatin är mörk, troligen nära svart.
- Astatin är mycket radioaktivt men har nästan ingen hälso- eller miljöeffekter alls på grund av dess sällsynthet och mycket korta halveringstider, enligt Lenntech. Även om man kommer i kontakt med det, antas astatin ackumuleras i sköldkörteln på samma sätt som jod.
Aktuell forskning
Brist på astatin gör det till en otroligt svårt att studera. Ändå tror vissa forskare att astatin kan ha användningar vid behandling av cancer. Astatin kan bete sig som jod, som tenderar att samlas i sköldkörteln, enligt Chemistry Explained. Astatin kan också gå till sköldkörteln, och dess strålning kan döda cancerceller i körteln.
I en artikel från 2015 publicerad i International Journal of Molecular Sciences ledde en grupp franska forskare under ledning av Françoise Kraeber-Bodéré beskriva en radioimmunoterapi (RIT) metod för cancerterapi som använder radionuklider som avger antingen beta- eller alfapartiklar. Astatin-211 är en sådan isotop som kan vara till nytta för alfa-terapi eftersom den har en längre halveringstid än traditionellt använt vismut-213, och den kan produceras i partikelacceleratorer. Astatine-211 har studerats för denna användning sedan åtminstone 1989, enligt författarna, och har visat sig ha lovande resultat, inklusive studier med benmärgstransplantationer hos leukemipatienter, stamcellstransplantationsstudier på möss och kemoterapibehandlingar med patienter med hjärntumörer.
Forskarnas slutsatser visar att användning av en radioaktiv isotop, såsom astatin-211, kan förbättra RIT-effektiviteten för behandling tumörer och andra cancerformer, särskilt om behandlingen påbörjas tidigt i sjukdomen. Denna metod för RIT har också potential att döda återstående tumörceller som typiskt är resistenta mot kemo- och radioaktiv terapi.