Astat

Astat
	polon ← astat → radon
	Wygląd
	czarny
	Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	astat, At, 85; (łac. astatinum)
Grupa, okres, blok	17 (VIIA), 6, p
Stopień utlenienia	±I, III, V, VII
Masa atomowa	[210]
Stan skupienia	stały
Temperatura topnienia	302 °C (przypuszczalna)
Numer CAS	7440-68-8
PubChem	5460479
Właściwości atomowe
Promień; • atomowy; • walencyjny; • van der Waalsa	; 140 pm; 150 pm; 202 pm
Konfiguracja elektronowa	[Xe]6s24f145d106p5
Zapełnienie powłok	2, 8, 18, 32, 18, 7; (wizualizacja powłok)
Elektroujemność; • w skali Paulinga; • w skali Allreda	; 2,2; 1,96
Potencjały jonizacyjne	I 899,0 kJ/mol
Właściwości fizyczne
Ciepło parowania	40 kJ/mol
Przewodność cieplna	1,7 W/(m·K)
Najbardziej stabilne izotopy
Niebezpieczeństwa
	Globalnie zharmonizowany system; klasyfikacji i oznakowania chemikaliów
	Wiarygodne źródła oznakowania tej substancji; według kryteriów GHS są niedostępne.
	Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą; warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Astat (At, łac. astatinum z gr. άστατός 'nietrwały' od ά 'bez' i στατός 'trwały, stały') – promieniotwórczy pierwiastek chemiczny z grupy fluorowców.

Historia odkrycia

Istnienie astatu zostało przewidziane przez Mendelejewa, który nazwał pierwiastek „eka-jodem”. Ponieważ układ okresowy pierwiastków był znany od dawna, uczeni starali się zapełnić lukę w grupie 17, poszukując fluorowca następującego po jodzie. Pierwiastek po raz pierwszy otrzymali Dale Corson, Kenneth MacKenzie i Emilio Segrè na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley w 1940 roku. Bombardowali oni ²⁰⁹Bi cząstkami alfa o energii 23 MeV, otrzymując izotop ²¹¹At^[4]. Metodą tą wytwarza się astat również obecnie. Nazwa pierwiastka pochodzi od greckiego astatos, co znaczy nietrwały.

Właściwości

Ze względu na krótkie czasy życia izotopów astatu (czas połowicznego rozpadu najtrwalszego izotopu to niewiele ponad 8 godzin), wiele właściwości pierwiastka pozostaje bliżej niezbadanych. Wiadomo jednak, że jest on łatwo lotny i rozpuszcza się w niektórych substancjach organicznych. Właściwości astatu zbadane w spektrometrach mas są zbliżone do właściwości pozostałych halogenów, zwłaszcza jodu, przy czym astat wykazuje więcej właściwości metalicznych. Badania teoretyczne sugerują, że pod ciśnieniem atmosferycznym, w odróżnieniu od pozostałych fluorowców, w fazie skondensowanej może on być metalem^[5].

Astat najprawdopodobniej reaguje z wodorem, tworząc astatowodór (HAt), który po uwodnieniu daje kwas astatowodorowy. Reaguje też najpewniej z litowcami, tworząc sole oparte na wiązaniu jonowym, z których może być wyparty przez inne, bardziej reaktywne fluorowce. Potencjał jonizacyjny astatu został dokładnie zmierzony dopiero w 2013 roku i okazał się równy 9,31751 eV^[3].

Otrzymywanie

Astat do badań laboratoryjnych jest otrzymywany poprzez bombardowanie ²⁰⁹Bi cząstkami alfa, czyli jądrami helu. W zależności od energii cząstek, otrzymywane są relatywnie najtrwalsze izotopy ²⁰⁹At – ²¹¹At:

\,_{83}^{209}\mathrm {Bi} +\,_{2}^{4}\mathrm {\alpha } \,\to \ \,_{85}^{211}\mathrm {At} +2\,_{0}^{1}\mathrm {n}

dla cząstek alfa o energii 26 MeV

\,_{83}^{209}\mathrm {Bi} +\,_{2}^{4}\mathrm {\alpha } \,\to \ \,_{85}^{210}\mathrm {At} +3\,_{0}^{1}\mathrm {n}

dla cząstek alfa o energii 40 MeV

\,_{83}^{209}\mathrm {Bi} +\,_{2}^{4}\mathrm {\alpha } \,\to \ \,_{85}^{209}\mathrm {At} +4\,_{0}^{1}\mathrm {n}

dla cząstek alfa o energii 60 MeV.

Zastosowanie

Izotop ²¹¹At, o okresie połowicznego zaniku 7,2 godziny, ma zastosowanie w radioterapii jako emiter cząstek alfa o małym zasięgu, które oddziałują na zmianę nowotworową nie uszkadzając okolicznych zdrowych tkanek.

Izotopy astatu

Trzy izotopy astatu występują w naturalnych szeregach promieniotwórczych: ²¹⁸At w szeregu uranowym, ²¹⁶At w szeregu torowym, zaś ²¹⁹At w szeregu aktynowym. Są to jednak izotopy o bardzo krótkim czasie połowicznego rozpadu, toteż szacuje się, że łączna ilość astatu na Ziemi wynosi w każdej chwili około kilkudziesięciu gramów (objętość 1 łyżeczki do herbaty). Z tego powodu astat trafił do Księgi rekordów Guinnessa jako najrzadszy z występujących naturalnie pierwiastków.

Astat jest homologiem jodu i w przypadku dostania się do organizmu gromadzi się w tarczycy i jajnikach. Dopuszczalne skażenie promieniotwórcze izotopem ²¹¹At zostało ustalone na 0,7 kBq^[6].

Izotopy astatu
Izotop	Czas połowicznego rozpadu	Typ rozpadu
¹⁹⁶At	300 ms	α
¹⁹⁷At	400 ms	α, β⁺ w.e.
¹⁹⁸At	4,9 s	α, β⁺ w.e.
^198mAt	1,5 s	α, β⁺ w.e.
¹⁹⁹At	7 s	α, β⁺ w.e.
²⁰⁰At	43 s	α, β⁺ w.e.
^200mAt	4,3 s	α, β⁺ w.e.
²⁰¹At	1,48 s	α, β⁺ w.e.
²⁰²At	3 min	α, β⁺ w.e.
^202mAt	1,1 s	?
²⁰³At	7,4 min	α, β⁺ w.e.
²⁰⁴At	9,2 min	α, β⁺ w.e.
²⁰⁵At	26,2 min	α, β⁺ w.e.
²⁰⁶At	29,4 min	α, β⁺ w.e.
²⁰⁷At	1,21 h	α, β⁺ w.e.
²⁰⁸At	1,6 h	α, β⁺ w.e.
²⁰⁹At	5,4 h	α, β⁺ w.e.
²¹⁰At	8 h	α, w.e.
²¹¹At	7,2 h	α, w.e.
²¹²At	300 μs	α
^212mAt	120 s	α
²¹³At	0,11 μs	α
²¹⁴At	0,56 μs	α
^214mAt	0,7 μs	α
²¹⁵At	100 μs	α
²¹⁶At	300 μs	α
²¹⁷At	32,3 μs	α
²¹⁸At	1,6 s	α
²¹⁹At	50 s	α

Uwagi

↑ Wartość w nawiasach klamrowych jest liczbą masową najtrwalszego izotopu tego pierwiastka, z uwagi na to, że nie posiada on trwałych izotopów, a tym samym niemożliwe jest wyznaczenie dla niego standardowej względnej masy atomowej. Bezwzględna masa atomowa tego izotopu wynosi: 209,98715 u (210
At).

Przypisy

↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M.W.M. Haynes (red.), wyd. 97, Boca Raton: CRC Press, 2016, s. 4-47, ISBN 978-1-4987-5429-3 (ang.).
↑ ThomasT. Prohaska ThomasT. i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI: 10.1515/pac-2019-0603 (ang.).
↑ ^a ^b Physicists at CERN measure a fundamental property of the rarest element on Earth, CERN, 14 maja 2013 [dostęp 2013-06-14] (ang.).
↑ Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 412. OCLC 839118859.
↑ Andreas Hermann, Roald Hoffmann, N. W. Ashcroft. Condensed Astatine: Monatomic and Metallic. „Phys. Rev. Lett.”. 111 (11), 2013. DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.116404.
↑ Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982. ISBN 83-11-06723-6.

[3] Wartość w nawiasach klamrowych jest liczbą masową najtrwalszego izotopu tego pierwiastka, z uwagi na to, że nie posiada on trwałych izotopów, a tym samym niemożliwe jest wyznaczenie dla niego standardowej względnej masy atomowej. Bezwzględna masa atomowa tego izotopu wynosi: 209,98715 u (210
At).

[CRC-1] CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M.W.M. Haynes (red.), wyd. 97, Boca Raton: CRC Press, 2016, s. 4-47, ISBN 978-1-4987-5429-3 (ang.).

[CIAAW-2] ThomasT. Prohaska ThomasT. i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI: 10.1515/pac-2019-0603 (ang.).

[CERN-4] Physicists at CERN measure a fundamental property of the rarest element on Earth, CERN, 14 maja 2013 [dostęp 2013-06-14] (ang.).

[5] Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 412. OCLC 839118859.

[6] Andreas Hermann, Roald Hoffmann, N. W. Ashcroft. Condensed Astatine: Monatomic and Metallic. „Phys. Rev. Lett.”. 111 (11), 2013. DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.116404.

[7] Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982. ISBN 83-11-06723-6.

[8] Alternatywnie do skandowców zalicza się często nie lutet i lorens, lecz lantan, aktyn oraz hipotetyczny unbiun.

[9] Budowa 8. okresu jest przedmiotem badań teoretycznych i dokładne umiejscowienie pierwiastków tego okresu w ramach układu okresowego jest niepewne.

[2]

[a]

[1]

[3]

[4]

[5]

[6]

[i]

[ii]

Navigation

Nawigacja

Portale tematyczne