À propos de l’Astatine

Avec moins d’un gramme présent sur terre à un moment donné, l’astatine radioactive est le deuxième élément naturel le plus rare du tableau périodique après le berkelium, et le plus rare des éléments non transuraniens. Seuls six des 37 isotopes connus de l’astatine sont naturels; des traces de ceux avec des numéros atomiques 214-219 sont produites par des chaînes de désintégration d’éléments plus lourds comme le francium et le polonium et / ou existent en équilibre avec les isotopes de l’uranium, du thorium et du neptunium. Son isotope le plus stable est le 210-At, qui a une demi-vie de 8,1 heures et se désintègre en polonium-210; le moins stable est le 213-At, qui se désintègre en bismuth-209 après seulement 125 nanosecondes. Compte tenu de sa décomposition rapide, l’élément s’est avéré difficile à étudier. Toute quantité d’astatine suffisante pour constituer un solide se vaporiserait instantanément de son énergie radioactive, tant de ses propriétés sont soit inconnues, soit estimées. L’élément est généralement considéré comme un membre de la famille des halogènes sur la base des propriétés observées obtenues par spectrométrie de masse et expériences de traceurs radioactifs avec des solutions diluées d’astatine; il se comporte de la même manière que l’iode, bien qu’il soit plus métallique.

Le tableau périodique de Mendeleev contenait un espace vide sous l’iode pour un élément théorique appelé «eka-iodine». Les tentatives ultérieures des scientifiques pour trouver l’élément dans la nature ont été infructueuses, et la quête pour le synthétiser en laboratoire a été semée de faux départs. Fred Allison et son équipe de l’Alabama Technical Institute (aujourd’hui Université Auburn) ont été les premiers d’une série de chercheurs de prétendre à tort la découverte de l’élément insaisissable en 1931; leur « alabamine » discréditée a été suivie par le « dakin » de Rajendralal De, « l’helvetium » de Walter Minder et « l’anglo-helvetium » de Mitter et Alice Leigh-Smith. En 1940, les scientifiques de Berkeley Dale Corson, Kenneth Ross MacKenzie et Emilio Segrè ont finalement réussi à produire artificiellement du 211-At en bombardant une cible de pulvérisation de bismuth avec des particules alpha dans un accélérateur de particules. Ils ont nommé l’élément astatine du grec astatos, ce qui signifie  » instable. » L’astatine a été le deuxième élément synthétique à être identifié de manière concluante, le technétium ayant été découvert par Segrè et Carlo Perrier trois ans plus tôt.

La méthode de Corson, MacKenzie et Segre est toujours le principal moyen de synthèse de 209-211At; la cible de bismuth est d’abord refroidie sous azote puis chauffée pour vaporiser des traces d’autres radio-isotopes, permettant à l’astatine d’être distillée et collectée sur un doigt froid. Plusieurs composés de l’astatine ont été synthétisés en quantités microscopiques: en plus de l’hydrogène (hydrogène astatide, HAt, qui forme de l’acide hydroastatique lorsqu’il est dissous dans l’eau), il a été démontré que l’astatine se lie aux autres halogénures, l’argent, le sodium, le palladium, l’oxygène, le soufre, le sélénium, l’azote, le plomb, le bore et le tellure, sous forme de colloïde. La première énergie d’ionisation de l’atome d’astatine était inconnue jusqu’en 2013, lorsque les scientifiques du CERN ont utilisé la spectroscopie laser pour la mesurer comme 9,31751 électron-volts (eV), ce qui a été confirmé par le laboratoire national canadien de physique des particules et nucléaire TRIUMF.

L’astatine-211 est le seul isotope commercialement viable de l’élément, ses propriétés de désintégration le rendant utile comme source de rayonnement à courte portée pour la thérapie ciblée par particules alpha dans le traitement du cancer. Comme l’iode-113, il s’accumule préférentiellement dans la glande thyroïde, mais il se désintègre plus rapidement et n’émet que des particules alpha qui ont moins tendance à migrer vers les tissus environnants que les particules bêta émises par l’iode 113.