Over Astatine
Met minder dan één gram per keer aanwezig op aarde, is radioactief Astatine is het tweede zeldzaamste natuurlijk voorkomende element op het periodiek systeem na berkelium, en het zeldzaamste van de niet-transurane elementen. Slechts zes van de 37 bekende isotopen van astatine komen van nature voor; sporenhoeveelheden van degenen met atoomnummers 214-219 worden geproduceerd via vervalketens van zwaardere elementen zoals francium en polonium en / of bestaan in evenwicht met isotopen van uranium, thorium en neptunium. Zijn meest stabiele isotoop is 210-At, die een halfwaardetijd van 8,1 uur heeft en vervalt tot polonium-210; de minst stabiele is 213-At, die na slechts 125 nanoseconden vervalt tot het bismut-209. Gezien het snelle verval, is het element moeilijk te bestuderen gebleken. Elke hoeveelheid astatine die voldoende is om een vaste stof te vormen, zou onmiddellijk verdampen door zijn radioactieve energie, dus veel van zijn eigenschappen zijn onbekend of geschat. Het element wordt algemeen beschouwd als een lid van de halogeenfamilie op basis van waargenomen eigenschappen verkregen via massaspectrometrie en radioactieve tracerexperimenten met verdunde astatine-oplossingen; het gedraagt zich op dezelfde manier als jodium, hoewel het meer metallisch is.
Mendelejevs periodiek systeem bevatte een lege plek onder jodium voor een theoretisch element genaamd eka-jodium. De daaropvolgende pogingen van wetenschappers om het element in de natuur te vinden waren vruchteloos en de zoektocht om het in het laboratorium te synthetiseren was beladen met valse starts. Fred Allison en zijn team van het Alabama Technical Institute (nu Auburn University) waren de eersten in een reeks onderzoekers om ten onrechte te beweren dat het ongrijpbare element in 1931 was ontdekt; hun in diskrediet gebrachte “alabamine” werd gevolgd door Rajendralal De’s “dakin”, Walter Minder’s “helvetium” en Mitter en Alice Leigh-Smith’s “anglo-helvetium.” In 1940 waren Berkeley-wetenschappers Dale Corson, Kenneth Ross MacKenzie en Emilio Segrè er eindelijk in geslaagd om 211-At kunstmatig te produceren door een bismut-sputterend doelwit te bombarderen met alfadeeltjes in een deeltjesversneller. Ze noemden het element astatine van het Griekse astatos, wat betekent ” onstabiel. ” Astatine was het tweede synthetische element dat definitief werd geïdentificeerd, aangezien technetium drie jaar eerder door Segrè en Carlo Perrier was ontdekt.
De methode van Corson, MacKenzie en Segre is nog steeds het belangrijkste middel om 209-211At te synthetiseren; het bismutdoel wordt eerst afgekoeld onder stikstof en vervolgens verwarmd om sporen van andere radio-isotopen te verdampen, waardoor het astatine kan worden gedestilleerd en verzameld op een koude vinger. Verschillende verbindingen van astatine zijn in microscopisch kleine hoeveelheden gesynthetiseerd: naast waterstof (waterstofastatide, HAt, dat hydroastatisch zuur vormt wanneer het in water wordt opgelost), is aangetoond dat astatine zich bindt aan de andere halogeniden, zilver, natrium, palladium, zuurstof, zwavel, seleen, stikstof, lood, boor en telluur, als colloïde. De eerste ionisatie-energie van het astatine-atoom was onbekend tot 2013, toen CERN-wetenschappers laserspectroscopie gebruikten om het te meten als 9,31751 elektronenvolt (eV), wat werd bevestigd door het Canadese nationale laboratorium voor deeltjes- en kernfysica TRIUMF.
Astatine-211 is de enige commercieel levensvatbare isotoop van het element, waardoor het door zijn verveleigenschappen bruikbaar is als stralingsbron op korte afstand voor gerichte alfadeeltjestherapie bij de behandeling van kanker. Net als jodium-113 hoopt het zich bij voorkeur op in de schildklier, maar het vervalt sneller en zendt alleen alfadeeltjes uit die minder de neiging hebben om naar het omringende weefsel te migreren dan de bètadeeltjes die worden uitgestoten door jodium-113.
