About Astatine

Z mniej niż jednym gramem obecnym na Ziemi w dowolnym momencie, radioaktywny astat jest drugim najrzadszym naturalnie występującym pierwiastkiem w układzie okresowym po berkelu i najrzadszym z pierwiastków nietransuranowych. Tylko sześć z 37 znanych izotopów astmu występuje naturalnie; śladowe ilości tych o liczbach atomowych 214-219 są wytwarzane przez rozpadające się łańcuchy cięższych pierwiastków, takich jak frans i polon i / lub istnieją w równowadze z izotopami uranu, toru i neptunu. Jego najbardziej stabilnym izotopem jest 210-At, który ma okres półtrwania 8,1 godziny i rozpada się na polon-210; najmniej stabilny to 213-At, który rozpada się na bizmut-209 już po 125 nanosekundach. Biorąc pod uwagę jego szybki rozpad, okazał się trudny do zbadania. Każda ilość astatyna wystarczająca do utworzenia ciała stałego wyparowałaby natychmiast z jego energii radioaktywnej, więc wiele jego właściwości jest nieznanych lub oszacowanych. Pierwiastek jest ogólnie uważany za członka rodziny halogenów na podstawie obserwowanych właściwości uzyskanych za pomocą spektrometrii mas i eksperymentów ze znacznikami radioaktywnymi z rozcieńczonymi roztworami astatyny; zachowuje się podobnie do jodu, chociaż jest bardziej metaliczny.

Układ okresowy Mendelejewa zawierał puste miejsce pod jodem dla teoretycznego pierwiastka o nazwie „eka-jod”. Późniejsze próby naukowców znalezienia pierwiastka w przyrodzie były bezowocne, a próby jego syntezy w laboratorium obfitowały w fałszywe starty. Fred Allison i jego zespół z Alabama Technical Institute (obecnie Auburn University) byli pierwszymi z serii badaczy błędnie twierdzili, że odkryli nieuchwytny pierwiastek w 1931 roku; po ich zdyskredytowanej „alabaminie” pojawiły się „dakin” Rajendralala De’a, „helvetium” Waltera Mindera oraz „anglo-helvetium” Mittera i Alice Leigh-Smithów. W 1940 roku naukowcom z Berkeley Dale Corson, Kenneth Ross MacKenzie i Emilio Segrè w końcu udało się sztucznie wytworzyć 211-At przez bombardowanie celu rozpylającego bizmut cząstkami alfa w akceleratorze cząstek. Nazwali ten pierwiastek astatos, co oznacza „ nietrwały.” Astat był drugim pierwiastkiem syntetycznym, który został ostatecznie zidentyfikowany, technet został odkryty trzy lata wcześniej przez Segrè i Carlo Perrierów.

Metoda Corsona, MacKenziego i Segre’a jest nadal głównym sposobem syntezy 209-211At; tarcza bizmutowa jest najpierw schładzana w atmosferze azotu, a następnie podgrzewana w celu odparowania śladów innych radioizotopów, umożliwiając destylację astatyny i zebranie jej na zimnym palcu. Kilka związków astatyny zostało zsyntetyzowanych w mikroskopijnych ilościach: oprócz wodoru (kwas wodoru, HAt, który po rozpuszczeniu w wodzie tworzy kwas hydroastatowy), wykazano, że astat wiąże się z innymi halogenkami, srebrem, sodem, palladem, tlenem, siarka, selen, azot, ołów, bor i tellur jako koloidy. Pierwsza energia jonizacji atomu astmy była nieznana do 2013 roku, kiedy naukowcy z CERN wykorzystali spektroskopię laserową do pomiaru jej jako 9,31751 elektronowoltów (eV), co zostało potwierdzone przez kanadyjskie krajowe laboratorium fizyki cząstek i jądrowych TRIUMF.

Astat-211 jest jedynym komercyjnie opłacalnym izotopem pierwiastka, a jego właściwości rozpadu sprawiają, że jest on przydatny jako źródło promieniowania bliskiego zasięgu w ukierunkowanej terapii cząstkami alfa w leczeniu raka. Podobnie jak jod-113, preferencyjnie gromadzi się w tarczycy, ale rozpada się szybciej i emituje tylko cząstki alfa, które mają mniejszą tendencję do migracji do otaczającej tkanki niż cząsteczki beta emitowane przez jod-113.