Астатин - самый редкий элемент на Земле; только приблизительно 25 граммов происходят естественно на планете в любой момент времени. Его существование было предсказано в 1800-х годах, но, наконец, было обнаружено около 70 лет спустя. Спустя десятилетия после его открытия очень мало известно об астате. Действительно, физики выводят многие из его свойств - таких как его радиоактивные свойства, проводимость и цвет - на основе других членов галогеновой группы.
История
Дмитрий Менделеев, русский химик, который в 1869 году организовал элементы в периодическую таблицу, которая используется до сих пор, предсказал свойства неизвестного элемента, который заполнил бы пустое пространство в периодической таблице для элемента № 85, согласно Петеру ван дер Крогту голландский историк. Менделеев назвал этот неизвестный элемент эка-йодом из-за его положения непосредственно под йодом в галогеновой группе элементов.
Когда начался поиск нового элемента, было опубликовано несколько отчетов об элементе 85, согласно статье Бретта Ф. Торнтона и Шона С. Бердетта, исследователей из Швеции и США, опубликованной в «Бюллетене истории химии» за 2010 год. соответственно. Эти отчеты включали утверждения о том, что элемент не может существовать, что исследователи, обнаружившие элемент, не смогли его изолировать, и что сообщенные свойства не соответствуют тестам.
По словам Торнтона и Бурдетт, существует много неясностей относительно того, кто впервые открыл астатин. Открытие может быть приписано горстке исследователей, прежде всего одной из следующих групп.
Horia Hulubei и Yvetter Cauchois, исследователи из Сорбонны в Париже, опубликовали результаты своего открытия элемента 85 в 1938 году. Они использовали химическое разделение и опубликовали, что они нашли три рентгеновские спектральные линии для элемента, которые близко соответствовали предыдущим предсказаниям. К сожалению, начало Второй мировой войны нарушило их исследования, а также связь между учеными всего мира.
Первое успешно признанное открытие астатина было сделано в 1940 году Дейлом Р. Козоном, Кеннетом Россом Маккензи и Эмилио Сегре, исследователями из Калифорнийского университета в Беркли, согласно Chemicool. Поскольку никто не смог найти редкий элемент в природе, эта группа ученых искусственно произвела его, бомбардируя висмут-209 альфа-частицами в ускорителе частиц. Эта реакция создала астатин-211, а также два свободных нейтрона. Элемент был очень радиоактивным и нестабильным, что привело к названию астатин от греческого слова, означающего «нестабильный».
Еще одна группа исследователей независимо друг от друга идентифицировала и охарактеризовала элемент 85 в начале 1940-х годов, согласно Торнтону и Бурдетту. Берта Карлик и Трауд Бернерт в 1942 году сообщили о результатах своих исследований, в том числе и о предлагаемом названии «Viennium». Однако из-за Второй мировой войны новости хранились на территории Германии, а научные новости из других регионов мира не поступали, поэтому Карлик и Бернерт не знали о похожих результатах группы Беркли. Когда Карлик и Бернерт узнали об опубликованных результатах группы в Беркли, они все еще продолжали изучать элемент 85 и значительно расширили знания о цепочке распада, которая образует элемент.
Только факты
- Атомный номер (количество протонов в ядре): 85
- Атомный символ (в периодической таблице элементов): В
- Атомный вес (средняя масса атома): 210
- Плотность: приблизительно 4 унции на кубический дюйм (приблизительно 7 граммов на кубический см)
- Фаза при комнатной температуре: твердая
- Температура плавления: 576 градусов по Фаренгейту (302 градусов по Цельсию)
- Точка кипения: неизвестно
- Количество естественных изотопов (атомов одного и того же элемента с разным количеством нейтронов): не менее 30 радиоактивных изотопов
- Наиболее распространенные изотопы: At-210 (незначительный процент естественной численности), Am-211 (незначительный процент естественной численности)
Кто знал?
- Астатин назван в честь греческого слова «астатос», что означает «нестабильный», согласно Лаборатории Джефферсона.
- По данным Chemicool, в любой момент времени в земной коре только около 25 граммов встречающегося в природе астата.
- Согласно Lenntech, астатин является самым тяжелым из известных галогенов. Согласно Elemental Matter, галогенные элементы, включая астат, обладают сходными свойствами; они неметаллические, имеют низкие температуры плавления и кипения, хрупкие в твердом состоянии, являются плохими проводниками тепла и электричества и являются двухатомными (их молекулы содержат два атома).
- По данным Chemicool, астатин является наименее реакционноспособным и обладает наиболее металлическими свойствами среди всех элементов галогеновой группы.
- По данным Лаборатории Джефферсона, изотопом астатина с наибольшим периодом полураспада является астатин-210 с периодом полураспада 8,1 часа.
- Многие физические свойства астатина до сих пор неизвестны, включая его цвет, согласно статье Д. Скотта Уилбура, опубликованной в журнале Nature в 2013 году. Основываясь на цветовых рисунках, показанных другими членами семейства галогенов, считается, что астатин темный, возможно, близок к черному.
- Астатин очень радиоактивен, но, по мнению Lenntech, практически не оказывает никакого воздействия на здоровье или окружающую среду из-за своей редкости и очень короткого периода полураспада. Хотя, если кто-то вступает в контакт с ним, считается, что астат накапливается в щитовидной железе подобно йоду.
Текущее исследование
Нехватка астатина делает его невероятно трудным элементом для изучения. Тем не менее, некоторые исследователи считают, что астатин может применяться при лечении рака. Астатин может вести себя как йод, который имеет тенденцию накапливаться в щитовидной железе, согласно объясненной химии. Астатин также может попасть в щитовидную железу, а его излучение может убить раковые клетки в железе.
В статье 2015 года, опубликованной в Международном журнале молекулярных наук, группа французских исследователей во главе с Франсуазой Крабер-Бодере описала метод радиоиммунотерапии (RIT) для лечения рака, в котором используются радионуклиды, которые испускают либо бета, либо альфа-частицы. Астатин-211 является одним из таких изотопов, который может быть полезен для альфа-терапии, потому что он имеет более длительный период полураспада, чем традиционно используемый висмут-213, и его можно производить в ускорителях частиц. Астатин-211 изучался для этого применения, по крайней мере, с 1989 года, согласно авторам, и показал многообещающие результаты, включая исследования с трансплантацией костного мозга у пациентов с лейкемией, исследования трансплантации стволовых клеток на мышах и химиотерапевтическое лечение пациентов. с опухолями головного мозга.
Выводы, сделанные исследователями, показывают, что использование радиоактивного изотопа, такого как астатин-211, может повысить эффективность RIT для лечения опухолей и других видов рака, особенно если лечение начато на ранней стадии заболевания. Этот метод RIT также обладает способностью убивать оставшиеся опухолевые клетки, которые обычно устойчивы к химиотерапии и радиоактивной терапии.
