Astatyna jest najrzadszym pierwiastkiem na Ziemi; w danym momencie na Ziemi występuje naturalnie tylko około 25 gramów. Jego istnienie zostało przewidziane w 1800 roku, ale ostatecznie zostało odkryte około 70 lat później. Kilkadziesiąt lat po odkryciu niewiele wiadomo na temat astatyny. Rzeczywiście, fizycy wywodzą wiele swoich właściwości - takich jak właściwości radioaktywne, przewodnictwo i kolor - na podstawie innych członków grupy halogenowej.
Historia
Dmitrij Mendelejew, rosyjski chemik, który w 1869 r. Zorganizował pierwiastki w stosowanym do dziś układzie okresowym, przewidział właściwości nieznanego pierwiastka, który wypełniłby puste miejsce na układzie okresowym dla pierwiastka nr 85, według Petera van der Krogta , holenderski historyk. Mendelejew nazwał ten nieznany pierwiastek eka-jod ze względu na swoją pozycję bezpośrednio poniżej jodu w halogenowej grupie pierwiastków.
Gdy rozpoczęły się poszukiwania nowego pierwiastka, opublikowano kilka raportów na temat pierwiastka 85, zgodnie z artykułem z 2010 r. Opublikowanym w Biuletynie Historii Chemii autorstwa Bretta F. Thorntona i Shawna C. Burdette, badaczy ze Szwecji i Stanów Zjednoczonych, odpowiednio. Raporty te zawierały stwierdzenia, że element nie może istnieć, że badacze znajdujący element nie byli w stanie go wyizolować, a zgłaszane właściwości były niezgodne z testami.
Zdaniem Thorntona i Burdette, istnieje wielka niejasność co do tego, kto pierwszy odkrył astatynę. Odkrycia można przypisać garstce badaczy, w szczególności jednej z następujących grup.
Horia Hulubei i Yvetter Cauchois, badacze z Sorbona w Paryżu, opublikowali wyniki swojego odkrycia pierwiastka 85 w 1938 r. Zastosowali separację chemiczną i opublikowali, że znaleźli trzy spektralne linie rentgenowskie dla pierwiastka, który ściśle pasował do poprzednich prognoz. Niestety wybuch II wojny światowej zakłócił ich badania oraz komunikację między naukowcami z całego świata.
Pierwsze udane odkrycie astatyny nastąpiło w 1940 roku przez Dale R. Cosona, Kennetha Rossa Mackenziego i Emilio Segrè, badaczy z University of California Berkeley, według Chemicool. Ponieważ nikt nie był w stanie znaleźć rzadkiego pierwiastka w naturze, ta grupa naukowców wytworzyła go sztucznie bombardując bizmut-209 cząstkami alfa w akceleratorze cząstek. Ta reakcja stworzyła astatynę-211, a także dwa wolne neutrony. Pierwiastek był wysoce radioaktywny i niestabilny, co doprowadziło do nazwy astatine od greckiego słowa oznaczającego „niestabilny”.
Jeszcze inna grupa badaczy niezależnie zidentyfikowała i scharakteryzowała pierwiastek 85 na początku lat 40. XX wieku, według Thorntona i Burdette. Berta Karlik i Traude Bernert w 1942 r. Podali wyniki swoich badań, w tym proponowaną nazwę „viennium”. Jednak z powodu II wojny światowej wiadomości były przechowywane na terytoriach niemieckich, a wiadomości naukowe z innych regionów świata nie zostały przywiezione, więc Karlik i Bernert nie byli świadomi podobnych wyników grupy Berkeley. Kiedy Karlik i Bernert zostali poinformowani o opublikowanych wynikach grupy z Berkeley, nadal kontynuowali badanie elementu 85 i znacznie poszerzyli wiedzę na temat łańcucha rozpadu, który tworzy ten element.
Tylko fakty
- Liczba atomowa (liczba protonów w jądrze): 85
- Symbol atomowy (na układzie okresowym pierwiastków): At
- Masa atomowa (średnia masa atomu): 210
- Gęstość: około 4 uncji na cal sześcienny (około 7 gramów na cm sześcienny)
- Faza w temperaturze pokojowej: stała
- Temperatura topnienia: 576 stopni Fahrenheita (302 stopni Celsjusza)
- Temperatura wrzenia: nieznana
- Liczba naturalnych izotopów (atomów tego samego pierwiastka o różnej liczbie neutronów): co najmniej 30 izotopów promieniotwórczych
- Najczęstsze izotopy: At-210 (znikomy procent naturalnej obfitości), Am-211 (znikomy procent naturalnej obfitości)
Kto wiedział?
- Astatine pochodzi od greckiego słowa „astatos”, co według Jefferson Laboratory oznacza „niestabilny”.
- Według Chemicool w danym momencie w skorupie ziemskiej jest tylko około 25 gramów naturalnie występującej astatyny.
- Według Lenntecha astatyna jest najcięższym znanym halogenem. Według Elemental Matter pierwiastki halogenowe, w tym astatyna, mają podobne właściwości; są niemetalami, mają niskie temperatury topnienia i wrzenia, są kruche, gdy są stałe, są słabymi przewodnikami ciepła i elektryczności oraz są diatomiczne (ich cząsteczki zawierają dwa atomy).
- Według Chemicool astatyna jest najmniej reaktywna i ma najbardziej metaliczne właściwości dowolnego pierwiastka w grupie halogenowej.
- Według Jefferson Laboratory izotop astatyny o najdłuższym okresie półtrwania to astatyna-210 z okresem półtrwania 8,1 godziny.
- Wiele właściwości fizycznych astatyny jest nadal nieznanych, w tym jej kolor, zgodnie z artykułem z 2013 r. Autorstwa D. Scotta Wilbur opublikowanym w Nature. W oparciu o wzory kolorów pokazane przez innych członków rodziny halogenów uważa się, że astatyna jest ciemna, prawdopodobnie zbliżona do czerni.
- Według Lenntech Astatyna jest wysoce radioaktywna, ale nie ma prawie żadnego wpływu na zdrowie ani środowisko ze względu na jej rzadkość i bardzo krótki okres półtrwania. Chociaż, jeśli ktoś się z nim zetknie, uważa się, że astatyna gromadzi się w tarczycy podobnie jak jod.
Obecne badania
Niedobór astatyny sprawia, że badanie jest niezwykle trudne. Niemniej jednak niektórzy badacze sądzą, że astatyna może mieć zastosowanie w leczeniu raka. Astatyna może zachowywać się jak jod, który ma tendencję do gromadzenia się w tarczycy, zgodnie z wyjaśnieniem chemii. Astatyna może również trafiać do tarczycy, a jej promieniowanie może zabijać komórki rakowe w gruczole.
W artykule z 2015 r. Opublikowanym w International Journal of Molecular Sciences grupa francuskich naukowców pod kierownictwem Françoise Kraeber-Bodéré opisuje metodę radioterapii raka (RIT), która wykorzystuje radionuklidy emitujące cząstki beta lub alfa. Astatyna-211 jest jednym z takich izotopów, który może być korzystny dla terapii alfa, ponieważ ma dłuższy okres półtrwania niż tradycyjnie stosowany bizmut-213 i może być wytwarzany w akceleratorach cząstek. Według autorów Astatyna-211 była badana do tego zastosowania od co najmniej 1989 r. I wykazała obiecujące wyniki, w tym próby z przeszczepami szpiku kostnego u pacjentów z białaczką, badania przeszczepiania komórek macierzystych u myszy oraz chemioterapię u pacjentów z guzami mózgu.
Wnioski wyciągnięte przez naukowców pokazują, że zastosowanie radioaktywnego izotopu, takiego jak astatyna-211, może poprawić skuteczność RIT w leczeniu nowotworów i innych nowotworów, zwłaszcza jeśli leczenie rozpocznie się we wczesnej fazie choroby. Ta metoda RIT może również zabijać pozostałe komórki nowotworowe, które są zazwyczaj oporne na chemioterapię i terapię radioaktywną.
