Astatīns ir retākais elements uz Zemes; tikai aptuveni 25 grami jebkurā brīdī uz planētas sastopami dabiski. Tā pastāvēšana tika prognozēta 1800. gados, bet beidzot tika atklāta apmēram 70 gadus vēlāk. Gadu desmitiem pēc atklāšanas par astatīnu ir zināms ļoti maz. Patiešām, fiziķi daudzām tā īpašībām, piemēram, radioaktīvajām īpašībām, vadītspējai un krāsai, secina, pamatojoties uz citiem halogēna grupas locekļiem.
Vēsture
Dmitrijs Mendelejevs, krievu ķīmiķis, kurš 1869. gadā sakārtoja elementus periodiskajā tabulā, kuru joprojām izmanto mūsdienās, prognozēja nezināmā elementa īpašības, kas aizpildītu tukšo vietu periodiskā tabulā elementam Nr. 85, saskaņā ar Pētera van der Krogta teikto. , holandiešu vēsturnieks. Mendelejevs šo nezināmo elementu nosauca par eka-jodu, pateicoties tā stāvoklim tieši zem joda halogēna elementu grupā.
Sākot jaunā elementa meklēšanu, tika publicēti vairāki ziņojumi par 85. elementu, saskaņā ar 2010. gada rakstu, kas publicēts Biļetenā ķīmijas vēsturei, ko izstrādājuši Zviedrijas un ASV pētnieki Brets F. Thornton un Shawn C. Burdette, attiecīgi. Šajos ziņojumos bija ietverti apgalvojumi, ka elements nevarēja pastāvēt, ka pētnieki, kuri atrada elementu, nespēja to izolēt un ka ziņotās īpašības bija pretrunā ar testiem.
Pēc Thornton un Burdette domām, ir daudz neskaidrību par to, kurš pirmais atklāja astatīnu. Atklājumu varēja attiecināt uz nedaudziem pētniekiem, īpaši vienu no šīm grupām.
Parīzē Sorbonnas pētnieki Horia Hulubei un Yvetter Cauchois publicēja rezultātus, kas saistīti ar 85. elementa atklāšanu 1938. gadā. Viņi izmantoja ķīmisku atdalīšanu un publicēja, ka elementam ir atraduši trīs rentgena spektra līnijas, kas precīzi atbilda iepriekšējām prognozēm. Diemžēl Otrā pasaules kara sākums izjauca viņu pētījumus, kā arī sakarus starp zinātniekiem visā pasaulē.
Pirmais veiksmīgi atzītais astatīna atklājums bija 1940. gadā Kalifornijas Bērklija universitātes pētnieku Dale R. Kosona, Kenneth Ross Mackenzie un Emilio Segrè datiem, liecina Chemicool. Tā kā dabā nevienam nebija izdevies atrast reto elementu, šī zinātnieku grupa to mākslīgi ražoja, bombardējot bismutu-209 ar alfa daļiņām daļiņu paātrinātājā. Šī reakcija radīja astatīnu-211, kā arī divus brīvos neitronus. Elements bija ļoti radioaktīvs un nestabils, kas noveda pie nosaukuma astatīna no grieķu vārda, kas nozīmēja “nestabils”.
Vēl viena pētnieku grupa patstāvīgi identificēja un raksturoja 85. elementu 1940. gadu sākumā, saka Torntons un Burdette. Berta Karlik un Traude Bernert 1942. gadā ziņoja par savu pētījumu rezultātiem, ieskaitot ierosināto nosaukumu "viennium". Tomēr II pasaules kara dēļ ziņas tika turētas Vācijas teritorijās, un zinātnes ziņas no citiem pasaules reģioniem netika ienestas, tāpēc Karlikam un Bernertam nebija zināmi līdzīgi rezultāti no Berkeley grupas. Kad Karlikam un Bernertam tika paziņoti par publicētajiem grupas rezultātiem Bērklijā, viņi joprojām turpināja pētīt elementu 85 un ļoti papildināja zināšanas par elementu veidojošo sabrukšanas ķēdi.
Tikai fakti
- Atomu skaits (protonu skaits kodolā): 85
- Atomu simbols (uz elementu periodiskās tabulas): plkst
- Atomsvars (vidējā atoma masa): 210
- Blīvums: aptuveni 4 unces uz kubikcollu (aptuveni 7 grami uz kubikcentimetru)
- Fāze istabas temperatūrā: cieta
- Kušanas temperatūra: 576 grādi pēc Fārenheita (302 grādi pēc Celsija)
- Viršanas punkts: nav zināms
- Dabisko izotopu skaits (viena un tā paša elementa atomi ar atšķirīgu neitronu skaitu): vismaz 30 radioaktīvo izotopu
- Visizplatītākie izotopi: At-210 (nenozīmīgs procents no dabiskā pārpilnības), Am-211 (nenozīmīgais procents no dabiskā pārpalikuma)
Kurš zināja?
- Astatīns ir nosaukts pēc grieķu vārda “astatos”, kas saskaņā ar Džefersona laboratorijas datiem nozīmē nestabilu.
- Pēc Chemicool datiem, Zemes garozā jebkurā laikā ir tikai aptuveni 25 grami dabiski sastopamā astatīna.
- Pēc Lenntech teiktā, astatīns ir vissmagākais zināmais halogēns. Saskaņā ar Elemental Matter, halogēna elementiem, ieskaitot astatīnu, ir līdzīgas īpašības; tie nav metāli, ar zemu kušanas un viršanas temperatūru, ir trausli, kad ir cietie, ir slikti siltuma un elektrības vadītāji un ir diatomiski (to molekulās ir divi atomi).
- Saskaņā ar Chemicool teikto, astatīns ir vismazāk reaktīvs un tam ir vismetāliskās īpašības jebkuram halogēna grupas elementam.
- Saskaņā ar Džefersona laboratorijas datiem astatīna izotops ar garāko eliminācijas pusperiodu ir astatīns-210 ar pussabrukšanas periodu 8,1 stunda.
- Saskaņā ar 2013. gada D. Skota Vilburga rakstu, kas publicēts žurnālā Nature, joprojām nav zināmas daudzas astatīna fizikālās īpašības, ieskaitot tā krāsu. Balstoties uz krāsu modeļiem, ko parādījuši citi halogēna saimes locekļi, tiek uzskatīts, ka astatīns ir tumšs, iespējams, tuvu melnam.
- Kā raksta Lenntech, astatīns ir ļoti radioaktīvs, taču tā retums un ļoti īsais pussabrukšanas periods gandrīz nerada nekādu ietekmi uz veselību vai vidi. Lai gan, ja kāds ar to nonāk saskarē, domājams, ka astatīns uzkrājas vairogdziedzerī līdzīgi kā jods.
Pašreizējie pētījumi
Astatīna trūkums padara to par neticami grūtu pētījumu. Neskatoties uz to, daži pētnieki domā, ka astatīnu var izmantot vēža ārstēšanā. Astatīns var uzvesties kā jods, kuram ir tendence uzkrāties vairogdziedzerī, liecina Chemistry Explained. Astatīns var nonākt arī vairogdziedzerī, un tā starojums var iznīcināt vēža šūnas dziedzerī.
Starptautiskajā molekulāro zinātņu žurnālā, kas publicēts 2015. gadā, Francijas pētnieku grupa Fransuā Kēbera-Bodēra vadībā apraksta vēža terapijas radioimmunoterapijas (RIT) metodi, kurā izmanto radionuklīdus, kas izstaro vai nu beta, vai alfa daļiņas. Astatīns-211 ir viens no šādiem izotopiem, kas varētu būt noderīgs alfa terapijai, jo tā pusperiods ir garāks nekā tradicionāli izmantotajam bismuta-213, un to var ražot daļiņu paātrinātājos. Pēc autoru domām, Astatine-211 ir pētīts šai lietošanai vismaz kopš 1989. gada, un ir pierādīts, ka tam ir daudzsološi rezultāti, ieskaitot izmēģinājumus ar kaulu smadzeņu transplantāciju pacientiem ar leikēmiju, cilmes šūnu transplantācijas pētījumus ar pelēm un ķīmijterapijas ārstēšanu ar pacientiem ar smadzeņu audzējiem.
Pētnieku izdarītie secinājumi liecina, ka radioaktīva izotopa, piemēram, astatīna-211, lietošana var uzlabot RIT efektivitāti audzēju un citu vēža slimību ārstēšanai, īpaši, ja ārstēšana tiek sākta slimības agrīnā stadijā. Šai RIT metodei ir arī potenciāls iznīcināt atlikušās audzēja šūnas, kuras parasti ir izturīgas pret ķīmijas un radioaktīvo terapiju.
