Astatina este cel mai rar element de pe Pământ; doar aproximativ 25 de grame apar în mod natural pe planetă la un moment dat. Existența sa a fost prevăzută în anii 1800, dar a fost descoperită în sfârșit aproximativ 70 de ani mai târziu. Decenii după descoperirea sa, se cunoaște foarte puțin despre astatină. Într-adevăr, fizicienii deduc multe dintre proprietățile sale - cum ar fi proprietățile sale radioactive, conducta și culoarea - pe baza altor membri ai grupului halogen.
Istorie
Dmitri Mendeleyev, chimistul rus care, în 1869, a organizat elementele în tabelul periodic care este încă utilizat astăzi, a prezis proprietăți ale elementului necunoscut care ar umple spațiul liber din tabelul periodic pentru elementul nr. 85, conform lui Peter van der Krogt , un istoric olandez. Mendeleyev a numit acest element necunoscut eka-iod datorită poziției sale direct sub iod în grupul de elemente halogen.
Pe măsură ce căutarea noului element a început, mai multe rapoarte au fost publicate despre elementul 85, conform unui articol din 2010 publicat în Buletinul pentru istoria chimiei de Brett F. Thornton și Shawn C. Burdette, cercetători din Suedia și Statele Unite, respectiv. Aceste rapoarte includ afirmații că elementul nu ar putea exista, că cercetătorii care au găsit elementul nu au putut să-l izoleze și că proprietățile raportate erau incompatibile cu testele.
Potrivit lui Thornton și Burdette, există o mare ambiguitate în legătură cu cine a descoperit astatina. Descoperirea ar putea fi atribuită unui pumn de cercetători, în special unul dintre următoarele grupuri.
Horia Hulubei și Yvetter Cauchois, cercetători la Sorbona din Paris, au publicat rezultatele descoperirii elementului 85 în 1938. Au folosit separarea chimică și au publicat că au găsit trei linii spectrale cu raze X pentru elementul care se potrivea îndeaproape cu predicțiile anterioare. Din păcate, destrămarea celui de-al Doilea Război Mondial a perturbat cercetările, precum și comunicările între oamenii de știință din întreaga lume.
Prima descoperire recunoscută cu succes a astatinei a fost în 1940 de Dale R. Coson, Kenneth Ross Mackenzie și Emilio Segrè, cercetători la Universitatea din California Berkeley, potrivit Chemicool. Cum nimeni nu a reușit să găsească elementul rar în natură, acest grup de oameni de știință l-a produs artificial bombardând bismut-209 cu particule alfa într-un accelerator de particule. Această reacție a creat astatină-211, precum și doi neutroni liberi. Elementul era extrem de radioactiv și instabil, ceea ce a dus la denumirea de astatine din cuvântul grecesc care însemna „instabil”.
Cu toate acestea, un alt grup de cercetători au identificat și caracterizat în mod independent elementul 85 la începutul anilor 1940, potrivit Thornton și Burdette. Berta Karlik și Traude Bernert în 1942 au raportat rezultatele studiilor lor, inclusiv numele propus „viennium”. Cu toate acestea, din cauza celui de-al doilea război mondial, știrile au fost păstrate în teritoriile germane și nu au fost aduse știri științifice din alte regiuni ale lumii, așa că Karlik și Bernert nu au fost conștienți de rezultate similare din grupul Berkeley. Când Karlik și Bernert au fost informați despre rezultatele publicate de la grupul de la Berkeley, au continuat să studieze elementul 85 și s-au adăugat foarte mult la cunoștințele despre lanțul de descompunere care formează elementul.
Doar faptele
- Număr atomic (număr de protoni din nucleu): 85
- Simbol atomic (pe tabelul periodic al elementelor): At
- Greutatea atomică (masa medie a atomului): 210
- Densitate: aproximativ 4 uncii pe inch cubic (aproximativ 7 grame pe cm cub)
- Faza la temperatura camerei: solidă
- Punctul de topire: 576 grade Fahrenheit (302 grade Celsius)
- Punctul de fierbere: necunoscut
- Numărul izotopilor naturali (atomi ai aceluiași element cu un număr diferit de neutroni): cel puțin 30 de izotopi radioactivi
- Cele mai comune izotopi: At-210 (procent neglijabil din abundența naturală), Am-211 (procent neglijabil din abundența naturală)
Cine stia?
- Astatine este numit după cuvântul grecesc „astatos”, care înseamnă instabil, potrivit laboratorului Jefferson.
- Potrivit lui Chemicool, există doar aproximativ 25 de grame de astatină naturală în scoarța terestră.
- Potrivit Lenntech, astatina este cel mai greu cunoscut halogen. Potrivit materiei elementare, elementele halogene, inclusiv astatina, au proprietăți similare; sunt nemetale, au puncte de topire și fierbere scăzute, sunt fragile când sunt solide, sunt conductoare slabe ale căldurii și electricității și sunt diatomice (moleculele lor conțin doi atomi).
- Astatina este cel mai puțin reactiv și are cele mai multe proprietăți metalice ale oricărui element din grupa halogen, conform Chemicool.
- Izotopul astatinei cu cea mai lungă perioadă de înjumătățire este astatina-210, cu un timp de înjumătățire plasmatică de 8,1 ore, potrivit laboratorului Jefferson.
- Multe proprietăți fizice ale astatinei sunt încă necunoscute, inclusiv culoarea acesteia, conform unui articol din 2013 de D. Scott Wilbur publicat în Nature. Pe baza tiparelor de culori prezentate de alți membri ai familiei de halogeni, se crede că astatina este întunecată, probabil aproape de negru.
- Astatine este extrem de radioactivă, dar nu prezintă aproape deloc efecte asupra sănătății sau asupra mediului, din cauza rarității sale și a timpului de înjumătățire foarte scurt, potrivit Lenntech. Deși dacă cineva intră în contact cu ea, se crede că astatina se acumulează în glanda tiroidă în mod similar cu iodul.
Cercetări curente
Raritatea astatinei face un element incredibil de dificil de studiat. Cu toate acestea, unii cercetători consideră că astatina poate avea utilizări în tratarea cancerului. Astatina se poate comporta ca iodul, care tinde să se colecteze în glanda tiroidă, în conformitate cu Chemistry Explained. Astatina poate merge și la tiroidă, iar radiațiile sale ar putea ucide celulele canceroase din glandă.
Într-o lucrare din 2015 publicată în International Journal of Molecular Sciences, un grup de cercetători francezi conduși de Françoise Kraeber-Bodéré descriu o metodă de radioimunoterapie (RIT) de terapie a cancerului care folosește radionuclizi care emit fie particule beta, fie alfa. Astatine-211 este un astfel de izotop care ar putea fi benefic pentru terapia alfa, deoarece are un timp de înjumătățire mai lung decât bismut-213 utilizat în mod tradițional și poate fi produs în acceleratoarele de particule. Astatine-211 a fost studiat pentru această utilizare începând cu cel puțin 1989, potrivit autorilor, și a demonstrat că are rezultate promițătoare, inclusiv studii cu transplanturi de măduvă la pacienți cu leucemie, studii de transplant de celule stem la șoareci și tratamente de chimioterapie cu pacienți cu tumori cerebrale.
Concluziile la care au ajuns cercetătorii arată că utilizarea unui izotop radioactiv, cum ar fi astatina-211, poate îmbunătăți eficiența RIT pentru tratarea tumorilor și a altor tipuri de cancer, mai ales dacă tratamentul este început timpuriu al bolii. Această metodă de RIT are, de asemenea, potențialul de a ucide celulele tumorale rămase, care sunt de obicei rezistente la chimioterapia și terapia radioactivă.
