Kievuz

АСТАТ атомный номер 85

Астат в таблице Менделеева

АСТАТ атомный номер 85

Что такое астат, чем он интересен и стоит ли заниматься его изучением? Прочитав нашу статью, вы узнаете много интересного об этом своеобразном химическом элементе, об истории его открытия и о том, где он нашел применение.

Располагая химические элементы в порядке возрастания их атомных весов, русский химик Дмитрий Иванович Менделеев обнаружил, что в этом естественном ряду периодически через правильные интервалы повторяются химические элементы с похожими химическими свойствами. Так был открыт периодический закон Д.И. Менделеева. В то время наука ничего не знала о строении атома. Поэтому за основу классификации химических элементов Д.И. Менделеев взял величину атомной массы и свойства элемента.

Проще смысл периодического закона Д.И. Менделеева можно передать так: свойства элементов плавно и одинаково изменяются с возрастанием их атомного веса, а затем эти изменения периодически повторяются. Позже, когда наука открыла строение ядра, понятие «атомный вес» заменили понятием «заряд ядра».

Итак, согласно периодическому закону, свойства элементов должны изменяться плавно. Но так происходило не всегда. Иногда в последовательности изменения свойств элементов не хватало какого-нибудь звена.

В этом случае Менделеев оставлял в таблице пробелы, которые должны были заполняться вновь открытыми элементами с соответствующей химической характеристикой.

То есть, с помощью своего закона Менделеев предсказал свойства ещё не открытых элементов.

Астат


Подобным образом в 1898 г. Менделеев предсказал существование 85-го элемента периодической таблицы химических элементов, который он назвал «эка-иодином». Но получен был 85-й элемент только в 1940 г. американскими физиками Д. Корсоном, К. Маккензи и Э.

Сегре искусственным путем. Новому элементу дали название астат. В 1943 г. астат был обнаружен в природе. Из всех встречающихся на Земле элементов астат является самым редким. В природе астата содержится всего лишь около 30 граммов.

В переводе с греческого «астатос» означает «неустойчивый». И в самом деле, астат имеет очень короткую продолжительность существования. Период его полураспада составляет всего лишь 8,3 часа, т.е. полученный утром астат к вечеру уменьшается наполовину.

Химические свойства астата


Графически периодическая система Д.И. Менделеева отображается двухмерной таблицей, называемой таблицей Менделеева. Номер столбца или номер группы в этой таблице равен числу электронов на внешнем слое атома вещества. Номер строки или номер периода равен числу энергетических уровней в атоме.

В таблице периодической системы Менделеева астат находится в VII группе вместе с галогенами: фтором, хлором, бромом, йодом. Химическая активность галогенов уменьшается от фтора к йоду.

Если мы рассмотрим эти вещества, то увидим, что фтор и хлор — газы, бром — жидкость, а йод — твердое вещество, обладающее некоторыми свойствами металлов.

Астат является пятым, наиболее тяжелым элементом группы галогенов.

По своим химическим свойствам астат похож на йод, но во многом и отличается от него, так как больше, чем йод, обладает свойствами металлов. В отличие от йода астат – радиоактивный элемент. Астат также обнаруживает сходство с полонием, своим соседом слева в таблице Менделеева.

Как и все галогены, астат даёт нерастворимую соль AgAt. Но, как типичные металлы, астат осаждается сероводородом даже из сильно кислых растворов, вытесняется цинком из сернокислых растворов, а при электролизе осаждается на катоде.

Астат не растворяется в воде, но подобно йоду хорошо растворяется в органических растворителях. Легко испаряется в воздухе и вакууме.

Астат обладает уникальной способностью возгоняться в молекулярной форме (переходить из твердого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое) из водных растворов. Такой способности нет ни у одного из известных элементов.

Практическое применение астата

Где же применяется астат?

Ученые выяснили, что астат, как и йод, накапливается в щитовидной железе. Но по силе действия астат сильнее йода. Астат имеет много изотопов, но все они живут очень короткое время. Самым перспективным для лечения заболеваний щитовидной железы является изотоп 211At.

Кроме этого, астат может выводиться из организма человека с помощью ионов роданида. Следовательно, вредное воздействие изотопа 211At на другие органы будет минимальным. Это позволяет сделать вывод о том, что применение астата в медицине является очень перспективным.

Источник: http://ximik.biz/himicheskie-elementi/39-astat-v-tablize-mendeleyeva

Астат атомный номер 85

АСТАТ атомный номер 85

АСТАТ

АСТАТ (лат. Astatium), астатин, Аt – радиоактивный химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 85. Стабильных изотопов у астата нет; известно не менее 20 радиоактивных изотопов астата, из которых наиболее долгоживущий 210At имеет период полураспада T1/2 8,3 ч.

Многократные попытки ученых разных стран открыть элемент № 85 всевозмож­ными химическими и физическими способами в природных объектах были неудачны. В 1940 Э. Сегре, Т. Корсон и У. Мак-Кензи получили на циклотроне в Беркли (США) первый изотоп 211At, бомбардируя висмут a-ча­стицами. Название «астат» дано от греческого astatos – неустойчивый.

Лишь после этого искусственного получения астата было показано, что 4 его изотопа (215At, 216At, 218At и 219At) образуются в очень маловероятных (5*10-5 – 0,02%) ответвлениях трех при­родных рядов радиоактивного распада урана и тория. Астат хорошо адсорбируется на металлах (Ag, Au, Pt), легко испаряется в обычных условиях и в вакууме.

Благодаря этому удается выделить астат (до 85%) из продук­тов облучения висмута путем их вакуум­ной дистилляции с поглощением астата серебром или платиной. Химические свойства астата очень интересны и своеобразны; он близок как к иоду, так и к полонию, т. е. проявляет свойства и неметалла (галогена) и металла.

Такое сочетание свойств обусловлено положением астата в периодической системе: он является наиболее тяжелым (и следовательно, наиболее «металлическим») элементом группы галогенов. Подобно галогенам астат дает нерастворимую соль AgAt; подобно иоду окисляется до 5-валентного состояния (соль AgAtO3 аналогична AgJO3).

Однако, как и типичные металлы, астат осаждается сероводородом даже из силь­но кислых растворов, вытесняется цинком из сернокислых растворов, а при электролизе осаждается на катоде. Присутствие астата определяют по характер­ному a-излучению.

Астат — WikiModern

АСТАТ атомный номер 85

85

Астат

4f145d106s26p5

Аста́т — химический элемент с атомным номером 85. Принадлежит к 17-й группепериодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к главной подгруппе VII группы, или к группе VIIA), находится в шестом периоде таблицы.

В природе отсутствует, массовое число наиболее стабильного из известных изотопов равно 210(его атомная масса равна 209,98715(5) а. е. м.). Обозначается символом At (от лат. Astatium). Радиоактивен. Простое веществоастат при нормальных условиях — нестабильные кристаллы тёмно-синего цвета.

Молекула астата, по всей видимости, двухатомна (формула At2), в отличие от всех более лёгких галогенов, образующих при нормальном давлении молекулярные кристаллы из молекул димеров Hal2.

Астат — самый редкий природный элемент периодической системы, поэтому он был синтезирован искусственно до того, как обнаружен в природе. Во всей земной коре его насчитывается не более 1 грамма. Из-за сильной радиоактивности его не удаётся получить в макроскопических количествах, достаточных для глубокого изучения свойств.

Предсказан (как «эка-иод») Дмитрием Менделеевым в 1898 году. «Можно, например, сказать, что при открытии галоида Х с атомным весом, большим, чем йод, он все же будет образовывать КХ, КХО3 и т. п., что его водородное соединение НХ будет газообразным, очень непрочной кислотой, что атомный вес будет …215».

В 1931—1943 годах были сделаны многочисленные попытки обнаружить элемент № 85 в природе.

Он мог быть спутником иода, продуктом α-распада франция или β-распада полония, поэтому его пытались найти в иоде, морской воде, продуктах распада изотопов радия и радона, монаците, урановой смоляной руде, минералах железа и платины. В 1931 году Ф.

Аллисон с сотрудниками (Алабамский политехнический институт) сообщили об открытии этого элемента в монацитовом песке и предложили для него название «алабамий» (Ab), однако этот результат не подтвердился.

Вплоть до 1943 года появлялись публикации об обнаружении элемента в природе, и он последовательно получал названия дор, декин, гельвеций (в честь Гельвеции — древнего названия Швейцарии), англогельвеций, лептин (от греч. «слабый, шаткий»). Все эти открытия также оказались ошибочными.

Впервые астат был получен искусственно в 1940 годуД. Корсоном, К. Р. Маккензи и Э. Сегре (Калифорнийский университет в Беркли). Для синтеза изотопа 211At они облучали висмутальфа-частицами.

В 1943—1946 годах изотопы астата были обнаружены в составе природных радиоактивных рядов (см. ниже). Название элемента произошло от др.-греч.ἄστατος — «неустойчивый».

 В русской терминологии элемент до 1962 года назывался «астатин».

Нахождение в природе

Астат является наиболее редким элементом среди всех, встречающихся в земной природе. Его суммарное содержание в земной коре в любой момент времени не превышает одного грамма. В поверхностном слое земной коры толщиной 1,6 км содержится всего 70 мг астата.

Постоянное присутствие астата в природе связано с тем, что его короткоживущие радионуклиды (215At, 218At и 219At) входят в состав радиоактивных рядов 235U и 238U.

Скорость их образования постоянна и равна скорости их радиоактивного распада, поэтому в земной коре содержится практически постоянное равновесное количество изотопов астата.

Получение

Астат получают только искусственно. В основном изотопы астата получают облучением металлических висмута или тория α-частицами высокой энергии с последующим отделением астата соосаждением, экстракцией, хроматографией или дистилляцией.

На современных ускорителях можно было бы получить («наработать») несколько десятков нанограмм элемента, однако с такими образцами невозможно было бы работать ввиду огромной его радиоактивности — 2000 Ки/мг, и при молярных концентрациях элемента происходило бы вскипание исследуемых растворов и интенсивный радиолиз воды.

Физические свойства

Ввиду малого количества доступного для изучения вещества физические свойства этого элемента плохо изучены и, как правило, построены на аналогиях с более доступными элементами.

Астат — твёрдое вещество сине-чёрного цвета, по внешнему виду похожее на иод. Для него характерно сочетание свойств неметаллов (галогенов) и металлов (полоний, свинец и другие). Как и иод, астат хорошо растворяется в органических растворителях и легко ими экстрагируется. По летучести немного уступает иоду, но также может легко возгоняться.

Температура плавления — 503 K (230 °C), кипения (возгонки) 575 K (302 °C) (По другим источникам 244 °С, 309 °С соответственно.

Астат в водном растворе восстанавливается диоксидом серы SO2; как и металлы, он осаждается даже из сильнокислых растворов сероводородом (H2S). Вытесняется из сернокислых растворов цинком (свойства металла).

Как и все галогены (кроме фтора), астат образует нерастворимую соль AgAt (астатид серебра). Он способен окисляться до состояния At(V), как и иод (например, соль AgAtO3 идентична по свойствам AgIO3).

Астат реагирует с бромом и иодом, при этом образуются межгалогенные соединения — иодид астата AtI и бромид астата AtBr.

Оба эти соединения растворяются в тетрахлорметане СCl4.

Астат растворяется в разбавленной соляной и азотной кислотах.

При действии на водный раствор астата водородом в момент реакции образуется газообразный астатоводород HAt. Однако ввиду одинаковой электроотрицательности водорода и астата астатоводород крайне неустойчив, а в водных растворах существуют не только протоны, но и ионы At+, чего нет у всех других галогеноводородных кислот.

С металлами астат образует соединения, в которых проявляет степень окисления −1, как и все остальные галогены (NaAt — астатид натрия). Подобно другим галогенам, астат может замещать водород в молекуле метана до получения астатметана CH3At.

В растворах сильных кислот (1—6М) в присутствии бихромат-иона (1—5мМ) астат находится в виде однозарядного катиона, что доказано движением его к катоду при электромиграции, его поведением на монофункциональных сульфокатионитах, а также полным соосаждением с труднорастворимыми солями одновалентных катионов фосфорновольфраматами, бихроматами, йодатами).

По ряду химических свойств астат подобен тяжёлым одновалентным катионам, например, таллию и цезию. Однозарядный катион астата представляет собой аквакомплекс одновалентного астата или протонированную астатноватистую кислоту — [At(H2O)]+. Рассчитанная по экспериментальным данным константа депротонирования (Кdp): [ Аt(ОН2)]+ ↔АtОН + Н+, равна (7,6±3)·10−5 .

Путём окисления астата дифторидом ксенона в щелочном растворе было получено соединение семивалентного астата — перастатат-ион, который изоморфно сокристаллизуется с солями перйодата калия и цезия. Синтезированы элементоорганические соединения астата, типа RAtCl и RAtO (где R — фенильный или паратолильный радикал), в которых он существует в валентных состояниях +3 и +5.

Синтезированы астатид алкилы нормального и разветвленного строения с числом атомов углерода до 5.

Получены астатиды циклических углеводородов, астатбензол, астаттолуол, орто-, мета- и параизомеры фтор- и хлорастатбензолов; изомеры астатнитробензола, и астатанилина, астаттирозин, этиленастатгидрин, астаталлил, изомеры астатбензойной кислоты и изомеры астаттрифторметилбензола, астатуксусная кислота.

Для органических производных астата определение физико-химических свойств классическими методами неприемлемо ввиду его предельно низкой концентрации. Для этих целей с успехом была использована газожидкостная хроматография с привлечением метода сравнительных расчетов.

Физико-химические характеристики органических соединений астата определяют по зависимости свойств аналогичных галогенпроизводных от их величины газохроматографического удерживания (индекса удерживания) с последующей экстраполяцией этого параметра на физико-химические свойства астаторганического соединения.

Определены температуры кипения алифатических соединений астата. Для ароматических соединений астата найдены теплоты испарения, температуры кипения, рефракции связи углерод-астати дипольный момент.

Проведена экстраполяционная оценка геометрических параметров астата: ковалентный радиус — 1,52 Å, ван-дер-ваальсовый радиус — 2,39 Å, атомный радиус — 1,48 Å, ионный радиус Аt− — 2,39 Å, атомный объём — 27,72 м3/моль и межатомное расстояние С—Аt в астатароматике — 2,24 Å.

С помощью метода пиролиза, основанного на непосредственном изучении процесса термического разложения, экспериментально определены величины энергии разрыва химической связи углерод-астат (DC — At, ккал/моль) в ароматических производных астата: C6H5At = 44,9±5,1; в среднем для таких изомеров как AtC6H4CH3 =43,3±2,1, AtC6H4CF3 =42,3±2,1, AtC6H4F =43,0±2,2, AtC6H4Cl =41,9±2,1, AtC6H4Br =42,3±2,1. В н-пропиластатиде равна 38,6±2,5 ккал/моль, а в изо-пропиластатиде 36,3±2,3 ккал/моль.

При возгонке астата с серебряной фольги в плазму ионного источника масс-сепаратора на коллекторе была обнаружена ионизованная молекула астата — Аt2+. По экстраполяционным оценкам энергия диссоциации этой молекулы равна 55,4 ккал/моль, и она более устойчива, чем неионизованная.

Существование молекулы астата — At2 при комнатной температуре маловероятно, так как её энергия диссоциации равна 27 ккал/моль. При введении галогенов в ионный источник масс-сепаратора на коллекторе были зафиксированы массы, соответствующие соединениям астата AtCl+, AtBr+ и AtI+.

Присутствие астата определяется по характерному альфа-излучению.

Биологическая роль

Будучи схожим по химическим свойствам с иодом, астат радиотоксичен.

Изотоп астат-211 — перспективный нуклид для создания радиофармацевтических препаратов (РФП). Это чистый альфа-излучатель с периодом полураспада 7,2 часа. Каждый акт распада изотопа астата-211 сопровождается испусканием альфа-частиц со средней энергией 6,8 МэВ.

Длина их пробега в биологических тканях составляет всего 60 мкм (ЛПЭ — 70—160 кэВ/мкм), следовательно, ионизация происходит в малом объёме. При локализации астата в опухоли окружающие ткани не будут страдать от его радиоизлучения. Альфа-частицы астата-211 поражают примерно 3 клетки.

Мощность дозы облучения в 1 грамме биологической ткани от источника астата-211 активностью 37 КБк при его равномерном распределении составляет около 4 миллирад/сек. Поглощённая доза в ткани после полного распада 37 КБк астата-211 — около 150 рад.

Астат, введённый в виде раствора астатида, подобно иоду, накапливается в щитовидной железе (что может быть использовано для её лечения), а введённый в виде радиоколлоида в основном концентрируется в печени.

Уже первые исследования, проведённые сразу же после открытия астата-211, показали, что этот изотоп может быть использован в радиотерапии. Были получены астатированные протеины, лимфоциты и сложные биомолекулы.

Установлена высокая терапевтическая эффективность коллоида 211Аt-теллур in vivo при воздействии на клетки асцитного рака Эрлиха.

Моноклональные антитела к различным видам опухолей, меченные астатом-211, целенаправленно доставляют радионуклид к органу, поражённому раковым образованием.

Эффективным транспортным средством для целенаправленной радиотерапии меланомы (одного из наиболее злокачественных новообразований) является такое соединение, относящееся к фентиазиновым красителям, как метиленовый синий (МС) (тетраметилентионин), меченный астатом-211.

Присутствие астата определяется по характерному альфа-излучению, а также по гамма-излучению и излучению конверсионных электронов. В гамма-спектре препарата 211At пик 686 кэВ соответствует самому астату-211, а пики 569, 896 кэВ — дочернему 211Po.

Изотопы

Основная статья: Изотопы астата

На 2015 год известны 37 изотопов астата с массовыми числами от 191 до 229, а также 23 метастабильных возбуждённых состояния ядер астата. Все они радиоактивны.

Самые устойчивые из них (от 207At до 211At) имеют период полураспада больше часа (наиболее стабильны 210At, T1/2 = 8,1(4) часа, и 211At, T1/2 = 7,214(7) часа); однако в природных радиоактивных рядах они отсутствуют, а у трёх природных изотопов период полураспада не превышает минуты: 215At (0,10(2) мс, ряд урана-235), 218At (1,5(3) с, ряд урана-238) и 219At (56(3) с, ряд урана-235).

Основа этой страницы находится в Википедии. Текст доступен по лицензии CC BY-SA 4.0 license. Нетекстовые медиаданные доступны под собственными лицензиями. Wikipedia® — зарегистрированный товарный знак организации Wikimedia Foundation, Inc. Infosphere.top не аффилирована с Фондом Викимедиа (Wikimedia Foundation).

Источник: https://infosphere.top/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%90%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82/

ovdmitjb

Add comment