Астат

Аста́т / Astatinum (At)
Атомный номер	85
Внешний вид простого вещества	Нестабильные чёрно-синие кристаллы
Свойства атома
Атомная масса (молярная масса)	209,9871 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома	n/a пм
Энергия ионизации (первый электрон)	916,3 (9,50) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[Xe] 4f14 5d10 6s² 6p5
Химические свойства
Ковалентный радиус	(145) пм
Радиус иона	(+7e) 62 пм
Электроотрицательность (по Полингу)	2,2
Электродный потенциал	At2→2At-0,2 В
Степени окисления	7, 5, 3, 1, −1
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность	n/a г/см³
Удельная теплоёмкость	n/a Дж/(K·моль)
Теплопроводность	n/a Вт/(м·K)
Температура плавления	575 K
Теплота плавления	n/a кДж/моль
Температура кипения	610 K
Теплота испарения	n/a кДж/моль
Молярный объём	n/a см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки
Период решётки	n/a Å
Отношение c/a	n/a
Температура Дебая	n/a K

At	85
[210]
6s²6p5
Астат

Аста́т (от греч. αστατος — неустойчивый) — химический радиоактивный элемент с порядковым номером85, самый тяжёлый из известных галогенов.Радиус атома от фтора к астату увеличивается.Расположен в 7А группе,6 периоде, 9 ряду периодической системы.Конфигурация внешних электронных оболочек невозбуждённого атома астата 4f¹⁴5d¹⁰6s²6p⁵. Проявляет степени окисления -1, 0, +1, +3, +5, +7. По оценке, радиус атома 0,144 нм. Молекулы свободного астата двухатомны(At₂₎ . Электроотрицательность по Полингу 2,3. Энергия ионизации астата At⁰ ->At⁺ - >At²⁺ соответственно равны 9,2 и 20,1 эВ. В атомном спектре астата обнаружены линии 224, 401 нм и 216,225 нм.Энергия диссоциации=144кДж/моль.

История

Предсказан (как «эка-иод») Д. И. Менделеевым:"Менделеев именовал его экайодом и галоидом X. Он всё же будет оброзововать соединения типаМXO₃, МX(где М-металл). В 1931 Ф. Аллисон с сотрудниками (Алабамский политехнический институт) сообщили об открытии этого элемента в природе и предложили для него название «алабамин» (Ab) [1] [2], однако этот результат не подтвердился. Впервые астат был получен искусственно в 1940 Д. Корсоном, К. Мак-Кензи и Э. Сегре (Калифорнийский университет в Беркли). Для синтеза изотопа ²¹¹At они облучали висмут альфа-частицами.

В 1943—1946 годах изотопы астата были обнаружены в составе природных радиоактивных рядов (см. ниже).

В русской терминологии элемент вначале назывался «астатин».

Также предлагались названия «гельветин» (в честь Гельвеции; - древнего названия Швейцарии) и «лептин» (от греч. "слабый, шаткий").

Нахождение в природе

Астат является наиболее редким элементом среди всех, обнаруженных в природе. В поверхностном слое земной коры толщиной 1,6 км содержится всего 70 мг астата.То есть это 30 грамм во всей земной коре. 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 содержатся сравнительно постоянное равновесное количество изотопов астата.

Получение

Получают облучением металлических висмута или тория α-частицами высокой энергии с последующим отделением астата соосаждением, экстракцией, хроматографией или дистилляцией.А также: а) радиоактивным распадом франция:²²³₈₇Fr →²¹⁹₈₅At+ ⁴₂He,б) золото, обстреливая ядрами углерода: ¹⁹⁷₇₉Au + ¹²₆C → ²⁰⁹₈₅At. Максимальная масса астата, с которой имели дело иследователи, была

0,00000002г; концентрация астата в растворе обычно составляет 0,000000001 моль/л.

Физические свойства

Астат — твёрдое вещество красивого сине-чёрного цвета, по внешнему виду похожее на иод. Для него характерно сочетание свойств неметаллов (галогенов) и металлов (полоний, свинец,таллий и другие). Как и иод, астат хорошо растворяется в органических растворителях и легко ими экстрагируется(особенно в бензолеC₆H₆ и четырёххлористом углероде CCl₄₎ . По летучести немного уступает иоду, но также может легко отгоняться.

Температура плавления 302°C, кипения (возгонки) 337°C.Как йод хорошо адсорбируется на металлах:платина, серебро, золото.2At^- - 2e^- →2At_адс(Pt) →At_{2. Потенциал осаждения астата на катоде - - 1,2В, на аноде - 1,45В.}

Химические свойства

Галоген. В положительных степенях окисления астат образует кислородсодержащую форму, которую условно обозначают как A^τ+ (астат-тау-плюс).

При действии на водный раствор астата водородом в момент реакции образуется газообразный астатоводород HAt:H₂+At₂=2HAt. Астат в водном растворе восстанавливается SO₂ и окисляется Br₂ (менее эффективно азотной кислотой):

At₂+2H₂O+SO₂=H₂SO₄+2HAt

At₂+6H₂O+5Br₂=2HAtO₃+10HBr

At₂+10HNO₃=2HAtO₃+10NO₂+4H₂O

Во втором и третьем случае образовывается астатноватая кислота HAtO_{3.Астат также в твёрдом состоянии может образовать астатистый сульфурил:}At₂+SO₂=SO₂At_{2. Вытесняется более сильными галогенами:}2RbAt+I₂=2RbI+At_{2.Так же имеются сведения о перастатате лития и астатите стронция, взаимодействуя с астатной и астатистой кислотами:}

Li₂O+2HAtO₄=2LiAtO₄+H₂O

SrO+HAtO₂=SrAtO₂+H₂O

Астат, как металлы, осаждается из солянокислых растворов сероводородом (H₂S):

2AtCl+H₂S=2HCl+At₂S

Как чистый металл астат ведёт себя удивительно:возгоняется в молекулярной форме из водных растворов.Такой способностью не обладает ни один из известных элементов:

At₂+H₂S=At₂S+H₂

_{А может как йод проявить степень окисления -1:}At₂+H₂S=2HAt+S.

Вытесняется из раствора цинком или дихлоридом олова SnCl₂ (свойства металла).

SnCl₂+2AtCl=SnCl₄+At₂

Zn+2AtCl=ZnCl₂+At₂

Как галоген, реагируя с металлами образует астатиды:2Li+At₂=2LiAt-астатид лития,2Tl+At₂=2TlAt-астатид таллия.Аналогично быле получены BiAt₃ -астатид висмута, NaAt-астатид натрия, MgAt-астатид магния, AgAt-астатид серебра.Есть соединениеPtAt_{2-астаид платины, подобно йодиду платины:}Pt+At₂=PtAt_2. Межгаллогенные соединения: At₂+I₂=2AtI-йодид астата. С неметаллами(был получен тетраастатид углерода или иначе говоря, четырёхастатистый углерод)2At₂+C=CAt_4. Астат реагирует с водородом:H₂+At₂=2HAt.Астатоводород реагирует со щелочами:LiOH +HAt=LiAt+H₂O.Органические соединения астата:C₂H₆+At₂=C₂H₅At+HAt-образуется астатэтан и астатоводород. Астатэтан также образуется взаимодействием этанола с астатоводородом:

C₂H₅OH+HAt=C₂H₅At+H₂O или взаимодействием этилена с астатоводородом:C₂H₄+HAt=C₂H₅At Аналогично был получен CH₃At-метиластатид.Метиластатид реагирует с металлами: 2CH₃At+2Li=C₂H₆+2LiAt.Бензол взаимодействует с астатом:C₆H₆+At₂=C₆H₅At+HAt. Разожение и образование астататов:2AgAtO₃=2AgAt+3O_{2 - разложение нерастворимого астата серебра,} BaAt₂+3O₂=Ba(AtO₃)₂ - астатат бария.

_{. Подобно галогенам реагирует с нитритами,образуя нитраты и астатоводород:}LiNO₂+At₂+H₂O=LiNO₃+HAt. ВОЗМОЖНЫ реакции обмена между солями:

2LiAt+BaSO₄=Li₂SO₄+BaAt_{2. При действии гидроксида стронция на астат образуется следующее вещество:}Sr(OH)₂+At₂=Sr(AtO)₂+H₂O, подобное хлорной известиCa(ClO)_{2. Также был получен}

Ca(AtO)_{2. Комплексные соединения астата:}2[Cu(NH₃)₂]At+ Li₂S = CuS + 2KCl + 4NH_{3. Астат так же как йод существует в виде однозарядного катиона}[At(H₂O)_x]⁺.Некоторые соединения астата со степенью окисления +1 (ну ещё -1CAt₄ тетраастатид астата) напоминают некоторые соединения водорода с той же стеренью окисления, т.е. напоминают свойства галлогенов (к примеру межгалогеный AtCl), но проявляют степени окисления как у водорода:

H₂O, H₂S, NH₃, PH₃, H₂Te, H₂Se, HCl, CH₄

At₂O, At₂S, NAt₃, PAt₃, At₂Te, At₂Se, AtCl, CAt_{4.Астат При электролизе водного раствора астатида лития астат осаждается на аноде:}

LiAt катод Li⁺ + e^-→Li⁰

анод  2At- - 2e-→At2

LiOH катод Li⁺ + e^- =Li⁰

анод   4OH- - 4e-→2H2O + O2. 
Однако, в некоторых случаях астат, как типичные металлы, осаждается на катоде

Применение

Весьма перспективным является ²¹¹At для лечения заболеваний щитовидной железы.Уже есть формацептический препорат "Астат211",который лечит рак щитовидной железы. Имеются сведения, что радиобиологическое действие α-частиц астата на щитовидную железу в 2,8 раза сильнее β-частиц иода. При этом следует учесть, что с помощью иона роданида можно надежно вывести астат из организма. Логическим продолжением исследований с астатом следует считать работы по излучению терапевтических действий альфа-частиц изотопов ²¹¹At и синтезу радиофармпрепаратов на его основе. В этом плане чрезвычайно показательны опыты с мышами, которым привита асцитная опухоль. Было установлено, что при введении им в брюшную полость ²¹¹At, адсорбированного на частицах теллура, наблюдается увеличение продолжительности их жизни и даже полное излучение. Полученные результаты показали пример использования альфа-частиц ²¹¹At для терапевтических целей.

Биологическая роль

При попадании в организм концентрируется в печени. Как и иод, астат способен накапливаться в щитовидной железе. α-излучение астата поражает близлежащие ткани, приводит к нарушению их функции и в перспективе - к образованию опухолей. Кроме того, частичное накопление астата наблюдается в молочных желёзах.С целью избирательной доставки альфа-излучения к опухолевым клеткам разработаны методы связывания астата-211 с моноклональными антителами.

Изотопы

На 2003 год известны 33 изотопа астата, 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 стабилен ²¹⁰At, T_1/2=8,1 часа) и(²¹¹At,период полураспада 7,21 час); однако у трёх природных изотопов период полураспада не превышает минуты.

Новаторов Олег Александрович.

Ссылки Новаторов Олег Александрович

• Астат на Webelements
• Астат в Популярной библиотеке химических элементов

---

Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Астат. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .

---