Virtual Laboratory Wiki
Advertisement
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 19431946 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- →2Atадс(Pt) →At2. 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 Aτ+ (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 HAtO3.Астат также в твёрдом состоянии может образовать астатистый сульфурил:At2+SO2=SO2At2. Вытесняется более сильными галогенами:2RbAt+I2=2RbI+At2.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 соединениеPtAt2-астаид платины, подобно йодиду платины:Pt+At2=PtAt2. Межгаллогенные соединения: At2+I2=2AtI-йодид астата. С неметаллами(был получен тетраастатид углерода или иначе говоря, четырёхастатистый углерод)2At2+C=CAt4. 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+3O2 - 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+BaAt2. 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 + 4NH3. 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, CAt4.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

Основная статья: Изотопы астата


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, T1/2=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



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 .


Advertisement