Back

ⓘ Astat




Astat
                                     

ⓘ Astat

Astat je radioaktivni hemijski element sa simbolom At i atomskim brojem 85. On je najrjedi element koji se prirodno javlja u Zemljinoj kori. Na Zemlji se nalazi kao proizvod radioaktivnog raspada raznih težih elemenata. Svi njegovi izotopi su kratkoživući, a najstabilniji medu njima je astat-210 sa vremenom poluraspada od 8.1 sati. Elementarni astat nikad nije viden golim okom, jer bi svaki makroskopski uzorak odmah ispario zbog radioaktivnog zagrijavanja. Istražuje se da li bi ova "prepreka" kod dobijanja astata mogla biti prevazidena uz dostatno hladenje uzorka.

Osobine astata u većim količinama nisu poznate a podaci su nepouzdani. Mnoge njegove osobine se zasnivaju na njegovom mjestu u periodnom sistemu elemenata, gdje je on teži analog joda i član grupe halogenih elemenata. Pretpostavlja se da ima taman ili sjajan izgled a može biti i poluprovodnik ili čak metal. Postoje mišljenja da bi vjerovatno imao višu tačku topljenja od joda. U hemijskom smislu, poznato je nekoliko vrsta iona astata, a većina njegovih spojeva nalikuje na spojeve joda. Takoder u odredenim aspektima pokazuje i neke metalne osobine, kao što je mogućnost gradenja stabilnih jednoatomnih kationa u vodenim rastvorima za razliku od lakših halogena.

Naučnici Dale R. Corson, Kenneth Ross MacKenzie i Emilio G. Segrè prvi su sintetizirali ovaj element na Univerzitetu Kalifornije u Berkeleyu, a ime su mu dali po grčkoj riječi astatos ἄστατος, "nestabilan". Kasnije su pronadena četiri izotopa astata u prirodi, mada je najmanje rasprostranjeni prirodni element, a u svakom trenutku u Zemljnoj kori ga ima mnogo manje od jednog grama. U medicini se koriste najstabilniji izotopi astata-210 i 211, a oni se ne javljaju u prirodi. Proizvode se isključivo sintetički, obično postupkom bombardiranja bizmuta-209 alfa česticama.

                                     

1. Historija

Kada je Dmitrij Mendeljejev 1869. sastavio svoj periodni sistem, predvidio je postojanje nekih, u to vrijeme, još ne otkrivenih elemenata, izmedu ostalih i jednog kojeg je, nakon otkrića, trebalo smjestiti ispod joda. Iz tih razloga, neki naučnici su pokušavali otkriti taj element, nazvan "eka-jod".

Godine 1931. Fred Allison i njegovi saradnici sa Politehničkog instituta Alabame danas Univerzitet Auburn objavili su da su otkrili nedostajući element te su mu dali naziv alabamin Ab. Medutim, njihovo otkriće nije moglo biti potvrdeno te je kasnije proglašeno lažnim. Hemičar De Rajendralal Mitra iz Dhake, Bangladeš tada Britanske Indije 1937. godine pri proučavanju članova porodice radioaktivnog torija pronašao je dva nova elementa. Prvom je dao ime dakin eka-jod, što je predstavljalo engleski naziv za grad Dhaku Dacca, a drugom gourij. Niti jedan pronalazak novih elemenata nije potvrden ni priznat.

Švicarski hemičar Walter Minder predložio je naziv helvecij, kada je 1940. objavio otkriće elementa 85. Medutim, dvije godine kasnije, 1942. promijenio je prijedlog za ime elementa u anglohelvecij. Potvrda otkrića astata od starogrč. ἀστατέω = "biti nepostojan", zbog njegovog radioaktivnog raspada došla je tek 1940. kada su naučnici Dale Corson, Kenneth MacKenzie i Emilio Gino Segrè na Univerzitetu Kalifornije proizveli novi element bombardiranjem bizmuta alfa-česticama. Tri godine kasnije, ovaj kratkoživući element takoder su pronašli Berta Karlik i Traude Bernert kao proizvod prirodnog procesa raspada uranija.

                                     

2. Osobine

Astat je izuzetno radioaktivan element, svi njegovi izotopi imaju kratka vremena poluraspada od 8.1 sati ili manje, a raspadaju se na druge izotope astata ili na izotope bizmuta, polonija ili radona. Svi izotopi astata su veoma nestabilni, većina ih se raspada za manje od sekunde. Medu prvih 101 elementa periodnog sistema, samo je francij nestabilniji od njega.

Osobine astata u većim količinama nisu poznate i predmet su pretpostavki i nagadanja. Njegovo istraživanje je ograničeno kratkim vremenom raspada, koje onemogućava stvaranje mjerljivih količina elementa. Kada bi se dobio vidljiv komad astata, on bi gotovo odmah ispario zbog ogromne toplote koja nastaje zbog njegove intenzivne radijacije. Postoje odredena istraživanja da se potrebnim hladenjem dobiju makroskopske količine astata koje bi se mogle istaložiti u tankom sloju. Astati se najčešće ne ubraja niti u nemetale ni u metaloide; a neka istraživanja sugeriraju da bi mogao imati i metalne osobine.

                                     

2.1. Osobine Fizičke

Većina fizičkih osobina astata su procijenjene bilo interpolacijom ili ekstrapolacijom, koristeći teoretske ili metode izvedene iz prakse. Naprimjer, halogeni elementi su sve tamniji kako se povećava atomska težina: fluor je gotovo bezbojan, hlor je žuto-zelen, brom je crveno-smed dok je jod ljubičasto-tamnosiv. Zbog takve pravilnosti smatra se da bi astat vjerovatno trebao biti crna ili vrlo tamna čvrsta tvar ako se ovaj trend nastavlja niz grupu ili možda ima metalni oblik ako je zapravo metaloid ili metal. Tačke topljenja i ključanja astata očekuju se da bi mogle slijediti trend elemenata halogene serije, koje rastu povećanjem atomskog broja. Za osnovu toga, one su procijenjene na 302 i 337 °C, respektivno. Neki eksperimentalni dokazi pokazuju da bi astat mogao imati niže tačke topljenja i ključanja od onih koje implicira halogeni "trend". Astat sublimira mnogo slabije od joda, te ima niži pritisak pare. Kada bi se to ispostavilo tačnim, polovina količine uzorka astata bi isparila za oko sat vremena ako bi se uzorak stavio na čistu staklenu površinu pri sobnoj temperaturi. Spektar apsorpcije astata na srednjim ultraljubičastim talasnim dužinama ima linije na 224.401 i 216.225 nm, što sugerira tranzicije 6p na 7s.

Struktura čvrstog astata nije poznata. Kao analog joda, mogao bi imati ortorompsku kristalnu strukturu sastavljenu iz dvoatomskih molekula astata, a takoder bi mogao biti i poluprovodnik sa širinom zabranjene vrpce od 0.7 eV. Za razliku od tih mišljenja, ako bi kondenzirani astat gradio metalnu fazu kako je predvideno, mogao bi imati monoatomsku plošno centriranu kubičnu strukturu. Dokazi za ili protiv postojanja dvoatomskog astata At 2 su rijetki i ne nude nedvosmislen zaključak. Neki izvodi navode da At 2 uopće ne postoji, ili barem da nikad nije proučen, dok drugi izvori dokazuju i impliciraju njegovo postojanje. I pored kontroverze, mnoge osobine dvoatomskog astata su pretpostavljene; naprimjer, dužina njegove veze bi trebala biti 300 ±10 pm, energija disocijacije 83.7 ±12.5 kJ mol −1, a toplota isparavanja ∆H vap 54.39 kJ mol −1. Posljednji podatak znači da bi astat trebao u najmanju ruku biti metalnog oblika u tečnom stanju na osnovu toga da elementi sa toplotom isparavanja višom od ~42 kJ mol −1 su metalni kada su u tečnom stanju; a dvoatomski jod, s vrijednošću od 41.71 kJ mol −1, neznatno je ispod ove granice.



                                     

2.2. Osobine Hemijske

Hemija astata je "obavijena tamnim oblacima" zbog ekstremno niskih koncentracija pri kojima se vrše eksperimenti s ovim elementom, kao i mogućnosti reakcija uz prisustvo nečistoća i filtera, kao i radioaktivnih nusproizvoda, te drugih neželjenih interakcija u nano-skali. Mnoge od njegovih pretpostavljenih osobina su istraživanje u studijama pomoću radioaktivnih trasera na ekstremno razrijedenim rastvorima astata, obično rjedim od −10 mol L −1. Neke osobine, poput gradenja aniona, odgovaraju onima kod halogena. Astat takoder ima i neke karakteristike metala, poput elektroprevlačenja na katodama, kotaloženju sa metalnim sulfidima u hlorovodičnoj kiselini, te gradenju stabilnih monoatomskih kationa u vodenom rastvoru. Astat gradi komplekse sa EDTA, sredstvom za heliranje metala, te je u mogućnosti da djeluje kao metal u radioaktivnom trasiranju antitijela, a u nekim aspektima astat u stanju +1 dosta nalikuje srebru u istom stanju. Ipak, u većem dijelu organske hemije astat djeluje kao analog joda.

Astat ima elektronegativnost od 2.2 na revidiranoj Paulingovoj skali, što je niže od joda 2.66 a gotovo isto kao i kod vodika. U vodik-astatidu HAt predvida se da bi negativni naboj trebao biti na atomu vodika, čime se implicira da bi ovaj spoj trebao biti nazvan "astat-hidrid". To bi bilo u skladu sa elektronegativnošću astata na Allred-Rochowoj skali 1.9 što je manje od one kod vodika 2.2. Za afinitet prema elektronu astata se predvida da bi trebao biti smanjen za jednu trećinu zbog spin-orbitalnih interakcija.

                                     

2.3. Osobine Izotopi

Postoji 39 poznatih izotopa astata, sa atomskim masama masenim brojevima od 191 do 229. Prema teorijskim modelima trebalo bi postojati još 37 izotopa. Nikad nisu pronadeni stabilni niti dugoživeći izotopi ovog elementa niti se očekuje da bi oni mogli postojati.

Energije njegovih alfa raspada slijede isti trend kao kod drugih teških elemenata. Lakši izotopi astata imaju relativno visoke energije alfa raspada, koje se snižavaju što je teže jezgro. Astat-211 ima značajno višu energiju od prethodnog izotopa, pošto ima jezgro sa 126 neutrona, a smatra se da je 126 "magični broj" koji odgovara popunjenoj neutronskoj ljuski. I pored toga što ima slično vrijeme poluraspada kao i prethodnik 8.1 sati za astat-210 a 7.2 sati za As-211, vjerovatnoća alfa raspada je mnogo viša za ovaj drugi: 41.81% u odnosu na 0.18%. Dva sljedeća izotopa otpuštaju čak i više energije, tako da izotop astat-213 otpušta najviše. Zbog toga, astat-213 je najkraće živući izotop. Iako teži izotopi otpuštaju manje enegije, ne postoji niti jedan dugoživući izotop astata, jer se povećava uloga beta raspada emisija elektrona. Ovaj način raspada je naročito važan za astat; tako da je već 1950tih bilo teoretizirano da svi izotopi elementa potpadaju pod beta raspad. Načini beta raspada su otkriveni za sve izotope astata osim za astat-213, -214, -215 i -216m. Astat-210 i lakši izotopi iskazuju beta plus raspad emisiju pozitrona, astat-216 i teži izotopi pokazuju beta minus raspad, a astat-212 se raspada na oba načina, dok se izotop astat-211 raspada elektronskim zahvatom.

Najstabilniji izotop je astat-210, čije vrijeme poluraspada iznosi 8.1 sati. Njegov osnovni način raspada je beta plus, dajući relativno dugoživući barem u odnosu na izotope astata alfa emiter polonij-210. Sveukupno, samo pet izotopa astata imaju vremena poluraspada koja su duža od jednog sata astat-207 do -211. Najnestabilniji izotop u osnovnom stanju je astat-213, čije vrijeme poluraspada iznosi 125 nanosekundi. On se raspada alfa raspadom te prelazi u ekstremno dugoživući bizmut-209.

                                     

3. Literatura

  • Zuckerman, J. J.; Hagen, A. P. 1989. Inorganic Reactions and Methods, Volume 3, The Formation of Bonds to Halogens Part 1. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-18656-4.
  • Lavrukhina, A. K.; Pozdnyakov, A. A. 1970. Analytical Chemistry of Technetium, Promethium, Astatine, and Francium. Ann Arbor–Humphrey Science Publishers. ISBN 0-250-39923-7.
  • Zuckerman, J. J.; Hagen, A. P. 1990. Inorganic Reactions and Methods, Volume 4, The Formation of Bonds to Halogens Part 2. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-18657-1.
  • Kugler, H. K.; Keller, C. 1985. At, Astatine, System No. 8a. Gmelin Handbook of Inorganic and Organometallic Chemistry. vol. 8 8. izd. Springer-Verlag. ISBN 3-540-93516-9.
  • Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. 2002. Chemistry of the Elements 2. izd. Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.
                                     
  • poznati i kao halogeni elementi su: Fluor F Hlor Cl Brom Br Jod I i Astat At Hemijski spojevi koji sadrže halogene elemente grč. halos gen
  • francija je samo cezij. Francij je veoma radioaktivan metal koji se raspada na astat radij i radon. Pošto je alkalni metal, ima jedan valentni elektron. Francij
  • poznat i kao eka - astat što predstavlja Mendeljejev način imenovanja neotkrivenih elemenata, izvedeno iz sanskrta eka jedan i astat što je zasnovano
  • Nakon bizmuta, čije je vrijeme poluraspada duže od 1019 godina, polonij, astat i radon su neki od najrjedi elemenata, koji imaju i vrlo kratka vremena
  • nalazi se na dijagonalnoj granici prema polumetalima. Halogeni element astat koji se takoder nalazi na ovoj dijagonali, jeste u čvrstom agregatnom stanju
  • य जन सप त स न ध न ह रण य क ष सव त द व आग द दधद रत न द श ष व र य ण astau vy akhyat kakubhah prthivyās trī dhanva yojanā sapta sindhūn hiranyāksah

Users also searched:

...