Астат (At)
ГалогенТвердое вещество
Стандартная относительная атомная масса
[210]Электронная конфигурация
[Xe] 6s2 4f14 5d10 6p5Температура плавления
301,85 °CТемпература кипения
Нет данныхПлотность
7000 kg/m³Степени окисления
−1, +1, +3, +5, +7Электроотрицательность (по Полингу)
2,2Энергия ионизации (1-я)
9,31751 eVГод открытия
1940Атомный радиус
Нет данныхПодробные сведения
Астат — очень редкий, высокорадиоактивный галоген ниже йода в группе 17. Все его изотопы нестабильны, и в природе встречаются лишь ничтожные количества короткоживущих продуктов в цепочках распада урана и тория. Его химия частично изучена экспериментально и частично выводится из периодических тенденций, поскольку пригодные для использования количества чрезвычайно малы. Астат проявляет как галогеноподобное поведение, так и необычно металлический характер для галогена.
Масс-спектрометр «время пролета» был использован для подтверждения того, что этот высокорадиоактивный галоген ведет себя химически очень похоже на другие галогены, особенно на йод. Говорят, что астатин более металлический, чем йод, и, как йод, он, вероятно, накапливается в щитовидной железе. Сотрудники Национальной лаборатории Брукхейвен недавно использовали реактивное рассеяние в пересекающихся молекулярных пучках для идентификации и измерения элементарных реакций с участием астатина.
Астатин был получен Дейлом Р. Карсоном, К.Р. Маккензи и Эмилио Сегре путем бомбардировки изотопа висмута, висмута-209, альфа-частицами, ускоренными в устройстве, называемом циклотроном. В результате были образованы астатин-211 и два свободных нейтрона. Эта работа была проведена в Калифорнийском университете в 1940 году. Небольшие количества астатина существуют в природе в результате распада урана и тория, хотя общее количество астатина в земной коре в любой конкретный момент составляет менее 30 граммов. Из-за своей редкости астатин получают по мере необходимости. На сегодняшний день было получено в общей сложности 0,05 микрограмма (0,00000005 грамма) астатина.
Наиболее стабильный изотоп астатина, астатин-210, имеет период полураспада 8,1 часа. Он распадается с образованием висмута-206 через альфа-распад или полония-210 через электронный захват.
От греческого astatos, означающего «неустойчивый». Синтезирован в 1940 году Д.Р. Карсоном, К.Р. Маккензи и Э. Сегре в Калифорнийском университете путем бомбардировки висмута альфа-частицами. Наиболее долгоживущие изотопы вместе с природными изотопами урана и тория, а следы 217At находятся в равновесии с 233U и 239Np, возникающими в результате взаимодействия тория и урана с естественно образующимися нейтронами. Однако общее количество астатина, присутствующее в земной коре, составляет менее 1 унции.
Объёмный вид астата непосредственно не наблюдался в макроскопическом образце. Обычно с ним работают поатомно или в растворе сверхмикроследовых количеств. Тёмное твёрдое вещество, возможно с металлическим характером, предсказано на основании периодических тенденций, но не является экспериментально установленным описанием.
Астат не имеет коммерческого применения как элемент. Его основной практический интерес связан с исследованиями в области ядерной медицины, особенно с ²¹¹At для изучения таргетной альфа-частичной терапии. Этот изотоп можно присоединять к молекулам-носителям, которые нацелены на определённые биологические мишени, однако его короткий период полураспада и сложность получения ограничивают рутинное использование. Другие области применения ограничены радиохимическими исследованиями, трассерными исследованиями химии тяжёлых галогенов и разработкой способов получения изотопов.
Из-за малых количеств, в которых он производится, и его короткого периода полураспада, в настоящее время астат не имеет применений за пределами фундаментальных научных исследований.
Изотопы в медицине
Известно, что 211At (с периодом полураспада 7,2 ч) накапливается в щитовидной железе и иногда является предпочтительным средством лечения гипертиреоза и рака щитовидной железы, поскольку частицы, испускаемые 211At, обеспечивают большую энергию, чем меченый радиоактивным йодом, другой метод лечения (рис. IUPAC.85.1). Однако астатин проявляет тенденцию к индукции опухолей, поэтому его применение ограничено [565] L. M. Cobb, A. Harrison, N. E. Dudley, T. E. F. Carr, J. A. Humphreys. Radiother. Oncol.13, 203 (1988).. Лиганд 211At-меченого ди-карборана (кластер атомов бора, углерода и водорода), известный как Venus Flytrap Cluster (VFC), использовался как эффективный фармацевтический препарат в радиотерапевтическом лечении [566] J. T. Gullon. “The preparation of metallocarborane and iodinated carborane amino acid analogues for molecular imaging and therapy”, S. dissertation, Dept. of Chemistry, McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada (2010). http://hdl.handle.net/11375/9362..
Химия астата определяется исследованиями на трассерном уровне, поэтому многие соединения идентифицируются по поведению, а не по выделению вещества в макроколичествах. Он может образовывать астаид-ион At⁻, а также интергалогенные или псевдогалогеноподобные частицы. Обсуждаются степени окисления от −1 до положительных состояний, таких как +1, +3, +5 и, возможно, +7, сильно зависящие от среды и лиганда. Такие частицы, как астатоводород HAt и моноиодид астата AtI, известны или предполагаются в маломасштабных исследованиях. Органоастатовые соединения с связями углерод–астат важны в исследованиях радиомечения.
See more information at the Astatine compound page.
Опасности астата определяются радиоактивностью, а не данными о обычной химической токсичности. Важны изотопно-специфические периоды полураспада и режимы распада; ²¹¹At является альфа-излучателем, тогда как другие изотопы могут иметь иные радиационные характеристики. Даже крошечные массы могут требовать экранирования, локализации, дистанционного обращения и контроля загрязнения. Химическая токсичность плохо охарактеризована, поскольку количества на порядки ниже уровней, пригодных для обычных токсикологических испытаний.
Природный астатин существует лишь кратковременно и в следовых количествах в радиоактивных цепочках распада, главным образом в связи с урансодержащими и торийсодержащими минералами. Его атомы распадаются раньше, чем могут накапливаться или участвовать в существенном геохимическом цикле. Поэтому экологическое поведение выводится из химии галогенов и радиохимических экспериментов, а не наблюдается в массовом масштабе. Выбросы искусственного астатина определялись бы прежде всего его кратковременной радиоактивностью и химической формой.
Астатин не имеет товарного рынка и не добывается как продукт. Исследовательские количества, особенно ²¹¹At, получают на ускорителях частиц, обычно путем облучения мишеней из висмута с последующим быстрым отделением продукта. Ограничения предложения связаны с периодом полураспада изотопа, доступом к специализированному циклотрону, обработкой мишеней, временем транспортировки и радиохимической инфраструктурой. Переработка не имеет обычного промышленного смысла, поскольку изотопы быстро распадаются и используются в количествах для трассерных или медицинских исследований.
В природе не встречается. Подобен йоду. Получают бомбардировкой висмута альфа-частицами.
Астат не является значимым элементом космического резервуара. Любой астат, образующийся в звёздном нуклеосинтезе или радиоактивном распаде, короткоживущ на геологических и астрономических масштабах времени, поэтому он не сохраняется в обнаруживаемых количествах. В планетарных материалах он может появляться только как временный дочерний продукт более тяжёлых радиоактивных нуклидов.
- Астат обычно изучают в количествах, намного меньших, чем видимая пылинка.
- Самые долгоживущие известные изотопы астата всё же имеют периоды полураспада лишь в несколько часов.
- Название происходит от греческого слова, означающего «неустойчивый».
- ²¹¹At ценится в исследованиях, поскольку альфа-частицы проходят в ткани лишь небольшие расстояния.
- Астатин может вести себя менее как простой галоген, чем йод, особенно в положительных степенях окисления.
Изображения
Свойства
Физические свойства
- Ковалентный радиус
- 150 pm Сравнить Ковалентный радиус у всех элементов →
- Ван-дер-ваальсов радиус
- 202 pm Сравнить Ван-дер-ваальсов радиус у всех элементов →
- Плотность
- 7000 kg/m³ Сравнить Плотность у всех элементов →
- Фаза при стандартных температуре и давлении
- Твёрдое вещество Сравнить Фаза при стандартных температуре и давлении у всех элементов →
- Температура плавления
- 301,85 °C Сравнить Температура плавления у всех элементов →
Химические свойства
- Электроотрицательность (по Полингу)
- 2,2 Сравнить Электроотрицательность (по Полингу) у всех элементов →
- Электроотрицательность (по Аллену)
- 2,39
- Сродство к электрону
- 2,391 eV
- Энергия ионизации (1-я)
- 9,31751 eV Сравнить Энергия ионизации (1-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (2-я)
- 17,880062 eV Сравнить Энергия ионизации (2-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (3-я)
- 26,580091 eV Сравнить Энергия ионизации (3-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (4-я)
- 39,650136 eV Сравнить Энергия ионизации (4-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (5-я)
- 50,390173 eV Сравнить Энергия ионизации (5-я) у всех элементов →
- Степени окисления
- −1, +1, +3, +5, +7 Сравнить Степени окисления у всех элементов →
- Валентные электроны
- 7 Сравнить Валентные электроны у всех элементов →
- Электронная конфигурация
- [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p5
Термодинамические свойства
- Теплота плавления
- 0,06218583 eV Сравнить Теплота плавления у всех элементов →
- Теплота испарения
- 0,41457221 eV Сравнить Теплота испарения у всех элементов →
- Теплота сублимации
- 1,554646 eV
- Теплота атомизации
- 1,554646 eV
Ядерные свойства
- Протоны
- 85 Сравнить Протоны у всех элементов →
- Нейтроны
- 125 Сравнить Нейтроны у всех элементов →
- Известные изотопы
- 39 Сравнить Известные изотопы у всех элементов →
- Стабильные изотопы
- 0 Сравнить Стабильные изотопы у всех элементов →
- Массовое число (наиболее стабильный изотоп)
- 210
- Наиболее стабильный изотоп
- At-210
- Год открытия
- 1940
Распространённость
Нет данных
Кристаллическая структура
Нет данных
Электронная структура
- Электроны по оболочкам
- 2, 8, 18, 32, 18, 7 Сравнить Электроны по оболочкам у всех элементов →
Идентификаторы
- Номер CAS
- 7440-68-8 Сравнить Номер CAS у всех элементов →
- Символ терма
- 2P°3/2
- InChI
- InChI=1S/At
- Ключ InChI
- RYXHOMYVWAEKHL-UHFFFAOYSA-N
Электронная конфигурация Измеренные
At: 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵Модель атома
Изотопы различаются числом нейтронов, массой и стабильностью, но не электронной конфигурацией нейтрального атома.
Схематическая модель атома, без соблюдения масштаба.
Атомный отпечаток
Спектр излучения / поглощения
Распределение изотопов
Стабильных изотопов нет.
| Массовое число | Атомная масса (а. е. м.) | Содержание в природе | Период полураспада |
|---|---|---|---|
| 214 Радиоактивный | 213,9963721 ± 0,0000046 | Нет данных | 558 ns |
| 197 Радиоактивный | 196,993189 ± 0,000055 | Нет данных | 388.2 мс |
| 196 Радиоактивный | 195,9958 ± 0,000033 | Нет данных | 377 мс |
| 212 Радиоактивный | 211,9907377 ± 0,0000026 | Нет данных | 314 мс |
| 216 Радиоактивный | 216,0024236 ± 0,0000039 | Нет данных | 300 us |
Фаза / агрегатное состояние
Причина: на 276,9 °C ниже температуры плавления (301,85 °C)
Схематично, без соблюдения масштаба
Температуры фазовых переходов
Энергии переходов
Энергия, необходимая для плавления 1 моль вещества при температуре плавления
Энергия, необходимая для испарения 1 моль вещества при температуре кипения
Энергия, необходимая для сублимации 1 моль вещества при температуре сублимации
Плотность
При стандартных условиях
При стандартных условиях
Атомные спектры
Показано 10 из 85. Сортировка по заряду иона (по возрастанию).
Данные о спектральных линиях ?
| Ион | Заряд | Всего линий | Вероятности переходов | Обозначения уровней |
|---|---|---|---|---|
| At I | 0 | 2 | 0 | 2 |
Данные об энергетических уровнях ?
| Ион | Заряд | Уровни |
|---|---|---|
| At I | 0 | 4 |
| At II | +1 | 2 |
| At III | +2 | 2 |
| At IV | +3 | 2 |
| At V | +4 | 2 |
| At VI | +5 | 2 |
| At VII | +6 | 2 |
| At VIII | +7 | 2 |
| At IX | +8 | 2 |
| At X | +9 | 2 |
Данные о кристаллической структуре отсутствуют
Ионные радиусы
| Заряд | Координация | Спин | Радиус |
|---|---|---|---|
| +7 | 6 | Нет данных | 62 пм |
Соединения
Изотопы (5)
| Массовое число | Атомная масса (а. е. м.) | Содержание в природе | Период полураспада | Тип распада | |
|---|---|---|---|---|---|
| 214 Радиоактивный | 213,9963721 ± 0,0000046 | Нет данных | 558 ns | α =100% | |
| 197 Радиоактивный | 196,993189 ± 0,000055 | Нет данных | 388.2 мс | α =96.1±1.2%β+ =3.9±1.2% | |
| 196 Радиоактивный | 195,9958 ± 0,000033 | Нет данных | 377 мс | α =97.5±0.3%β+ ?β+SF =0.009±0.1% | |
| 212 Радиоактивный | 211,9907377 ± 0,0000026 | Нет данных | 314 мс | α ≈100%β+ ?β- ? | |
| 216 Радиоактивный | 216,0024236 ± 0,0000039 | Нет данных | 300 us | α ≈100%β- ?ε ? |
Расширенные данные о свойствах
Ковалентные радиусы (расширенные данные)
- Ковалентный радиус (по Пююккё)
- 147 pm
- Ковалентный радиус (по Пююккё, двойная связь)
- 138 pm
- Ковалентный радиус (по Пююккё, тройная связь)
- 138 pm
Ван-дер-ваальсовы радиусы
- Truhlar
- 202 pm
- UFF
- 475 pm
- MM3
- 251 pm
Атомные и металлические радиусы
- Атомный радиус (по Раму)
- 247 pm
Шкалы нумерации
- Mendeleev
- 110
- Pettifor
- 96
- Glawe
- 98
Шкалы электроотрицательности
- Ghosh
- 0
- Gunnarsson–Lundqvist
- 7
- Robles–Bartolotti
- 6
Поляризуемость и дисперсия
- Дипольная поляризуемость
- 42 a.u.
- Дипольная поляризуемость (неопределённость)
- 4 a.u.
- C₆ (Gould–Bučko)
- 351 Ha·Bohr6
Фазовые переходы и аллотропные модификации
| Температура плавления | 575,15 K |
Категории степеней окисления
Расширенные справочные данные
Константы экранирования (15)
| n | Орбиталь | σ |
|---|---|---|
| 1 | s | 1,6446 |
| 2 | p | 4,5524 |
| 2 | s | 22,3324 |
| 3 | d | 13,4155 |
| 3 | p | 23,5024 |
| 3 | s | 24,6481 |
| 4 | d | 37,9504 |
| 4 | f | 37,7596 |
| 4 | p | 36,516 |
| 4 | s | 35,6644 |
Подробные данные о кристаллических радиусах (1)
| Заряд | CN | Спин | rcrystal (pm) | Происхождение |
|---|---|---|---|---|
| 7 | VI | 76 | Ahrens (1952) ionic radius, |
Типы распада изотопов (76)
| Изотоп | Режим | Интенсивность |
|---|---|---|
| 191 | A | 100% |
| 191 | B+ | — |
| 192 | A | 100% |
| 192 | B+ | — |
| 192 | B+SF | 0,5% |
| 193 | A | 100% |
| 194 | A | 100% |
| 194 | B+ | 8,3% |
| 194 | B+SF | 0% |
| 195 | A | 100% |
Факторы рассеяния рентгеновского излучения (516)
| Энергия (eV) | f₁ | f₂ |
|---|---|---|
| 10 | — | 8,78144 |
| 10,1617 | — | 8,87321 |
| 10,3261 | — | 8,96593 |
| 10,4931 | — | 9,04836 |
| 10,6628 | — | 9,08532 |
| 10,8353 | — | 9,12244 |
| 11,0106 | — | 9,1597 |
| 11,1886 | — | 9,1933 |
| 11,3696 | — | 9,15142 |
| 11,5535 | — | 9,10973 |
Дополнительные данные
Оценочная распространённость в земной коре
The estimated element abundance in the earth's crust.
Оценочная распространённость в земной коре
Not Applicable
Источники (1)
- [5] Astatine https://education.jlab.org/itselemental/ele085.html
Оценочная распространённость в океане
The estimated element abundance in the earth's oceans.
Оценочная распространённость в океане
Not Applicable
Источники (1)
- [5] Astatine https://education.jlab.org/itselemental/ele085.html
Получение
Production of this element (from raw materials or other compounds containing the element).
Astatine can be produced by bombarding bismuth with energetic alpha particles to obtain the relatively long-lived 209-211At, which can be distilled from the target by heating in air.
Источники (1)
- [6] Astatine https://periodic.lanl.gov/85.shtml
Источники
(9)
Data deposited in or computed by PubChem
The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.
Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.
The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.
Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/
The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.
The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database
This section provides all form of data related to element Astatine.
The element property data was retrieved from publications.