Astatine (At)
halogenSolid
Стандартна відносна атомна маса
[210]Електронна конфігурація
[Xe] 6s2 4f14 5d10 6p5Температура плавлення
301,85 °CТемпература кипіння
Немає данихГустина
7000 kg/m³Ступені окиснення
−1, +1, +3, +5, +7Електронегативність (за Полінгом)
2,2Енергія йонізації (1-ша)
9,31751 eVРік відкриття
1940Атомний радіус
Немає данихВідомості
Astatine is a very rare, highly radioactive halogen below iodine in group 17. All of its isotopes are unstable, and only minute amounts occur naturally as short-lived products in uranium and thorium decay chains. Its chemistry is partly experimental and partly inferred from periodic trends, because usable quantities are extremely small. Astatine shows both halogen-like behavior and unusually metallic character for a halogen.
The "time of flight" mass spectrometer has been used to confirm that this highly radioactive halogen behaves chemically very much like other halogens, particularly iodine. Astatine is said to be more metallic than iodine, and, like iodine, it probably accumulates in the thyroid gland. Workers at the Brookhaven National Laboratory have recently used reactive scattering in crossed molecular beams to identify and measure elementary reactions involving astatine.
Astatine was produced by Dale R. Carson, K.R. MacKenzie and Emilio Segrè by bombarding an isotope of bismuth, bismuth-209, with alpha particles that had been accelerated in a device called a cyclotron. This created astatine-211 and two free neutrons. This work was conducted at the University of California in 1940. Small amounts of astatine exist in nature as a result of the decay of uranium and thorium, although the total amount of astatine in the earth's crust at any particular time is less than 30 grams. Due to its scarcity, astatine is produced when it is needed. A total of 0.05 micrograms (0.00000005 grams) of astatine have been produced to date.
Astatine's most stable isotope, astatine-210, has a half-life of 8.1 hours. It decays into bismuth-206 through alpha decay or into polonium-210 through electron capture.
From the Greek astatos meaning unstable. Synthesized in 1940 by D.R. Corson, K.R. MacKenzie, and E. Segre at the University of California by bombarding bismuth with alpha particles. The longest-lived isotopes, with naturally occurring uranium and thorium isotopes, and traces of 217At are equilibrium with 233U and 239Np resulting from integration of thorium and uranium with naturally produced neutrons. The total amount of astatine present in the earth's crust, however, is less than 1 oz.
The bulk appearance of astatine has not been directly observed in a macroscopic sample. It is usually handled atom-by-atom or in ultratrace solution. A dark solid, possibly with metallic character, is predicted from periodic trends but is not an experimentally established description.
Astatine has no commercial use as an element. Its main practical interest is in nuclear medicine research, especially ²¹¹At for targeted alpha-particle therapy studies. This isotope can be attached to carrier molecules that seek selected biological targets, but its short half-life and difficult production limit routine use. Other uses are confined to radiochemical research, tracer-scale studies of heavy halogen chemistry, and isotope-production development.
Due to the small amounts produced and its short half-life, there are currently no uses for astatine outside of basic scientific research.
Isotopes in Medicine
211At (with a half-life of 7.2 h) is known to accumulate in the thyroid and occasionally is the preferred treatment for hyperthyroidism and thyroid cancer because the particles emitted from 211At provide more energy than radiolabeled iodine, the other treatment method (Fig. IUPAC.85.1). However, astatine has shown a tendency to induce tumors, so its use is limited [565] L. M. Cobb, A. Harrison, N. E. Dudley, T. E. F. Carr, J. A. Humphreys. Radiother. Oncol.13, 203 (1988).. The 211At-labeled di-carborane (cluster of boron, carbon, and hydrogen atoms) ligand known as the Venus Flytrap Cluster (VFC) has been used as a robust pharmaceutical in radiotherapy treatment [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..
Astatine chemistry is dominated by tracer-scale studies, so many compounds are identified by behavior rather than by isolating bulk material. It can form astatide ions, At⁻, and interhalogen or pseudohalogen-like species. Oxidation states from −1 to positive states such as +1, +3, +5, and possibly +7 are discussed, depending strongly on medium and ligand. Species such as hydrogen astatide, HAt, and astatine monoiodide, AtI, are known or inferred in small-scale studies. Organ astatine compounds with carbon–astatine bonds are important in radiolabeling research.
See more information at the Astatine compound page.
Astatine hazards are dominated by radioactivity, not ordinary chemical toxicity data. Isotope-specific half-lives and decay modes matter; ²¹¹At is an alpha emitter, while other isotopes may have different radiation signatures. Even tiny masses can require shielding, containment, remote handling, and contamination control. Chemical toxicity is poorly characterized because quantities are far below conventional toxicological testing levels.
Natural astatine exists only transiently in trace quantities within radioactive decay chains, mainly associated with uranium- and thorium-bearing minerals. Its atoms decay before they can accumulate or take part in a substantial geochemical cycle. Environmental behavior is therefore inferred from halogen chemistry and radiochemical experiments rather than observed at bulk scale. Releases of artificial astatine would be controlled primarily by its short-lived radioactivity and chemical form.
Astatine has no commodity market and is not mined as a product. Research quantities, especially ²¹¹At, are produced in particle accelerators, commonly by bombarding bismuth targets and then rapidly separating the product. Supply is constrained by isotope half-life, specialized cyclotron access, target processing, transport time, and radiochemical infrastructure. Recycling is not meaningful in the usual industrial sense because the isotopes decay quickly and are used in tracer or medical-research amounts.
Does not occur in nature. Similar to iodine. Produced by bombarding bismuth with alpha particles.
Astatine is not a significant cosmic reservoir element. Any astatine formed in stellar nucleosynthesis or radioactive decay is short-lived on geological and astronomical timescales, so it does not persist in detectable bulk abundance. In planetary materials it can appear only as a temporary daughter product of heavier radioactive nuclides.
- Astatine is usually studied in quantities far below a visible speck.
- The longest-lived known astatine isotopes still have half-lives of only hours.
- The name comes from a Greek word meaning unstable.
- ²¹¹At is valued in research because alpha particles travel only short distances in tissue.
- Astatine can behave less like a simple halogen than iodine does, especially in positive oxidation states.
Зображення
Властивості
Фізичні
- Ковалентний радіус
- 150 pm Порівняти Ковалентний радіус усіх елементів →
- Радіус ван дер Ваальса
- 202 pm Порівняти Радіус ван дер Ваальса усіх елементів →
- Густина
- 7000 kg/m³ Порівняти Густина усіх елементів →
- Фаза за стандартних температури й тиску
- Твердий стан Порівняти Фаза за стандартних температури й тиску усіх елементів →
- Температура плавлення
- 301,85 °C Порівняти Температура плавлення усіх елементів →
Хімічні
- Електронегативність (за Полінгом)
- 2,2 Порівняти Електронегативність (за Полінгом) усіх елементів →
- Електронегативність (за Алленом)
- 2,39
- Спорідненість до електрона
- 2,391 eV
- Енергія йонізації (1-ша)
- 9,31751 eV Порівняти Енергія йонізації (1-ша) усіх елементів →
- Енергія йонізації (2-га)
- 17,880062 eV Порівняти Енергія йонізації (2-га) усіх елементів →
- Енергія йонізації (3-тя)
- 26,580091 eV Порівняти Енергія йонізації (3-тя) усіх елементів →
- Енергія йонізації (4-та)
- 39,650136 eV Порівняти Енергія йонізації (4-та) усіх елементів →
- Енергія йонізації (5-та)
- 50,390173 eV Порівняти Енергія йонізації (5-та) усіх елементів →
- Ступені окиснення
- −1, +1, +3, +5, +7 Порівняти Ступені окиснення усіх елементів →
- Валентні електрони
- 7 Порівняти Валентні електрони усіх елементів →
- Електронна конфігурація
- [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p5
Термодинамічні
- Теплота плавлення
- 0,06218583 eV Порівняти Теплота плавлення усіх елементів →
- Теплота випаровування
- 0,41457221 eV Порівняти Теплота випаровування усіх елементів →
- Теплота сублімації
- 1,554646 eV
- Теплота атомізації
- 1,554646 eV
Ядерні
- Протони
- 85 Порівняти Протони усіх елементів →
- Нейтрони
- 125 Порівняти Нейтрони усіх елементів →
- Відомі ізотопи
- 39 Порівняти Відомі ізотопи усіх елементів →
- Стабільні ізотопи
- 0 Порівняти Стабільні ізотопи усіх елементів →
- Масове число (найстабільніший ізотоп)
- 210
- Найстабільніший ізотоп
- At-210
- Рік відкриття
- 1940
Поширеність
Немає даних
Кристалічна структура
Немає даних
Електронна будова
- Електрони за оболонками
- 2, 8, 18, 32, 18, 7 Порівняти Електрони за оболонками усіх елементів →
Ідентифікатори
- Номер CAS
- 7440-68-8 Порівняти Номер CAS усіх елементів →
- Символ терма
- 2P°3/2
- InChI
- InChI=1S/At
- Ключ InChI
- RYXHOMYVWAEKHL-UHFFFAOYSA-N
Електронна конфігурація Виміряно
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
Ізотопи відрізняються кількістю нейтронів, масою та стабільністю, але не електронною конфігурацією нейтрального атома.
Схематична модель атома, без дотримання масштабу.
Атомний відбиток
Спектр випромінювання / поглинання
Ізотопний розподіл
Стабільних ізотопів немає.
| Масове число | Атомна маса (u) | Природний вміст | Період напіврозпаду |
|---|---|---|---|
| 214 Радіоактивний | 213,9963721 ± 0,0000046 | Немає даних | 558 ns |
| 197 Радіоактивний | 196,993189 ± 0,000055 | Немає даних | 388.2 мс |
| 196 Радіоактивний | 195,9958 ± 0,000033 | Немає даних | 377 мс |
| 212 Радіоактивний | 211,9907377 ± 0,0000026 | Немає даних | 314 мс |
| 216 Радіоактивний | 216,0024236 ± 0,0000039 | Немає даних | 300 us |
Фаза / стан
Причина: на 276,9 °C нижче температури плавлення (301,85 °C)
Схематично, без дотримання масштабу
Точки фазових переходів
Енергії переходів
Енергія, необхідна для плавлення 1 моль за температури плавлення
Енергія, необхідна для випаровування 1 моль за температури кипіння
Енергія, необхідна для сублімації 1 моль за температури сублімації
Густина
За стандартних умов
За стандартних умов
Атомні спектри
Показано 10 з 85. Відсортовано за зарядом йона (за зростанням).
Наявні дані про лінії ?
| Йон | Заряд | Загальна кількість ліній | Імовірності переходів | Позначення рівнів |
|---|---|---|---|---|
| At I | 0 | 2 | 0 | 2 |
Наявні дані про рівні ?
| Йон | Заряд | Рівні |
|---|---|---|
| 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 |
Дані про кристалічну структуру недоступні
Йонні радіуси
| Заряд | Координація | Спін | Радіус |
|---|---|---|---|
| +7 | 6 | Немає даних | 62 пм |
Сполуки
Ізотопи (5)
| Масове число | Атомна маса (u) | Природний вміст | Період напіврозпаду | Тип розпаду | |
|---|---|---|---|---|---|
| 214 Радіоактивний | 213,9963721 ± 0,0000046 | Немає даних | 558 ns | α =100% | |
| 197 Радіоактивний | 196,993189 ± 0,000055 | Немає даних | 388.2 мс | α =96.1±1.2%β+ =3.9±1.2% | |
| 196 Радіоактивний | 195,9958 ± 0,000033 | Немає даних | 377 мс | α =97.5±0.3%β+ ?β+SF =0.009±0.1% | |
| 212 Радіоактивний | 211,9907377 ± 0,0000026 | Немає даних | 314 мс | α ≈100%β+ ?β- ? | |
| 216 Радіоактивний | 216,0024236 ± 0,0000039 | Немає даних | 300 us | α ≈100%β- ?ε ? |
Розширені дані про властивості
Ковалентні радіуси (розширені дані)
- Ковалентний радіус (за Пююккьо)
- 147 pm
- Ковалентний радіус (за Пююккьо, подвійний зв’язок)
- 138 pm
- Ковалентний радіус (за Пююккьо, потрійний зв’язок)
- 138 pm
Радіуси ван дер Ваальса
- Truhlar
- 202 pm
- UFF
- 475 pm
- MM3
- 251 pm
Атомні та металічні радіуси
- Атомний радіус (за Рамом)
- 247 pm
Шкали нумерації
- Mendeleev
- 110
- Pettifor
- 96
- Glawe
- 98
Шкали електронегативності
- Ghosh
- 0
- Gunnarsson–Lundqvist
- 7
- Robles–Bartolotti
- 6
Поляризовність і дисперсія
- Дипольна поляризовність
- 42 a.u.
- Дипольна поляризовність (невизначеність)
- 4 a.u.
- C₆ (Gould–Bučko)
- 351 Ha·Bohr6
Фазові переходи та алотропні модифікації
| Температура плавлення | 575,15 K |
Категорії ступенів окиснення
Розширені довідкові дані
Сталі екранування (15)
| n | Орбіталь | 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 |
Докладні дані про кристалічні радіуси (1)
| Заряд | CN | Спін | rcrystal (pm) | Походження |
|---|---|---|---|---|
| 7 | VI | 76 | Ahrens (1952) ionic radius, |
Типи розпаду ізотопів (76)
| Ізотоп | Режим | Інтенсивність |
|---|---|---|
| 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% |
Фактори розсіяння рентгенівського випромінювання (516)
| Енергія (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 |
Додаткові дані
Estimated Crustal Abundance
The estimated element abundance in the earth's crust.
Not Applicable
Джерела (1)
- [5] Astatine https://education.jlab.org/itselemental/ele085.html
Estimated Oceanic Abundance
The estimated element abundance in the earth's oceans.
Not Applicable
Джерела (1)
- [5] Astatine https://education.jlab.org/itselemental/ele085.html
Production
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.
Джерела (1)
- [6] Astatine https://periodic.lanl.gov/85.shtml
Джерела
(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.