Astatine (At)
halogenSolid
Nguyên tử khối chuẩn
[210]Cấu hình electron
[Xe] 6s2 4f14 5d10 6p5Nhiệt độ nóng chảy
301,85 °CNhiệt độ sôi
Không cóKhối lượng riêng
7000 kg/m³Trạng thái oxi hóa
−1, +1, +3, +5, +7Độ âm điện (Pauling)
2,2Năng lượng ion hóa (lần 1)
9,31751 eVNăm phát hiện
1940Bán kính nguyên tử
Không cóChi tiết
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.
Hình ảnh
Tính chất
Vật lý
- Bán kính cộng hóa trị
- 150 pm So sánh Bán kính cộng hóa trị của tất cả nguyên tố →
- Bán kính van der Waals
- 202 pm So sánh Bán kính van der Waals của tất cả nguyên tố →
- Khối lượng riêng
- 7000 kg/m³ So sánh Khối lượng riêng của tất cả nguyên tố →
- Pha ở STP
- Rắn So sánh Pha ở STP của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt độ nóng chảy
- 301,85 °C So sánh Nhiệt độ nóng chảy của tất cả nguyên tố →
Hóa học
- Độ âm điện (Pauling)
- 2,2 So sánh Độ âm điện (Pauling) của tất cả nguyên tố →
- Độ âm điện (Allen)
- 2,39
- Ái lực electron
- 2,391 eV
- Năng lượng ion hóa (lần 1)
- 9,31751 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 1) của tất cả nguyên tố →
- Năng lượng ion hóa (lần 2)
- 17,880062 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 2) của tất cả nguyên tố →
- Năng lượng ion hóa (lần 3)
- 26,580091 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 3) của tất cả nguyên tố →
- Năng lượng ion hóa (lần 4)
- 39,650136 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 4) của tất cả nguyên tố →
- Năng lượng ion hóa (lần 5)
- 50,390173 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 5) của tất cả nguyên tố →
- Trạng thái oxi hóa
- −1, +1, +3, +5, +7 So sánh Trạng thái oxi hóa của tất cả nguyên tố →
- Electron hóa trị
- 7 So sánh Electron hóa trị của tất cả nguyên tố →
- Cấu hình electron
- [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p5
Nhiệt động lực học
- Nhiệt nóng chảy
- 0,06218583 eV So sánh Nhiệt nóng chảy của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt hóa hơi
- 0,41457221 eV So sánh Nhiệt hóa hơi của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt thăng hoa
- 1,554646 eV
- Nhiệt nguyên tử hóa
- 1,554646 eV
Hạt nhân
- Proton
- 85 So sánh Proton của tất cả nguyên tố →
- Neutron
- 125 So sánh Neutron của tất cả nguyên tố →
- Các đồng vị đã biết
- 39 So sánh Các đồng vị đã biết của tất cả nguyên tố →
- Đồng vị bền
- 0 So sánh Đồng vị bền của tất cả nguyên tố →
- Số khối (đồng vị bền nhất)
- 210
- Đồng vị bền nhất
- At-210
- Năm phát hiện
- 1940
Độ phổ biến
Không có
Cấu trúc tinh thể
Không có
Cấu trúc electron
- Số electron trong mỗi lớp
- 2, 8, 18, 32, 18, 7 So sánh Số electron trong mỗi lớp của tất cả nguyên tố →
Mã định danh
- Số CAS
- 7440-68-8 So sánh Số CAS của tất cả nguyên tố →
- Ký hiệu số hạng
- 2P°3/2
- InChI
- InChI=1S/At
- Khóa InChI
- RYXHOMYVWAEKHL-UHFFFAOYSA-N
Cấu hình electron Đo đạc
At: 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵Mô hình nguyên tử
Các đồng vị khác nhau về số neutron, khối lượng và độ bền — không khác nhau về cấu hình electron của nguyên tử trung hòa.
Mô hình nguyên tử minh họa, không theo tỷ lệ.
Dấu vân tay nguyên tử
Phổ phát xạ / hấp thụ
Phân bố đồng vị
Không có đồng vị bền.
| Số khối | Khối lượng nguyên tử (u) | Độ phổ biến tự nhiên | Chu kỳ bán rã |
|---|---|---|---|
| 214 Phóng xạ | 213,9963721 ± 0,0000046 | Không có | 558 ns |
| 197 Phóng xạ | 196,993189 ± 0,000055 | Không có | 388.2 ms |
| 196 Phóng xạ | 195,9958 ± 0,000033 | Không có | 377 ms |
| 212 Phóng xạ | 211,9907377 ± 0,0000026 | Không có | 314 ms |
| 216 Phóng xạ | 216,0024236 ± 0,0000039 | Không có | 300 us |
Pha / Trạng thái
Lý do: thấp hơn nhiệt độ nóng chảy (301,85 °C) một lượng 276,9 °C
Sơ đồ minh họa, không theo tỷ lệ
Điểm chuyển pha
Năng lượng chuyển pha
Năng lượng cần để làm nóng chảy 1 mol tại nhiệt độ nóng chảy
Năng lượng cần để hóa hơi 1 mol tại nhiệt độ sôi
Năng lượng cần để làm thăng hoa 1 mol tại nhiệt độ thăng hoa
Khối lượng riêng
Ở điều kiện chuẩn
Ở điều kiện chuẩn
Phổ nguyên tử
Đang hiển thị 10 trên 85. Sắp xếp theo điện tích ion (tăng dần).
Dữ liệu vạch phổ ?
| Ion | Điện tích | Tổng số vạch | Xác suất chuyển mức | Ký hiệu mức năng lượng |
|---|---|---|---|---|
| At I | 0 | 2 | 0 | 2 |
Dữ liệu mức năng lượng ?
| Ion | Điện tích | Mức năng lượng |
|---|---|---|
| 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 |
Không có dữ liệu cấu trúc tinh thể
Bán kính ion
| Điện tích | Phối trí | Spin | Bán kính |
|---|---|---|---|
| +7 | 6 | Không có | 62 pm |
Hợp chất
Đồng vị (5)
| Số khối | Khối lượng nguyên tử (u) | Độ phổ biến tự nhiên | Chu kỳ bán rã | Kiểu phân rã | |
|---|---|---|---|---|---|
| 214 Phóng xạ | 213,9963721 ± 0,0000046 | Không có | 558 ns | α =100% | |
| 197 Phóng xạ | 196,993189 ± 0,000055 | Không có | 388.2 ms | α =96.1±1.2%β+ =3.9±1.2% | |
| 196 Phóng xạ | 195,9958 ± 0,000033 | Không có | 377 ms | α =97.5±0.3%β+ ?β+SF =0.009±0.1% | |
| 212 Phóng xạ | 211,9907377 ± 0,0000026 | Không có | 314 ms | α ≈100%β+ ?β- ? | |
| 216 Phóng xạ | 216,0024236 ± 0,0000039 | Không có | 300 us | α ≈100%β- ?ε ? |
Tính chất mở rộng
Bán kính cộng hóa trị (mở rộng)
- Bán kính cộng hóa trị (Pyykkö)
- 147 pm
- Bán kính cộng hóa trị (Pyykkö, liên kết đôi)
- 138 pm
- Bán kính cộng hóa trị (Pyykkö, liên kết ba)
- 138 pm
Bán kính van der Waals
- Truhlar
- 202 pm
- UFF
- 475 pm
- MM3
- 251 pm
Bán kính nguyên tử và kim loại
- Bán kính nguyên tử (Rahm)
- 247 pm
Các thang đánh số
- Mendeleev
- 110
- Pettifor
- 96
- Glawe
- 98
Các thang độ âm điện
- Ghosh
- 0
- Gunnarsson–Lundqvist
- 7
- Robles–Bartolotti
- 6
Độ phân cực hóa và tán sắc
- Độ phân cực hóa lưỡng cực
- 42 a.u.
- Độ phân cực hóa lưỡng cực (độ không đảm bảo)
- 4 a.u.
- C₆ (Gould–Bučko)
- 351 Ha·Bohr6
Chuyển pha và các dạng thù hình
| Nhiệt độ nóng chảy | 575,15 K |
Phân loại trạng thái oxi hóa
Dữ liệu tham khảo chuyên sâu
Hằng số chắn (15)
| n | Orbital | 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 |
Chi tiết bán kính tinh thể (1)
| Điện tích | CN | Spin | rcrystal (pm) | Nguồn gốc |
|---|---|---|---|---|
| 7 | VI | 76 | Ahrens (1952) ionic radius, |
Các kiểu phân rã đồng vị (76)
| Đồng vị | Chế độ | Cường độ |
|---|---|---|
| 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% |
Hệ số tán xạ tia X (516)
| Năng lượng (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 |
Dữ liệu bổ sung
Estimated Crustal Abundance
The estimated element abundance in the earth's crust.
Not Applicable
Tài liệu tham khảo (1)
- [5] Astatine https://education.jlab.org/itselemental/ele085.html
Estimated Oceanic Abundance
The estimated element abundance in the earth's oceans.
Not Applicable
Tài liệu tham khảo (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.
Tài liệu tham khảo (1)
- [6] Astatine https://periodic.lanl.gov/85.shtml
Tài liệu tham khảo
(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.