Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
«Редкие химические элементы и их применение» «Астат» Подготовила Борзенкова Юлия Ученица 11Б класса МБОУ СОШ № 5 г. Новочеркасска
2 слайд
Описание слайда:
Введение Астат - элемент главной подгруппы седьмой группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 85. Обозначается символом At (лат. Astatium). Радиоактивен. Самый тяжёлый элемент из известных галогенов. Простое вещество астат при нормальных условиях - нестабильные кристаллы чёрно-синего цвета. Молекула астата, по всей видимости, двухатомна (формула At2). Астат – ядовитое вещество. Вдыхание его в совсем небольшом количестве способно вызвать сильное раздражение и воспаление дыхательных путей, а большая концентрация приводит к сильному отравлению.
3 слайд
Описание слайда:
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 и другие). Как и иод, астат хорошо растворяется в органических растворителях и легко ими экстрагируется. По летучести немного уступает иоду, но также может легко возгоняться. Температура плавления 302 °C, кипения (возгонки) 337 °C.
4 слайд
Описание слайда:
Химические свойства Астат отличается низкой упругостью паров, мало растворим в воде, лучше растворяется в органических растворителях. Астат в водном растворе восстанавливается диоксидом серы SO2; как и металлы, он осаждается даже из сильнокислых растворов сероводородом (H2S). Вытесняется из сернокислых растворов цинком (свойства металла). Как и все галогены, астат образует нерастворимую соль AgAt (астатид серебра). Он способен окисляться до состояния At(V), как и иод (например, соль AgAtO3 идентична по свойствам AgIO3). Астат реагирует с бромом и иодом, при этом образуются межгалогенные соединения - иодид астата AtI и бромид астата AtBr: Оба эти соединения растворяются в тетрахлорметане СCl4.
5 слайд
Описание слайда:
Химические свойства Астат растворяется в разбавленной соляной и азотной кислотах. С металлами астат образует соединения, в которых проявляет степень окисления −1, как и все остальные галогены (NaAt - астатид натрия). Подобно другим галогенам, астат может замещать водород в молекуле метана до получения тетраастатметана CAt4. При этом образуются сперва астатметан CH3At, затем диастатметан CH2At2 и астатоформ CHAt3. В положительных степенях окисления астат образует кислородсодержащую форму, которую условно обозначают как Atτ+ (астат-тау-плюс).
6 слайд
Описание слайда:
История Предсказан (как «эка-иод») Д. И. Менделеевым. В 1931 Ф. Аллисон с сотрудниками (Алабамский политехнический институт) сообщили об открытии этого элемента в природе и предложили для него название «алабамин» (Ab), однако этот результат не подтвердился. Впервые астат был получен искусственно в 1940 Д. Корсоном, К. Р. Маккензи и Э. Сегре (Калифорнийский университет в Беркли). Для синтеза изотопа 211At они облучали висмут альфа-частицами. В 1943-1946 годах изотопы астата были обнаружены в составе природных радиоактивных рядов В русской терминологии элемент вначале назывался «астатин». Также предлагались названия «гельветин» (в честь Гельвеции - древнего названия Швейцарии) и «лептин» (от греч. «слабый, шаткий»). Название происходит от греческого слова «астатос», что буквально означает «неустойчивый». И элемент полностью соответствует данному ему наименованию: его жизнь коротка, период полураспада составляет всего 8,1 ч.
7 слайд
Описание слайда:
Астат 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. Постоянное присутствие астата в природе связано с тем, что его короткоживущие радионуклиды (215At, 218At и219At) 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.
8 слайд
Описание слайда:
Изотопы 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); однако у трёх природных изотопов период полураспада не превышает минуты. В основном изотопы астата получают облучением металлических висмута или тория α-частицами высокой энергии с последующим отделением астата соосаждением, экстракцией, хроматографией или дистилляцией. Температура плавления 302 °C, кипения (возгонки) 337 °C.
9 слайд
Описание слайда:
Изотопы астата Массовое число Масса изотопа относительно 16О Период полураспада Форма и энергия излучения, МэВ 202 - 43 с КДз; α, 6,50 203 - 102 с КДз; α, 6,35 203 420 с КДз; α, 6,10 204 - 1500 с К-з 205 - 1500 с КДз; α, 5,90 206 - 0,108 сут КДз 207 - 6480 с К-з (90%); α (10%), 5,75 208 - 0,262 с КДз 208 6120 с К-з (>99 %), α (0,5 %), 5,65 209 - 0,229 с К-з(95%),α(5%),5,65;γ 210 - 0,345 сут К-з(>99 %), α (0,17 %), 5,519 (32%); 5,437 (31%); 5,355 (37 %); γ, 0,25; 1,15; 1,40 211 05317 0,3 сут К-з (59 1 %); α (40,9 %); 5,862 γ, 0,671 212 05675 0,25 с α 213 05929 - α, 9,2 214 06299 ~2*10-6 с α, 8,78 215 05562 10-4 с α, 8,00 216 06967 3*10-4 с α, 7,79 217 07225 0,018 с α, 7,02 218 07638 1,5Д2,0 с α (99%), 6,63; β (0,1 %) 219 - 5,4 с α (97%), 6,27; β (3%)
10 слайд
Описание слайда:
Применение Первые попытки применить астат на практике были предприняты еще в 1940 г., сразу же после получения этого элемента. Группа сотрудников Калифорнийского университета установила, что астат, подобно иоду, селективно концентрируется в щитовидной железе. Опыты показали, что использовать 211At для лечения заболеваний щитовидной железы более выгодно, чем радиоактивный 131I. Щитовидная железа
Астат (Astatium), At (От греч. αστατος — неустойчивый) – радиоактивный химический элемент VII группы периодической системы элементов, атомный номер 85, массовое число наиболее долгоживущего изотопа 210. Астат — наиболее тяжелый элемент группы галогенов.
Астат под названием экаиода предсказан Д. И. Менделеевым. Впервые получен Д. Корсоном, К. Мак-Кензи и Э. Сегре в 1940. В природе астат впервые был обнаружен в 1943 австрийскими учеными Карликом и Бернертом. Он входит в составе природных радиоактивных рядов (самый устойчивый из них 219 At).
Изотопы астата
Наиболее долгоживущие изотопы 210 At (Т=8,1 ч, распадается К-захватом (99%) и испускает α-частицы) и 211 At (Т=7,21 ч, распадается К-захватом (59,1%) и испускает α-частицы). Отметим, что 211 At обладает способностью, известной в радиохимии под названием «разветвленного распада». Сущность явления состоит в том, что некоторые из атомов этого изотопа подвергаются одному типу распада, а другие - другому, причем в конечном результате этих распадов выделяются альфа-частицы.
Известно 24 изотопа астата с массовыми числами от 196 до 219. Наиболее важными из них являются: 209 At (Т = 5,5 ч), 210 At (Т = 8,1 ч) и 211 At (Т = 7,2 ч). Все эти изотопы распадаются путем электронного захвата и альфа-распада и являются самыми долгоживущими изотопами этого элемента. Они получаются при облучении висмута альфа-частицами по уравнению реакции 209 Bi (α, xn)At, а также при облучении тория и урана протонами высоких энергий. В качестве материала мишени используются металлы или оксиды этих элементов, впрессованные в медные подложки. Самый короткоживущий изотоп астата — 214 At (2*10 -6 с). Массовая активность 211 At составляет 7,4⋅10 13 Бк/мг.
At образуются в крайне незначительных количествах при радиоактивном распаде урана и тория в природных условиях (0,02 %). В поверхностном слое земной коры толщиной 1,6 км содержится 70 мг астата. Постоянное присутствие астата в природе связано с тем, что его короткоживущие радионуклиды (215 At, 218 At и 219 At) входят в состав радиоактивных рядов 235 U и 238 U. Скорость их образования постоянна и равна скорости их радиоактивного распада, поэтому в земной коре содержатся неизменные количества этих атомов. Общее содержание астата в слое земной коры толщиной 1,6 км оценивается в 69 мг.
Физические и химические свойства
В весовых количествах астат не выделен; опыты с микроколличествами этого элемента показали, что астат проявляет с одной стороны, свойства неметалла и сходен с иодом, с другой – свойства металла и сходен с полонием и висмутом (скорее всего астат – всё же металл). В химических соединениях астата может проявлять степени окисления -1, +1, +3, +5 и +7. Наиболее устойчива из них -1.
Астат (At)
Атомный номер 85
Внешний вид - черно-синие радиоактивные кристаллы
Атомная масса (молярная масса) 209,9871 а.е.м. (г/моль)
Температура плавления 575 K
Температура кипения 610 K
Удельная теплоемкость астата при температуре 298 К Ср=139,55 Дж/(кг-К).
Астат не имеет ни изотопных носителей, ни достаточно удовлетворительного специфического носителя. Являясь наиболее тяжелые галогеном, он должен обладать свойствами последних. Однако электроположительные свойства астата проявляются более резко, чем у иода. Положение осложняется тем, что химия следовых количеств иода сильно отличается от химии его макроколичеств.
Подобно йоду, астат возгоняется (сублимируется) при комнатной температуре, растворим в органических растворителях, концентрируется в щитовидной железе. Как чистый металл астат ведет себя удивительно: возгоняется в молекулярной форме из водных растворов. Такой способностью не обладает ни один из известных элементов. Астат легко экстрагируется органическими жидкостями растворителях и легко ими экстрагируется. По летучести немного уступает йоду, но также может легко отгоняться.
Газообразный астат хорошо адсорбируется на металлах (Ag, Au, Pt). Десорбция астата происходит при нагревании металлов до 500°С на воздухе или в вакууме. Благодаря этому удаётся выделить астат (до 85%) из продуктов облучения висмута путём их вакуумной дистилляции с поглощением Астат серебром или платиной. At (0) сорбируется на стекле из разбавленных азотнокислых растворов. Химические свойства астата очень интересны и своеобразны; он близок как к йоду, так и к полонию, т. е. проявляет свойства и неметалла (галогена) и металла. Такое сочетание свойств обусловлено положением астата в периодической системе: он является наиболее тяжёлым (и следовательно, наиболее «металлическим») элементом группы галогенов. Подобно галогенам астат даёт нерастворимую соль AgAt; подобно йоду окисляется до 5-валентного состояния (соль AgAtO3 аналогична AgJO3). Однако, как и типичные металлы, Астат осаждается сероводородом даже из сильно кислых растворов, вытесняется цинком из сернокислых растворов, а при электролизе осаждается на катоде.
Получение и определение астата
Астат получают облучением металлических висмута или тория α-частицами высокой энергии с последующим отделением астата соосаждением, экстракцией, хроматографией или дистилляцией.
В соответствии с методами получения астата его приходится отделять от больших количеств облученного висмута, урана или тория, а также продуктов деления и глубокого расщепления. В облученной α-частицами висмутовой мишени практически не содержатся радиоактивные примеси других элементов. Поэтому основная задача выделения астата сводится к сбросу макроколичеств висмута из расплавленной мишени путем дистилляции. Астат при этом либо адсорбируется из газовой фазы на платине или на серебре, либо конденсируется на стекле или замороженных растворах, либо поглощается растворами сульфита или щелочи. Другие методы выделения астата из висмутовой мишени основаны на экстракции или соосаждении астата после растворения мишени.
Основным методом выделения астата из облученных урана и тория является газотермохроматография. В этом случае астат испаряется из мишени во время сгорания металлов в кислороде и адсорбируется из газового потока на серебре, золоте или платине. Другим методом выделения астата из ториевых и урановых мишеней является сорбция его на металлическом теллуре из солянокислых растворов в присутствии восстановителей с последующей десорбцией слабощелочным раствором. Преимуществом первого метода является его экспрессность (время выделения составляет всего 10 мин). При 310°на серебре концентрируется более 85% астата. Химическое выделение астата можно осуществить путём растворения висмутовой мишени в кислоте с последующим осаждением висмута в виде фосфата, не захватывающего астат. Представляет также интерес экстракция элементарного астата диизопропиловым эфиром из солянокислого раствора.
астат
м. Химический элемент из группы галогенов, своими свойствами напоминающий неметаллический йод и металл полоний.
Энциклопедический словарь, 1998 г.
астат
АСТАТ (лат. Astatium) At, химический элемент VII группы периодической системы, атомный номер 85, атомная масса 209, 9871, относится к галогенам. Радиоактивен, наиболее устойчивый изотоп 210At (период полураспада 8,1 ч). Название от греч. astatos - неустойчивый (не имеет долгоживущих изотопов). По одним свойствам напоминает неметалл иод, по другим - металл полоний.
Астат
(лат. Astatium), астатин, At, радиоактивный химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 85. Стабильных изотопов у А. нет; известно не менее 20 радиоактивных изотопов А., из которых наиболее долгоживущий 210At имеет период полураспада T1/2 8,3 ч. Многократные попытки учёных разных стран открыть элемент ╧ 85 всевозможными химическими и физическими способами в природных объектах были неудачны. В 1940 Э. Сегре, Т. Корсон и У. Мак-Кензи получили на циклотроне в Беркли (США) первый изотоп 211At, бомбардируя висмут a-частицами. Название «А.» дано от греч. astatos ≈ неустойчивый. Лишь после этого искусственного получения А. было показано, что 4 его изотопа (215At, 216At, 218At и 219At) образуются в очень маловероятных (5 10-5≈0,02%) ответвлениях трёх природных рядов радиоактивного распада урана и тория (см. Радиоактивные ряды). А. хорошо адсорбируется на металлах (Ag, Au, Pt), легко испаряется в обычных условиях и в вакууме. Благодаря этому удаётся выделить А. (до 85%) из продуктов облучения висмута путём их вакуумной дистилляции с поглощением А. серебром или платиной. Химические свойства А. очень интересны и своеобразны; он близок как к иоду, так и к полонию, т. е. проявляет свойства и неметалла (галогена) и металла. Такое сочетание свойств обусловлено положением А. в периодической системе: он является наиболее тяжёлым (и следовательно, наиболее «металлическим») элементом группы галогенов. Подобно галогенам А. даёт нерастворимую соль AgAt; подобно иоду окисляется до 5-валентного состояния (соль AgAtO3 аналогична AgJO3). Однако, как и типичные металлы, А. осаждается сероводородом даже из сильно кислых растворов, вытесняется цинком из сернокислых растворов, а при электролизе осаждается на катоде. Присутствие А. определяют по характерному a-излучению.
Лит.: Гольданский В. И., Новые элементы в Периодической системе Д. И. Менделеева, 3 изд., М., 1964, с. 131≈41.
В. И. Гольданский.
Википедия
Астат
Аста́т - радиоактивный химический элемент 17-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации - элемент главной подгруппы VII группы), шестого периода, с атомным номером 85. Обозначается символом At . Простое вещество астат при нормальных условиях - нестабильные кристаллы тёмно-синего цвета. Молекула астата, по всей видимости, двухатомна (формула At). Недавние квантовомеханические расчёты из первых принципов предсказывают, что в конденсированном состоянии астат состоит не из молекул диастата, а образует металлический кристалл, в отличие от всех более лёгких галогенов, образующих при нормальном давлении молекулярные кристаллы из молекул димеров Hal.
В лабораторных условиях астат из-за сильной радиоактивности не удаётся получить в макроскопических количествах, достаточных для глубокого изучения его свойств.
Примеры употребления слова астат в литературе.
Я сказал тебе, как я вижу будущий бой, но знай, Астат , я рассчитываю на тебя.
Лишившись прекрасной мишени, каковой являлась сбившаяся в клубок середина стаи, Астат сменил тактику: вместо множества выпускаемых наугад, лишь бы быстрее, стрел с края леса полетели одиночные стрелы, тщательно нацеленные на одиночные мишени.
Такими, как Астат , который без колебаний игнорирует нелепые, бесполезные приказы и принимает правильные решения.
Крестьянки подняли вой, мужчины о чем-то расспрашивали, Астат кричал на Дольтара.
Стреляешь ты не хуже, чем Астат и Агатра, только они служат в легионе уже несколько лет.
Видимо, знак всем серебряным, чтобы его носителя не трогали, поэтому, если Астат не дошел, значит, его убили золотые.
Однако право дать наименование этому элементу, встречающемуся лишь в следах, оставалось за Сегрэ и его сотрудниками: теперь его называют астат , что в переводе с греческого означает непостоянный.
Когда племя оказалось рядом с укрытием Астата , Рават снова задержал дыхание.
Еще недавно он мысленно умолял топорников появиться на равнине вовремя, но теперь основной расчет был на Астата - Рават надеялся, что тройник сориентируется в постоянно меняющейся обстановке и забудет о приказах.
Подсотница наклонилась в седле и с помощью Астата посадила перед собой одного из тяжелораненых.
Агатры и Астата , то начали подозревать, что и с Раватом творится нечто похожее.
Ты даже не спросил про своего лучника, Астата , дошел он до меня или нет, - с горечью проговорил Амбеген.
Золото используют, чтобы искусственно получить изотопы франция и астата -- элементов, которые, как известно, нельзя получить из природных источников.
То же самое снится Агатре и Астату , снилось и тому молодому парню, лучнику, до того как он погиб.
Алерцы до деревни не добрались, но и Дольтар с Астатом не сумели уговорить крестьян бросить все нажитое.
Краткая характеристика
АСТАТ (лат. Astatium), - один из важнейших радиоактивных химических элементов в природе. Он относится к VII группе периодической системы Менделеева. Атомный номер - 85.
У астата нет стабильных изотопов. Радиоактивных изотопов астата, открытых к данному времени около 20, все они очень неустойчивы. Наиболее долгоживущий 210 At имеет период полураспада T 1/2 8,3 ч. Именно по этой причине в земном поверхностном слое (1,6 км), как показали расчеты, содержится 69мг астата-218. Это очень мало.
История открытия
Открытие астата, как и многих других элементов периодической системы было случайным. Долгое время неоднократные попытки ученых разных стран открыть элемент № 85 всевозможными химическими и физическими способами в природных объектах были неудачны.
Лишь сравнительно недавно, в 1940 Э. Сегре, Т. Корсон и У. Мак-Кензи получили в Беркли (США) первый изотоп 211 At, бомбардируя висмут a–частицами, ускоренными на циклотроне.
Астат получил свое название от греческого astatos, что в переводе означает - неустойчивый. Однако к такому короткому ударному названию, подобно галогенам, пришли сравнительно недавно, а ранее его называли астатий, или астатин.
Только после искусственного получения астата в 1940 году было установлено, что 215 At, 216 At, 218 At и 219 At - 4 его изотопа образуются в очень маловероятных ответвлениях трех природных рядов радиоактивного распада урана и тория (5 * 10 -5 - 0,02%).
Свойства
Физические свойства
Как чистый металл астат обладает уникальным свойством – возгоняется в молекулярной форме из водных растворов, такой способности нет ни у одного из известных элементов.
Астат легко испаряется как в обычных условиях, так и в вакууме. А также хорошо адсорбируется на металлах - Ag, Au, Pt.
Именно благодаря этим свойствам удается выделить астат из продуктов облучения висмута. Этого добиваются путем их вакуумной дистилляции с поглощением астата серебром или платиной (до 85%).
Химические свойства.
По своим химическим свойствам астат близок как к иоду, так и к полонию. Таким образом химические свойства астата очень интересны и своеобразны, т. к. он одновременно проявляет свойства металла и неметалла (галогена). Это объясняется положением астата в периодической системе Менделеева. С одной стороны он относится к группе галогенов, и в то же время он является наиболее тяжелым из них, приобретая “металлические” свойства.
Астат осаждается сероводородом даже из сильно кислых растворов, как и типичные металлы, вытесняется цинком из сернокислых растворов. Осаждается на катоде при электролизе.
Астат, подобно хлору дает с серебром нерастворимое астатинистое серебро AgAt; подобно иоду окисляется до 5-валентного состояния (соль AgAtO 3 аналогична AgJO 3), но главное отличие астата от йода – радиоактивность. Присутствие астата определяют по характерному a -излучению.
Астат - пятый галоген - наименее распространенный элемент на нашей планете, если, конечно, не считать трансурановые элементы. Приблизительный расчет показывает, что во всей земной коре содержится лишь около 30 г астата, и эта оценка - самая оптимистическая. У элемента № 85 стабильных изотопов нет, а самый долгоживущий радиоактивный изотоп имеет период полураспада 8,3 часа, т. е. от полученного утром астата к вечеру не остается и половины.
Таким образом, в названии астата - а по-гречески аотатос; значит «неустойчивый» - удачно отражена природа этого элемента. Чем же тогда может быть интересен астат и стоит ли заниматься его изучением? Стоит, ибо астат (так же, как прометий , технеций и франций) в полном смысле слова создан человеком, и изучение этого элемента дает много поучительного - прежде всего для познания закономерностей в изменении свойств элементов периодической системы. Проявляя в одних случаях металлические свойства, а в других - неметаллические, астат представляет собой один из наиболее своеобразных элементов.
До 1962 г. в русской химической литературе этот элемент называли астатином, а теперь за ним закрепилось название «астат», и это, видимо, правильно: ни в греческом, ни в латинском названии этого элемента (по-латыни astatium) нет суффикса «ни».
Д.И. Менделеев именовал последний галоген не только экаиодом, но и галоидом X. Он писал в 1898 г.: «Можно, например, сказать, что при открытии галоида X с атомным весом, большим, чем йод , он все же будет образовывать КХ, КХО3 и т. и., что его водородное соединение будет газообразной, очень непрочной кислотой, что атомный вес будет... около 215».
В 1920 г. немецкий химик Э. Вагнер вновь привлек внимание к все еще гипотетическому пятому члену группы галогенов, утверждая, что этот элемент должен быть радиоактивным. Тогда и начались интенсивные поиски элемента № 85 в природных объектах.
В предположениях о свойствах 85-го элемента химики исходили из местоположения его в периодической системе и из данных о свойствах соседей этого элемента по таблице Менделеева. Рассматривая свойства других членов группы галогенов, легко заметить следующую закономерность: фтор и хлор - газы, бром - уже жидкость, а йод - твердое вещество, проявляющее, хотя и в малой степени, свойства металлов. Экаиод - самый тяжелый галоген. Очевидно, он должен быть еще более металлоподобен, нежели иод, и, обладая многими свойствами галогенов, так или иначе похож и на своего соседа слева - полоний ... Вместе с другими галогенами экаиод, по-видимому, должен находиться в воде морей, океанов, буровых скважин. Его пытались, подобно иоду, искать в морских водорослях, рассолах и т. и. Английский химик И. Фриенд пытался найти нынешние астат и франций в водах Мертвого моря, в которых, как было известно, и галогенов, и щелочных металлов более чем достаточно. Для извлечения экаиода из раствора хлоридов осаждалось хлористое серебро ; Фриенд полагал, что осадок увлечет за собой и следы 85-го элемента. Однако ни рентгеноспектральный анализ, ни масс-спектрометрия не дали положительного результата.
В 1932 г. химики Политехнического института штата Алабама (США) во главе с Ф. Аллисоном сообщили, что ими из монацитового песка выделен продукт, в котором содержится около 0,000002 г одного из соединений элемента № 85. В честь своего штата они назвали его «алабамий» и описали даже его соединение с водородом и кислородсодержащие кислоты. Название «алабамий» для 85-го элемента фигурировало в учебниках и справочниках по химии до 1947 г.
Однако уже вскоре после этого сообщения у нескольких ученых возникли сомнения в достоверности открытия Аллисона. Свойства алабамия резко расходились с предсказаниями периодического закона. Кроме того, к этому времени стало ясно, что все элементы тяжелее висмута не имеют стабильных изотопов. Допустив же стабильность элемента № 85, наука оказалась бы перед необъяснимой аномалией. Ну, а если элемент № 85 не стабилен, тогда на Земле его можно обнаружить лишь в двух случаях: если у него есть изотоп с периодом полураспада больше возраста Земли или если его изотопы образуются при распаде долгоживущих радиоактивных элементов.
Предположение, что элемент № 85 может быть продуктом радиоактивного распада других элементов, стало отправной точкой для другой большой группы исследователей, занимавшихся поисками экаиода. Первым в этой группе следует назвать известного немецкого радиохимика Отто Гана, который еще в 1926 г. предположил возможность образования изотопов 85-го элемента при бета-распаде полония.
За 19 лет, с 1925 по 1943 г., в периодической печати появилось по меньшей мере полдюжины сообщений об открытии экаиода. Ему приписывали определенные химические свойства, присваивали звучные названия: гельвеций (в честь Швейцарии), англогельвеций (в честь Англии и Швейцарии), дакин (от названия древней страны даков в Северной Европе),
лептин (в переводе с греческого «слабый», «шаткий», «обездоленный») и т. д. Однако первое достоверное сообщение об открытии и идентификации элемента № 85 сделали физики, занятые синтезом новых элементов.
На циклотроне Калифорнийского университета Д. Корсон, К. Мак-Кензи и Э. Сегре облучили альфа-частицами мишень из висмута. Энергия частиц составляла 21 Мэв, и ядерная реакция получения элемента № 85 была такова:
209 83 Bi + 4 2 He → 211 85 At + 2 1 0 n.
Новый синтетический элемент получил название лишь после войны, в 1947 г. Но еще раньше, в 1943 г., было доказано, что изотопы астата образуются во всех трех рядах радиоактивного распада.
Следовательно, астат есть в природе.
Астат в природе первыми нашли австрийские химики Б. Карлик и Т. Бернерт. Изучая радиоактивность дочерних продуктов радона, они обнаружили, что незначительная часть радия-А (так называли тогда, да и сейчас еще называют, изотоп 218 Ро) распадается двояко (так называемая радиоактивная вилка).
В свежевыделенном образце RaA наряду с альфа-частицами, порождаемыми полонием-218, были зарегистрированы и альфа-частицы с иными характеристиками. Как раз такие частицы могли, по теоретическим оценкам, испускать ядра изотопа 218 85 .
Позже в других опытах были обнаружены короткоживугцие изотопы 215 At, 216 At и 217 At. А в 1953 г. американские радиохимики Э. Хайд и А. Гиорсо химическим путем выделили изотоп 219 At из франция-223. Это единственный случай химической идентификации изотопа астата из имеющегося в природе изотопа. Намного проще и удобней получать астат искусственным путем.
Обнаружить астат At, выделить, узнать
Приведенную выше реакцию облучения висмута альфа-частицами можно использовать и для синтеза других изотопов астата. Достаточно повысить энергию бомбардирующих частиц до 30 Мэв, как пойдет реакция с вылетом трех нейтронов и вместо астата-211 образуется астат-210. Чем выше энергия альфа-частиц, тем больше образуется вторичных нейтронов и тем меньше, следовательно, массовое число образующегося изотопа.
В качестве мишеней для облучения используют металлический висмут или его окись, которые наплавляют или напыляют на алюминиевую или медную подложку. Другой метод синтеза астата состоит в облучении ускоренными ионами углерода мишени из золота. В этом случае происходит, в частности, такая реакция:
197 79 Au + 12 6 C → 205 85 At + 4 1 0 n.
Для выделения образующегося астата из висмутовых или золотых мишеней используют достаточно высокую летучесть астата - он же все-таки галоген! Дистилляция происходит в токе азота или в вакууме при нагревании мишени до 300-600°С. конденсируется на поверхности стеклянной ловушки, охлаждаемой жидким азотом или сухим льдом.
Еще один способ получения астата основан на реакциях расщепления ядер урана или тория при облучении их альфа-частицами или протонами высоких энергий. Так, например, при облучении 1 г металлического тория протонами с энергией 660 Мэв на синхроциклотроне Объединенного института ядерных исследований р. Дубне получается около 20 микрокюри (иначе З*10 13 атомов) астата. Однако в этом случае гораздо труднее выделить астат из сложной смеси элементов. Эту нелегкую проблему сумела решить группа радиохимиков из Дубны во главе с В.А. Халкиным.
Сейчас известно уже 24 изотопа астата с массовыми числами от 196 до 219, Самый долгоживущий из них - изотоп 210 At (период полураспада 8,3 часа), а самый короткоживугций - 214 At (2-10 6 секунды).
Поскольку астат не может быть получен в весомых количествах, его физические и химические свойства изучены неполно, а физико-химические константы чаще всего рассчитываются по аналогии с более доступными соседями по периодической системе. В частности, вычислены температуры плавления и кипения астата - 411 и 299°С, т. е. астат, как и иод, должен легче возгоняться, чем плавиться.
Все исследования по химии астата проводились с ультрамалыми количествами этого элемента, порядка 10 9 -10 13 г на литр растворителя. И дело даже не в том, что нельзя получить более концентрированные растворы. Если бы их и удалось получить, работать с ними было бы крайне сложно. Альфа-излучение астата приводит к радиолизу растворов, сильному их разогреву и образованию больших количеств побочных продуктов.
И все же, несмотря на все эти трудности, несмотря на то, что количество атомов астата в растворе сравнимо со случайными (хотя и тщательно избегаемыми) загрязнениями, в изучении химических свойств астата достигнуты определенные успехи. Установлено, что астат может существовать в шести валентных состояниях - от 1- до 7+. В этом он проявляет себя как типичный аналог иода. Как и иод, он хорошо растворяется в большинстве органических растворителей, но зато легче, чем иод, приобретает положительный электрический заряд.
Получены и изучены свойства ряда межгалогенных соединений астата, например AtBr, AtI, CsAtI 2 .
Попытка с годными средствами
Первые попытки применить астат на практике были предприняты еще в 1940 г., сразу же после получения этого элемента. Группа сотрудников Калифорнийского университета установила, что астат, подобно йоду, селективно концентрируется в щитовидной железе. Опыты показали, что использовать 211 At для лечения заболеваний щитовидной железы более выгодно, чем радиоактивный 131 I.
Астат-211 испускает лишь альфа-лучи - весьма энергичные на небольших расстояниях, но не способные уйти далеко. В итоге они действуют лишь на щитовидную железу, не затрагивая соседнюю - паращитовидную. Радиобиологическое действие альфа-частиц астата на щитовидную железу в 2,8 раза сильнее, чем бета-частиц, излучаемых иодом-131. Это говорит о том, что в качестве терапевтического средства при лечении щитовидной железы астат весьма перспективен. Найдено и надежное средство выведения астата из организма. Роданид-ион блокирует накопление астата в щитовидной железе, образуя с ним прочный комплекс. Так что элемент № 85 уже нельзя назвать практически бесполезным.
