Astatine - Astatine


Da Wikipédia, a enciclopédia livre

Astatine,   85 A
Propriedades gerais
Pronúncia / Ul s t ə t i n , - t ɪ n / ( AS -tə-adolescente, -tin )
Aparência desconhecido, provavelmente metálico
Número de massa 210 (isótopo mais estável)
Astatine na tabela periódica
hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro argão
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio crômio Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo criptônio
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Indium Lata antimônio Telúrio Iodo xênon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio neodímio Promécio Samário európio gadolínio Térbio disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Conduzir Bismuto Polônio Astatine radão
francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio amerício curandeiro Berkelium californium Einsteinium fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium dubnium seaborgium Bohrium hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium fleróvio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
 I 

No

Ts
polônioastatineradon
Número atómico ( Z ) 85
Grupo grupo 17 (halogeos)
Período período de 6
Quadra p-bloco
categoria de elemento   metalóide , às vezes classificado como um não-metal, ou um de metal
configuração eletrônica [ Xe ] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 5
Elétrons por shell
2, 8, 18, 32, 18, 7
Propriedades físicas
Fase em  STP sólido
Ponto de fusão 575  K (302 ° C, 576 ° F)
Ponto de ebulição 610 K (337 ° C, 639 ° F)
Densidade (perto  rt ) (Na 2 ) 6,35 ± 0,15 g / cm 3 (previsto)
volume molar (Na 2 ) 32,94 centímetros 3 / mol (previsto)
Calor da vaporização (Na 2 ) 54,39 kJ / mol
Pressão de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
em  T  (K) 361 392 429 475 531 607
Propriedades atômicas
estados de oxidação -1 , 1 , 3, 5, 7
Eletro-negatividade escala Pauling: 2.2
energias de ionização
  • 1: 899,003 kJ / mol
raio covalente 150  pm
Van der Waals raio 202 pm
outras propriedades
Estrutura de cristal encarar-centrado cúbico (FCC)
estrutura cristalina cúbica de face centrada para astatine

(Previsto)
Condutividade térmica 1,7 W / (m-K)
Número CAS 7440-68-8
História
Naming após gregos astatos (αστατος), que significa "instável"
Descoberta Dale R. Corson , Kenneth Ross MacKenzie , Emilio Segrè (1940)
Principais isótopos de astato
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) modo de decaimento produtos
209 No syn 5.41 h β + 209 Po
α 205 Bi
210 No syn 8.1 h β + 210 Po
α 206 Bi
211 No syn 7.21 h ε 211 Po
α 207 Bi
| referências

Astatine é um radioactivos elemento químico com símbolo A e número atómico 85. É o mais raro elemento que ocorre naturalmente na crosta terrestre , ocorrendo apenas como o produto de desintegração de vários elementos mais pesados. Todos de astatine isótopos são de curta duração; o mais estável é astatine-210, com uma meia-vida de 8,1 horas. Uma amostra do elemento puro nunca foi montado, porque qualquer espécime macroscópicas seria imediatamente vaporizado pelo calor de seu próprio radioactividade.

As propriedades a granel de astatine não são conhecidos com certeza. Muitos deles têm sido estimado com base na posição do elemento na tabela periódica como um análogo mais pesado de iodo , e um membro dos halogeos (o grupo de elementos, incluindo flúor , cloro , bromo , e iodo). Astatine é susceptível de ter uma aparência escura ou lustrosa e pode ser um semicondutor ou, eventualmente, um de metal ; que provavelmente tem um ponto de fusão mais elevado do que o de iodo. Quimicamente, vários aniónicos espécies de astatine são conhecidos e a maioria dos seus compostos se assemelham aos de iodo. Ela também mostra um comportamento metálico, incluindo a ser capaz de formar um estável catião monatomic em solução aquosa (ao contrário dos halogéneos mais leves).

A primeira síntese do elemento foi em 1940 por Dale R. Corson , Kenneth Ross MacKenzie , e Emilio G. Segrè na Universidade da Califórnia, Berkeley , que deu o nome a partir dos gregos astatos (ἄστατος), que significa "instável". Quatro isótopos de astato foram encontrados subsequentemente a ser de ocorrência natural, ainda que muito menos do que um grama está presente em qualquer dado momento na crosta terrestre. Nem o isótopo mais estável astatine-210, nem a astatine-211 medicamente útil, ocorrer naturalmente; eles só podem ser produzidos sinteticamente, geralmente pelo bombardeamento de bismuto -209 com partículas alfa .

Características

Astatine é um elemento extremamente radioactivo; todos os seus isótopos têm curtas meias-vidas de 8,1 horas ou menos, de decair em outros isótopos astatine, bismuto , polônio ou radon . A maioria de seus isótopos são muito instáveis com meias-vidas de um segundo ou menos. Dos primeiros 101 elementos da tabela periódica, única frâncio é menos estável, e todos os isótopos astatine mais estável do que o frâncio são em qualquer caso sintético e não ocorrem na natureza.

As propriedades a granel de astatine não são conhecidos com certeza. A pesquisa está limitado por sua meia-vida curta, o que impede a criação de quantidades pesáveis. Um pedaço visível de astatine imediatamente vaporizar-se por causa do calor gerado por sua intensa radioatividade. Resta ser visto se, com um arrefecimento suficiente, uma quantidade macroscópica de estatina pode ser depositada como uma película fina. Astatine é geralmente classificada como um não-metal ou um metalóide ; formação de metal também tem sido previsto.

Fisica

A maior parte das propriedades físicas dos astatine foram estimados (por interpolação ou extrapolação ), usando métodos teoricamente ou empiricamente derivados. Por exemplo, halogéneos obter mais escura com o aumento do peso atómico - flúor é quase incolor, o cloro é o amarelo-verde, bromo é vermelho-castanho, e iodo é cinzento escuro / violeta. Astatine é por vezes descrito como sendo provavelmente um sólido preto (assumindo que segue esta tendência), ou como tendo uma aparência metálica (se é um metalóide ou um metal). Os fusão e pontos de ebulição também são esperados de astatine a seguir a tendência vista na série halogéneo, aumentando com o número atômico . Nesta base, estima-se que seja de 575 e 610 K (302 e 337 ° C; 575 e 638 ° F), respectivamente. Algumas evidências experimentais sugerem astatine podem ter pontos de fusão e de ebulição mais baixos do que aqueles sugeridos pela tendência de halogéneo. Sublima astatine menos facilmente do que o iodo, tendo uma menor pressão de vapor . Mesmo assim, metade de uma determinada quantidade de estatina vai vaporizar em cerca de uma hora, se colocar sobre uma superfície de vidro limpo a temperatura ambiente . O espectro de absorção de estatina na região ultravioleta do meio tem em linhas 224,401 e 216,225 nm, sugestivos de 6p para 7s transições .

A estrutura de astatine sólido é desconhecido. Como um análogo de iodo, pode ter uma estrutura cristalina ortorrômbica composto de diatómicas moléculas astatine, e ser um semicondutor (com um intervalo de banda de 0,7 eV ). Alternativamente, se astatine condensado forma uma fase metálica, como foi previsto, que pode ter um monatomic estrutura cúbica de face centrada ; nesta estrutura pode muito bem ser um supercondutor , como a fase de alta pressão similar de iodo. Evidência para (ou contra a) a existência de astatine diatómico (Na 2 ) é escasso e inconclusivos. Algumas fontes afirmam que ela não existe, ou pelo menos nunca foi observada, enquanto outras fontes afirmam nem implica a sua existência. Apesar desta controvérsia, muitas propriedades de astatine diatômica ter sido previsto; por exemplo, o seu comprimento de ligação seria 300 ± 10  pm , energia de dissociação 83,7 ± 12,5 kJ / mol , e o calor de vaporização (? H VAP ) 54,39 kJ / mol. Este último valor significa que pode astatine (pelo menos) ser metálico no estado líquido na base de que os elementos com um calor de vaporização superior a ~ 42 kJ / mol são metálico quando o líquido; iodo diatómico, com um valor de 41,71 kJ / mol, desce um pouco abaixo do valor limiar.

Químico

A química de estatina é "obscurecida pelas concentrações extremamente baixas em experiências que astatine foram realizadas, e a possibilidade de reacções com impurezas, paredes e filtros, ou radioactividade, subprodutos e outras interacções de nano-escala indesejável." Muitas das suas propriedades químicas aparentes foram observadas utilizando traçadores estudos sobre extremamente diluídas soluções astatine, tipicamente menos de 10 -10 mol·L -1 . Algumas propriedades - tais como a formação do anião - alinhar com outros halogéneos. Astatine tem algumas características metálicas, bem, como o chapeamento sobre um cátodo , coprecipitando com sulfuretos de metal em ácido clorídrico, e a formação de uma estável catião monatomic em solução aquosa. Ele forma complexos com EDTA , um metal agente quelante , e é capaz de actuar como um metal em anticorpo radiomarcação ; em alguns aspectos astatine no estado +1 é semelhante a prata no mesmo estado. A maior parte da química orgânica de estatina é, no entanto, análogo ao de iodo.

Astatine tem uma electronegatividade de 2,2 na revista escala Pauling  - mais baixo do que o de iodo (2,66) e o mesmo como hidrogénio. Em Astateto De Hidrogênio (HAT) a carga negativa está previsto para ser no átomo de hidrogénio, o que implica que este composto pode ser referido como hidreto astatine de acordo com certas nomenclaturas, de que seria consistente com a electronegatividade de estatina na escala Allred-Rochow ( 1.9) ser menor do que o de hidrogénio (2.2). No entanto, a nomenclatura da IUPAC estequiométrica oficial baseia-se uma convenção idealizada de determinar os eletronegatividades relativas dos elementos pela mera virtude da sua posição no interior da tabela periódica. De acordo com esta convenção, astatine é tratado como se fosse mais eletronegativo que o hidrogênio, independentemente da sua verdadeira eletronegatividade. A afinidade de electrões de estatina é predito para ser reduzida por um terço devido a interacções spin-órbita .

compostos

Menos reactivo do que o iodo, astatine é o menos reactivo dos halogéneos, apesar dos seus compostos foram sintetizados em quantidades microscópicas e estudados como intensamente quanto possível antes da sua desintegração radioactiva. As reacções envolvidas foram tipicamente testados com soluções diluídas de astatine misturado com quantidades maiores de iodo. Actuando como um transportador, o iodo garante que haja material suficiente para técnicas de laboratório (tais como filtração e precipitação ) a trabalhar. Como iodo, astatine foi mostrado para adoptar os estados de oxidação ímpares que variam de -1 a +7.

Apenas alguns compostos com metais foram relatados, sob a forma de astatides de sódio, paládio , prata, tálio e chumbo. Algumas propriedades características de prata e de sódio astatide, e os outros astatides alcalinos e alcalino-terrosos hipotéticas, foram estimados por extrapolação a partir de outros halogenetos de metais.

A formação de um composto com hidrogénio astatine - geralmente referido como Astateto De Hidrogênio - foi observado por os pioneiros de química astatine. Conforme mencionado, existem razões para não referindo-se este composto tal como hidreto de astatine. É facilmente oxidado ; acidificação por diluída de ácido nítrico dá o Na 0 ou Na + formas, e a adição subsequente de prata (I) podem apenas parcialmente, na melhor das hipóteses, precipitam astatina como a prata (I) astatide (AGAT). Iodo, em contraste, não é oxidada, e precipita facilmente como prata (I) iodeto .

Astatine é conhecido por se ligar ao boro , carbono e azoto . Vários compostos de boro gaiola foram preparados com ligaes No-B, sendo estes mais estável do que para a C-ligações. Astatine pode substituir um átomo de hidrogénio em benzeno para formar astatobenzene C 6 H 5 No; este pode ser oxidado para C 6 H 5 AtCl 2 por cloro. Ao tratar este composto com um alcalino solução de hipoclorito, C 6 H 5 ATO 2 pode ser produzido. O catião dipiridina-astato (I), [em (C 5 H 5 N) 2 ] + , forma compostos iónicos com perclorato (um anião não coordenante ) e com nitrato de , [A (C 5 H 5 N) 2 ] NO 3 . Este catião existe como um complexo de coordenação em que duas ligações covalentes dativo ligar separadamente o centro astatine (I) com cada uma das piridina anéis através dos seus átomos de azoto.

Com oxigénio, não há evidência da espécie ATO - e ATO + em solução aquosa, formados pela reacção de estatina com um oxidante, tal como bromo elementar ou (no último caso) por persulfato de sódio em uma solução de ácido perclórico . As espécies que se pensava ser ATO -
2
já foi determinada como sendo ATO (OH) -
2
, um produto de hidrólise de ATO + (outro tal produto de hidrólise estar AtOOH). O bem caracterizado ATO -
3
anião pode ser obtido, por exemplo, a oxidação de estatina com hipoclorito de potássio em uma solução de hidróxido de potássio . Preparação de lantânio triastatate La (ATO 3 ) 3 , seguindo a oxidação de estatina por um quente de Na 2 S 2 O 8 solução, foi reportado. Além disso oxidação de ATO -
3
, tal como por difluoreto de xenon (em uma solução alcalina quente) ou periodato (em um neutro solução ou alcalino), origina o perastatate ião ATO -
4
; isto só é estável em soluções neutras ou alcalinas. Astatine também é pensado para ser capaz de formar catiões em sais com oxianiões, como iodato ou dicromato ; isto é baseado na observação de que, em soluções ácidas, monovalente ou estados positivos intermédios de coprecipitado astatine com os sais insolúveis de catiões metálicos, tais como a prata (I), ou iodato de tálio (I) de dicromato.

Astatine podem formar ligações aos outros Calcogênios ; estes incluem S 7 Na + e Na (CSN) -
2
com enxofre , uma coordenação selenourea composto com selio , e uma astatine- telúrio colóide com telúrio.

Estrutura de monoiodide astatine, um dos astatine interhalogens e o interhalogénio diatómico mais pesado conhecido.

Astatine é conhecido por reagir com seus homólogos mais leves iodo, bromo , e cloro no estado de vapor; estas reacções produzir diatómicas compostos interhalogénio com fórmulas ATI, AtBr, e AtCl. Os dois primeiros compostos também podem ser produzidos em água - astatine reage com iodo / iodeto de solução para formar ATI, ao passo que requer AtBr (além de astatine) uma reacção de iodo / monobrometo de iodo / brometo de solução. O excesso de iodetos ou brometos podem levar a AtBr -
2
e ATI -
2
iões, ou em uma solução de cloreto de, eles podem produzir espécies como AtCl -
2
ou AtBrCl -
por meio de reacções de equilíbrio com os cloretos. A oxidação do elemento com dicromato (em solução de ácido nítrico) mostrou que a adição de cloreto de virou o astatine em uma molécula susceptível de ser AtCl ou AtOCl. Da mesma forma, AtOCl -
2
ou AtCl -
2
podem ser produzidos. Os poli-halogenetos PdAtI 2 , CsAtI 2 , TlAtI 2 , e PbAtI são conhecidos ou presume-se que tenham sido precipitado. Em uma fonte de iões de plasma espectrómetro de massa , os is [ATI] + , [AtBr] + e [AtCl] + ter sido formado mediante a introdução de vapores de halogéneo mais leves para uma hélio -filled célula contendo astatine, apoiar a existência de moléculas neutras estáveis em o estado de iões de plasma. Não fluoretos astatine ainda não foram descobertos. A sua ausência foi especulativa atribuída à extrema reactividade de tais compostos, incluindo a reacção de um fluoreto inicialmente formada com as paredes do recipiente de vidro para formar um produto não volátil. Assim, embora a síntese de um fluoreto astatine pensa-se ser possível, que pode necessitar de um solvente líquido de fluoreto de halogénio, como já tem sido usado para a caracterização de fluoreto de radão.

História

tabela periódica por Mendeleev (1971), com astatine faltando abaixo cloro, bromo e iodo ( "J")
Dmitri Mendeleev tabela 's de 1,871, com um espaço vazio na posição EKA-iodo

Em 1869, quando Dmitri Mendeleev publicada sua tabela periódica , o espaço sob o iodo foi vazio; após Niels Bohr estabelecido a base física da classificação de elementos químicos, sugeriu-se que a quinta halogéneo pertencia lá. Antes de sua descoberta oficialmente reconhecido, ele foi chamado de "eka-iodo" (do sânscrito eka  - "um") implica que era um espaço sob iodo (da mesma forma como eka-silício, eka-boro, e outros ). Os cientistas tentaram encontrá-lo na natureza; dada a sua extrema raridade, essas tentativas resultou em várias falsas descobertas.

A primeira descoberta reivindicada de eka-iodo foi feita por Fred Allison e seus associados no Instituto Politécnico Alabama (agora Auburn University ) em 1931. Os descobridores nomeados elemento 85 "alabamine", e atribuiu-lhe o símbolo Ab, designações que foram utilizados para alguns anos. Em 1934, HG MacPherson da Universidade da Califórnia, Berkeley refutada método de Allison e a validade de sua descoberta. Havia uma outra reivindicação, em 1937, pelo químico Rajendralal De. Trabalhando em Dacca na Índia britânica (agora Dhaka , em Bangladesh ), ele escolheu o nome "dakin" para o elemento 85, que ele alegou ter isolado como a série tório equivalente de rádio F (polônio-210) na série de rádio . As propriedades que ele relatados para dakin não correspondem às de astatine; Além disso, astatine não é encontrada na série de tório, e a verdadeira identidade de Dakin não é conhecido.

Em 1936, uma equipe do físico romeno Horia Hulubei e físico francês Yvette Cauchois afirmou ter descoberto elemento 85 via análise de raios-X. Em 1939, eles publicaram um outro papel que apoiou e estendeu dados anteriores. Em 1944, Hulubei publicado um resumo dos dados que tinha obtido até aquele momento, alegando que foi apoiado pelo trabalho de outros pesquisadores. Ele escolheu o nome de "dor", presumivelmente a partir da Roménia para a "saudade" [de paz], como a Segunda Guerra Mundial tinha começado cinco anos antes. Como Hulubei estava escrevendo em francês, uma língua que não acomodar o sufixo "ine", dor provavelmente teria sido prestado em Inglês como "dorine", que tinha sido adoptada. Em 1947, a afirmação de Hulubei foi efetivamente rejeitada pelo químico austríaco Friedrich Paneth , que viria a presidir a IUPAC comissão competente para o reconhecimento de novos elementos. Embora as amostras de Hulubei fez contêm astatine, seus meios para detectá-lo eram muito fracos, pelos padrões atuais, para permitir a identificação correta. Ele também tinha sido envolvido em uma anterior reivindicação falsa quanto à descoberta do elemento 87 (francium) e isso é pensado para ter causado outros pesquisadores para minimizar seu trabalho.

Uma foto em tons de cinza da parte superior do corpo de um homem
Emilio Segrè , um dos descobridores do elemento do grupo principal astatine

Em 1940, o químico suíço Walter Minder anunciou a descoberta de elemento 85 como o beta produto de decaimento do rádio A (polônio-218), escolhendo o nome de "helvetium" (de Helvetia , o nome latino da Suíça). Karlik e Bernert não tiveram sucesso em reproduzir suas experiências e, subsequentemente, atribuída resultados do Minder a contaminação da sua corrente de radão (radão-222 é o isótopo pai de polônio-218). Em 1942, Minder, em colaboração com o cientista Inglês Alice Leigh-Smith, anunciou a descoberta de um outro isótopo do elemento 85, presume-se ser o produto de tório A (polônio-216) o decaimento beta. Eles chamaram esta substância "anglo-helvetium", mas Karlik e Bernert foram novamente incapazes de reproduzir esses resultados.

Mais tarde, em 1940, Dale R. Corson , Kenneth Ross MacKenzie , e Emilio Segrè isolado do elemento na Universidade da Califórnia, Berkeley. Em vez de procurar o elemento na natureza, os cientistas criou bombardeando bismuto-209 com partículas alfa num ciclotrão (acelerador de partículas) para produzir, após a emissão de dois neutrões, astatine-211. Os descobridores, no entanto, não sugere imediatamente um nome para o elemento. A razão para isso é que, no momento, um elemento criado sinteticamente em "quantidades invisíveis" que ainda não tinha descoberto na natureza não era visto como um completamente válido um; Além disso, os químicos foram relutantes em reconhecer os isótopos radioactivos como aqueles legitimamente como estáveis. Em 1943, astatine foi encontrado como um produto de dois que ocorrem naturalmente cadeias de desintegração por Berta Karlik e Traude Bernert, primeiro no assim chamado série urânio , e, em seguida, na série actínio . (Desde então, astatine foi determinada numa terceira cadeia de decaimento, a série de neptúnio .) Friedrich Paneth em 1946 chamado para finalmente reconhecer elementos sintéticos, citar, entre outras razões, recente confirmação da sua ocorrência natural, e proposto que o discoverers do elementos não identificados recém-descobertas nomear estes elementos. No início de 1947, Nature publicou sugestões dos descobridores; uma carta de Corson, MacKenzie, e Segrè sugeriu o nome "astato" vindo dos gregos astatos (αστατος) que significa "instável", devido à sua propensão para o decaimento radioativo , com o "-ine" final, encontrado nos nomes do quatro halogéneos previamente descobertos. O nome também foi escolhido para continuar a tradição dos quatro halogênios estáveis, onde o nome se refere a uma propriedade do elemento.

Corson e seus colegas classificados astatine como um metal com base em sua química analítica . Investigadores subsequentes relataram iodo-like, catiónico ou anfotérico comportamento. Em uma retrospectiva de 2003 Corson escreveu que "algumas das propriedades [de astatine] são semelhantes ao iodo ... também apresenta propriedades metálicas, mais como seus vizinhos metálicos Po e bi."

isótopos

características decaimento alfa de isótopos amostra astatine
Mass
número
Mass
excesso
Meia vida Probabilidade
de alfa
decaimento
Alpha
decadência
meia-vida
207 -13.243 MeV 1.80 h 8,6% 20.9 h
208 -12.491 MeV 1,63 h 0,55% 12,3 d
209 -12.880 MeV 5.41 h 4,1% 5,5 d
210 -11.972 MeV 8.1 h 0,175% 193 d
211 -11.647 MeV 7.21 h 41,8% 17.2 h
212 -8.621 MeV 0.31 s ≈100% 0.31 s
213 -6.579 MeV 125 ns 100% 125 ns
214 -3.380 MeV 558 ns 100% 558 ns
219 10.397 MeV 56 s 97% 58 s
220 14.350 MeV 3,71 min 8% 46,4 min
221 16.810 MeV 2,3 min experimentalmente
alfa estável

Há 39 conhecidos isótopos de astatine, com massas atómicas (números de massa) de 191-229. Modelação teórica sugere que mais 37 isótopos poderia existir. Sem isótopo astatine estáveis ou de longa duração tem sido observado, nem é esperado de existir.

Do Astatine decaimento alfa energias seguem a mesma tendência como para outros elementos pesados. Isqueiro isótopos astatine têm bastante elevadas energias de decaimento alfa, que se tornam mais baixos como os núcleos se tornar mais pesado. Astatine-211 tem uma energia significativamente maior do que o isótopo anterior, porque tem um núcleo com neutrões 126, e 126 é um número mágico correspondente a uma concha de neutrões preenchido. Apesar de ter uma meia-vida similar ao isótopo anterior (8,1 horas para astatine-210 e 7,2 horas para a astatina-211), a probabilidade de deterioração alfa é muito mais elevada para o último: 41,81% contra apenas 0,18%. Os dois seguintes isótopos libertar ainda mais energia, com astatine-213 de libertação da maior parte da energia. Por esta razão, é o isótopo astatine mais curta duração. Mesmo que mais pesados isótopos astatine liberar menos energia, sem longa vida isótopo astatine existe, por causa do crescente papel do decaimento beta (emissão de elétrons). Este modo de decaimento é especialmente importante para astatine; tão cedo como 1950 postulou-se que todos os isótopos do elemento de sofrer decaimento beta. Modos de decaimento beta foram encontrados para todos os isótopos astatine exceto astatine-213, -214, -215, e -216m. Astatine-210 e os isótopos mais leves beta exibem mais de decaimento ( por emissão de positrões ), astatine-216 e isótopos mais pesados beta exposição (menos) de decaimento, e astatine-212 decai através de ambos os modos, enquanto astatine-211 submetido a captura de electrões .

O isótopo mais estável é astatine-210, que tem uma meia-vida de 8,1 horas. O modo de decaimento é mais beta, para o relativamente longa duração (em comparação com isótopos astatine) alfa emissor polônio-210 . No total, apenas cinco isótopos têm meia-vida superior a uma hora (astatine-207 a -211). O isótopo estado fundamental menos estável é astatine-213, com uma meia-vida de 125 nanossegundos. Ela sofre decaimento alfa ao extremamente longa vida de bismuto-209 .

Astatine tem 24 conhecidos isómeros nucleares , que são núcleos com um ou mais núcleos ( protões ou neutrões ) em um estado animado . A isomeria nuclear também pode ser chamado de " meta -state", ou seja, o sistema tem mais energia interna do que o " estado fundamental " (o estado com a menor energia interna possível), fazendo com que o ex-propensos a decair em último. Pode haver mais do que um isómero para cada isótopo. O mais estável desses isómeros nucleares é astatine-202m1, que tem uma meia-vida de cerca de 3 minutos, mais longo do que os de todos os estados fundamentais de barrar aqueles isótopos 203-211 e 220. A menos estável é astatine-214m1; sua meia-vida de 265 nanossegundos é mais curto do que as de todos os estados fundamentais, exceto o de astatine-213.

ocorrência natural

uma sequência de bolas de cores diferentes, cada uma contendo uma de duas letras símbolo e alguns números
série de neptúnio, mostrando os produtos de desintegração, incluindo astatine-217, formado a partir de neptúnio-237

Astatine é o mais raro elemento que ocorre naturalmente. A quantidade total de astatine na crosta terrestre (citado em massa 2.36 10 × 25 gramas) é estimada em menos de um grama em qualquer momento dado.

Qualquer astatine presentes na formação da Terra há muito tempo já desapareceu; os quatro isótopos naturais (astatine-215, -217, -218 e -219) são em vez produzido continuamente como um resultado da deterioração do radioactivas tório e urânio minérios, e quantidades vestigiais de neptúnio-237 . A massa de terra do Norte e do Sul combinado, a uma profundidade de 16 km (10 milhas), contém apenas cerca de um trilião de astatine-215 átomos, em qualquer dado tempo (cerca de 3,5 x 10 -10 gramas). Astatine-217 é produzido por meio do decaimento radioactivo de neptúnio-237. Remanescentes primordiais do último isótopo devido à sua relativamente curta meia-vida de 2,14 milhões de anos não-estão presentes na Terra. No entanto, quantidades vestigiais ocorrem naturalmente como um produto de reacções de transmutação em minerais de urânio . Astatine-218 foi o primeiro isótopo astatine descoberto na natureza. Astatine-219, com uma meia-vida de 56 segundos, é o mais longo que viveu dos isótopos que ocorrem naturalmente.

Isótopos de astatine, por vezes, não são listados como ocorrendo naturalmente por causa de equívocos que não existem tais isótopos, ou discrepâncias na literatura. Astatine-216 foi contado como um isótopo que ocorre naturalmente, mas relatórios sobre a sua observação (que foram descritos como duvidoso) não tenham sido confirmados.

Síntese

Formação

Possíveis reacções após bombardeamento de bismuto-209 com partículas alfa
Reação Energia de alfa partícula
209
83
Bi
+ 4
2
Ele
211
85
A
+ 2 1
0
n
26 MeV
209
83
Bi
+ 4
2
Ele
210
85
A
+ 3 1
0
n
40 MeV
209
83
Bi
+ 4
2
Ele
209
85
A
+ 4 1
0
n
60 MeV

Astatine foi produzido pela primeira vez pelo bombardeamento de bismuto-209 com partículas alfa energéticos, e este é ainda a principal via utilizada para criar o relativamente longa vida isótopos astatine-209 através astatine-211. Astatine só é produzido em quantidades minúsculas, com técnicas modernas permitindo tiragens de até 6,6  giga bequerel (cerca de 86  nanogramas ou 2,47 x 10 14 átomos). Síntese de maiores quantidades de astatine usando este método é limitado pela disponibilidade limitada de ciclotrões adequados e a perspectiva de fusão do alvo. Solvente radiolysis devido ao efeito cumulativo de decadência astatine é um problema relacionado. Com a tecnologia criogénico, micrograma quantidades de astatine pode ser capaz de ser gerado por meio de irradiação de protões de tório ou urânio para produzir radão-211, por sua vez, deteriorando a astatina-211. A contaminação com astatine-210 está prevista para ser uma desvantagem deste método.

O isótopo mais importante é astatine-211, o único em uso comercial. Para produzir o alvo de bismuto, o metal é atomizados para um, o cobre, o ouro ou a superfície de alumínio a 50 a 100 miligramas por centímetro quadrado. Óxido de bismuto pode ser usado em vez; este é forçosamente fundido com uma placa de cobre. O alvo é mantida sob uma atmosfera de azoto quimicamente neutro atmosfera, e é arrefecida com água para evitar a vaporização prematura astatine. Em um acelerador de partículas, tais como um ciclotrão, as partículas alfa são colidiu com o bismuto. Mesmo que apenas um isótopo de bismuto é usado (bismuto-209), a reacção pode ocorrer de três formas possíveis, produzindo astatine-209, astatine-210, ou astatine-211. A fim de eliminar os nuclídeos indesejadas, o máximo de energia do acelerador de partículas é definida como um valor (optimamente 29,17 MeV) acima que para a reacção de produção de astatine-211 (para produzir o isótopo desejado) e abaixo do uma produção astatine-210 (a evitar a produção de outros isótopos astatine).

métodos de separação

Desde astatine é o principal produto da síntese, após a sua formação que só deve ser separado do alvo e quaisquer contaminantes significativos. Vários métodos estão disponíveis "mas geralmente seguir uma de duas abordagens-seco destilação ou de tratamento com ácido [molhado] do alvo, seguida por extracção com solvente." Os métodos resumidos a seguir são adaptações modernas de procedimentos mais antigos, como revisado por Kugler e Keller. técnicas de pré-1985 mais frequentemente abordou a eliminação de polônio toxic co-produzidas; este requisito é agora mitigado pela tampando a energia do feixe de irradiação ciclotron.

Seco

O alvo ciclotrão contendo astatine é aquecida a uma temperatura de cerca de 650 ° C. A astatina volatiliza e é condensado em (tipicamente) uma armadilha de frio . Temperaturas mais elevadas de até cerca de 850 ° C, pode aumentar o rendimento, sob o risco de contaminação a partir de bismuto volatilização concomitante. Redestilação do condensado podem ser necessária para minimizar a presença de bismuto (como o bismuto pode interferir com astatine reacções de etiquetagem ). A astatina é recuperado a partir da armadilha usando um ou mais solventes de baixa concentração, tais como hidróxido de sódio , metanol ou clorofórmio . Astatine rendimentos de até cerca de 80% pode ser conseguida. Separação a seco é o método mais vulgarmente usado para produzir uma forma quimicamente útil de estatina.

Molhado

O bismuto (ou por vezes o trióxido de bismuto ) alvo é dissolvido em, por exemplo, concentrados nítrico ou ácido perclórico. Astatine é extraída utilizando um solvente orgânico, tal como butil ou éter isopropílico , ou tio-semicarbazida . Um rendimento de separação de 93%, utilizando ácido nítrico tem sido relatada, caindo para 72% no momento em que os procedimentos de purificação foram concluídos (destilação de ácido nítrico, a purga residuais óxidos de azoto , e dissolvendo-se novamente o nitrato de bismuto para permitir a extracção líquido-líquido ). Métodos por via húmida envolvem múltiplos passos de manuseamento "radioactividade" e não são bem adequados para o isolamento de quantidades maiores de astatine. Elas podem permitir a produção de estatina um específico estado de oxidação e pode ter maior aplicabilidade em experimental radioquímica .

Usos e precauções

Vários 211 No contendo moléculas e as suas utilizações experimentais
Agente aplicações
[ 211 At] astatina-colóides telúrio tumores compartimentais
6- [ 211 At] astato-difosfato de 2-metil-1,4-naphtaquinol adenocarcinomas
211 At-rotulado azul de metileno melanomas
Meta- [ 211 At] guanidina astatobenzyl tumores neuroendócrinos
5- [ 211 At] astato-2'-desoxiuridina Vários
211 conjugados de biotina na marcados vários prédireccionamento
211 At-rotulado octreotida receptor de somatostatina
211 Os anticorpos monoclonais e fragmentos de Na-rotulados Vários
211 At-rotulados bisfosfonatos As metástases ósseas

Recém-formado astatine-211 é objecto de investigação em curso em medicina nuclear . Ele deve ser usado rapidamente como ele decai com uma meia-vida de 7,2 horas; este é o tempo suficiente para permitir estratégias de rotulagem de várias etapas . Astatine-211 tem potencial para alvo de partículas alfa radioterapia , uma vez que ele decai quer através de emissão de uma partícula alfa (de bismuto-207), ou através de captura de electrões (para um nuclídeo extremamente curta, polônio-211, a qual sofre uma deterioração posterior alfa ), muito rapidamente, atingindo a sua neta estável de chumbo-207. Raios-X de polônio emitidos como resultado do ramo de captura de elétrons, na faixa de 77-92  keV , permitir o rastreamento de estatina em animais e pacientes. Embora astatine-210 tem uma meia-vida um pouco mais longa, é totalmente inadequada porque, geralmente, sofre beta além de decadência ao extremamente tóxica polônio-210.

A principal diferença entre o medicamento astatine-211 e iodo-131 (um isótopo de iodo radioactivo também usada em medicina) é que o iodo-131 emite partículas beta de alta energia, e astatine não. As partículas beta têm muito maior poder de penetração através de tecidos do que as partículas alfa muito mais pesados. Uma partícula média alfa libertado por astatine-211 pode viajar até 70 uM através dos tecidos circundantes; uma partícula beta energética média emitida pelo iodo-131 pode viajar quase 30 vezes mais longe, para cerca de 2 mm. A meia-vida curta e poder de penetração limitada da radiação alfa através de tecidos oferece vantagens em situações em que a "carga tumoral é populações celulares baixas e / ou malignas estão localizados na proximidade de tecidos normais essenciais." Morbidade significativa em modelos de cultura de células de cancros humanos foi conseguida com de um a dez átomos de astatine-211 ligadas por célula.

Astatine ... [é] miserável para fazer e inferno para trabalhar.

P Durbin, Estudos de radiação Humanos: Recordando os primeiros anos de 1995

Vários obstáculos foram encontrados no desenvolvimento de baseada em astatine radiofármacos para câncer tratamento. II Guerra Mundial atrasou a pesquisa por quase uma década. Os resultados de experiências iniciais indicaram que um transportador cancro selectivo teria de ser desenvolvido e não foi até a década de 1970 que os anticorpos monoclonais tornaram-se disponíveis para este propósito. Ao contrário de iodo, astatine mostra uma tendência para desalogenar a partir de transportadores molecular, tais como estes, particularmente em sp 3 sítios de carbono (menos de SP 2 sítios ). Dada a toxicidade de astatine acumulado e retido no corpo, este enfatizou a necessidade de assegurar que permaneceu ligado à sua molécula hospedeira. Enquanto portadores astatine que são metabolizadas lentamente, pode ser avaliada por sua eficácia, as operadoras mais rapidamente metabolizados continuam a ser um obstáculo significativo para a avaliação de estatina na medicina nuclear. Mitigar os efeitos de radiise induzida por astatine de moléculas química rotulagem e veículo é outra área que requer um maior desenvolvimento. Uma aplicação prática para a astatina como um tratamento contra o cancro, potencialmente, ser adequado para um número "escalonamento" de pacientes; produção de astatine nas quantidades que seriam necessários continua sendo um problema.

Os estudos em animais mostram que astatine, semelhante ao iodo, embora em menor grau, é preferencialmente concentrada na glândula tiróide . Ao contrário de iodo, astatine também mostra uma tendência para ser absorvido pelos pulmões e baço, possivelmente por causa da oxidação no corpo de Na - para Na + . Se administrado na forma de um radiocolóide ele tende a concentrar-se no fígado . Experiências em ratos e macacos sugerem que astatine-211 provoca danos muito maiores para a glândula tiróide do que a iodo-131, com injecção repetida do nuclídeo resultando em necrose celular e displasia dentro da glândula. As primeiras pesquisas sugeriram que a injeção de estatina em roedores fêmeas causou alterações morfológicas no tecido mamário; esta conclusão permaneceu controversa por muitos anos. Acordo geral foi mais tarde atingiu este que foi provavelmente causado pelo efeito da irradiação do tecido da mama combinada com alterações hormonais devido a irradiação dos ovários. Vestígios de astatine pode ser manuseado com segurança em exaustores se eles são bem arejado; absorção biológica do elemento deve ser evitado.

Veja também

Notas

Referências

Bibliografia

links externos