Astatin

Polonium ←  Astatin → Radon
   
 
85		 På
  
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Komplett tabell • Utvidet tabell
Generell informasjon
navn , symbol , nummer Astatine, At, 85
kjemisk serie halogener
gruppe , punktum , blokk 17, 6, s
Atommasse 210u  _
Elektronisk konfigurasjon [ Xe ] 4 f 14 5 d 10 6 s 2 6 p 5
elektroner per nivå 2, 8, 18, 32, 18, 7 ( bilde )
Utseende Metall
Atomiske egenskaper
elektronegativitet 2, 2 ( Pauling-skala )
Oksidasjonstilstand(er) ±1,3,5,7
1. ioniseringsenergi 920kJ  /mol
fysiske egenskaper
vanlig stat fast
Smeltepunkt 575K (302°C)
Kokepunkt 610K (337 °C)
fusjonsentalpi 114  kJ/mol
Flere
Termisk ledningsevne 2,7 W  /(Km)
mer stabile isotoper
Hovedartikkel: Isotoper av astatin
iso AN Periode MD Ed P.S.
MeV
210 AT1008.1εα
_		3.981
5.631		210 Po
206 Bi
Verdier i SI og normale forhold for trykk og temperatur , med mindre annet er angitt.

Astatin er et kjemisk grunnstoff i det periodiske system hvis symbol er At og atomnummeret er 85. Det er radioaktivt og det tyngste av halogenene . Det produseres ved nedbrytning av uran og thorium . Det er det sjeldneste grunnstoffet i jordskorpen, siden det bare finnes i nedbrytningskjeden til flere tyngre grunnstoffer. Alle isotoper av astatin er kortlivede; den mest stabile er astatin-210, med en halveringstid på 8,1 timer. En prøve av det rene grunnstoffet har aldri blitt samlet, fordi ethvert makroskopisk eksemplar umiddelbart vil bli fordampet av varmen fra sin egen radioaktivitet.

Egenskapene til astatin er ikke kjent med sikkerhet. Mange av disse har blitt estimert basert på grunnstoffets posisjon i det periodiske systemet som en tyngre analog av jod , og et medlem av halogenene (gruppen av grunnstoffer som inkluderer fluor , klor , brom og jod). Imidlertid ligger astatin også omtrent på skillelinjen mellom metaller og ikke-metaller , og noe metallisk oppførsel er også observert og spådd for det. Astatin er sannsynligvis mørkt eller skinnende i utseende og kan være en halvleder eller muligens et metall . Kjemisk er flere anioniske arter av astatin kjent, og de fleste av dets forbindelser ligner jod, men det viser også noen ganger metalliske egenskaper og viser noen likheter med sølv .

Den første syntesen av grunnstoffet ble gjort i 1940 av Dale R. Corson , Kenneth Ross MacKenzie og Emilio G. Segrè ved University of California, Berkeley , som kalte det fra det greske astatos (ἄστατος), som betyr "ustabil" . Det ble senere oppdaget at det er fire naturlig forekommende isotoper av astatin , selv om mye mindre enn et gram er tilstede til enhver tid i jordskorpen. Verken den mer stabile isotopen, astatin-210, eller den medisinsk nyttige astatin-211, finnes i naturen; de kan bare produseres syntetisk, typisk ved å bombardere vismut -209 med alfapartikler .

Funksjoner

Fysikk

De fleste av de fysiske egenskapene til astatin har blitt estimert (via interpolasjon eller ekstrapolering), ved bruk av teoretisk eller empirisk utledede metoder. [ 1 ] For eksempel blir halogenene mørkere når atomvekten øker: fluor er nesten fargeløst, klor er grønngult, brom er rødbrunt og jod er mørkegrå/fiolett. Astatin er noen ganger beskrevet som sannsynligvis å være et svart fast stoff (forutsatt at det følger denne trenden) eller som har et metallisk utseende (hvis det er et ikke-metall eller et metall). [ 2 ]​ [ 3 ]​ [ 4 ]

Astatin sublimerer mindre lett enn jod, da det har et lavere damptrykk . [ 5 ] Likevel vil halvparten av en gitt mengde astatin fordampe på omtrent en time hvis den plasseres på en ren glassoverflate ved romtemperatur . [ 6 ] Absorpsjonsspekteret til astatin i den midt -ultrafiolette regionen har linjer ved 224.401 og 216.225 nm, noe som antyder en overgang på 6p til 7s . [ 7 ]​ [ 8 ]

Den kjemiske oppførselen til dette høyradioaktive elementet er veldig lik den til andre halogener, spesielt jod . Astatin antas å være mer metallisk enn jod. Forskere ved Brookhaven National Laboratory har utført eksperimenter der elementære reaksjoner som involverer astatin er blitt identifisert og målt.

Astatin, etterfulgt av francium , er det sjeldneste grunnstoffet i naturen, med en total mengde på jordens overflate på mindre enn 25 gram på samme tidspunkt. [ 9 ]

Strukturen til fast astatin er ukjent. [ 10 ] Som en jodanalog kan den ha en ortorhombisk krystallstruktur som består av diatomiske astatinmolekyler og være en halvleder (med et båndgap på 0,7 eV). [ 11 ] [ 12 ] Alternativt, hvis kondensert astatin danner en metallisk fase, som forutsagt, kan det ha en ansiktssentrert, monoatomisk kubisk struktur; i denne strukturen kan det godt være en superleder, som den lignende høytrykksfasen til jod. [ 13 ] Bevis for (eller mot) eksistensen av diatomisk astatin (At 2 ) er få og usikre. [ 14 ]​ [ 15 ]​ [ 16 ]​ [ 17 ]​ [ 18 ]​ Noen kilder oppgir at det ikke eksisterer, eller i det minste aldri har blitt observert, [ 19 ] ​[ 20 ]​ mens andre kilder oppgir eller antyde hans eksistens. [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] Til tross for denne kontroversen, har mange egenskaper av diatomisk astatin blitt forutsagt; [ 24 ]​ for eksempel vil bindingslengden være 300 ± 10 pm, og dissosiasjonsenergien 83,7 ± 12,5 kJ/mol, [ 25 ]​ og fordampningsvarme (∆H vap ) 54,39 kJ/mol. [ 26 ] Mange verdier har blitt spådd for smelte- og kokepunktene til astatin, men bare for At 2 . [ 27 ]

Alle kjente isotoper av astatin er kortlivede; den mest stabile av disse er astatine-210 , hvis levetid er omtrent 8,1 timer. Elementært astatin har aldri blitt observert, siden enhver makroskopisk prøve umiddelbart ville bli fordampet på grunn av dens radioaktive oppvarming; Hvorvidt denne hindringen kan overvinnes ved å utsette astatinet for tilstrekkelig kjøling, er ennå ikke bestemt nøyaktig.

Hovedegenskapene til astatin er ikke kjent. Noen kan estimeres basert på deres plassering i det periodiske systemet, for eksempel en tyngre analog av jod . Astatine har en tendens til å ha et mørkt, skinnende, skinnende utseende; det kan være et halvlederelement eller muligens et metall . Det har sannsynligvis et høyere smeltepunkt enn smeltepunktet til jod. Kjemisk er mange arter av anionisk astatin kjent, og de fleste av disse variasjonene ligner jod.

Astatin viser også en viss metallisk oppførsel, slik som dets evne til å danne stabile monoatomiske kationer i vandige løsninger; i motsetning til de lettere halogenene ( fluor , brom og jod ).

Kjemikalier

Kjemien til astatin er uklar av de ekstremt lave konsentrasjonene som astatineksperimenter har blitt utført ved og muligheten for reaksjoner med urenheter, vegger og filtre, eller biprodukter av radioaktivitet og andre uønskede interaksjoner i nanoskala . [ 11 ] Mange av dets tilsynelatende kjemiske egenskaper har blitt observert av sporstoffstudier i ekstremt fortynnede astatinløsninger, [ 23 ] [ 28 ] typisk mindre enn 10−10 mol L. −1 [ 29 ]​ Noen egenskaper, som aniondannelse, er på linje med andre halogener. [ 5 ] Astatin har også noen metalliske egenskaper, som å belegge en katode og samtidig utfelling med metallsulfider i saltsyre . [ 30 ] Det danner komplekser med EDTA, et metallchelaterende middel, [ 31 ] og er i stand til å fungere som et metall ved radiomerking av antistoffer; I noen henseender ligner astatin i +1-tilstand på sølv i samme tilstand. Imidlertid er det meste av den organiske kjemien til astatin analog med jod. [ 32 ] Det har blitt antydet at astatin kan danne et stabilt monoatomisk ion i vandig oppløsning, [ 30 ] [ 33 ] men bevis fra elektromigrasjon tyder på at den kationiske At(I)-arten er protonert hypoastasinsyre (H 2 OAt + ), som viser analogi med jod. [ 34 ]

Historikk

Astatine (fra gresk αστατος, astatos , som betyr ustabil) ble først syntetisert i 1940 av Dale R. Corson , K. R. MacKenzie og Emilio Segrè ved University of Berkeley ( California ), ved å bombardere vismut med alfapartikler. Et tidlig navn på grunnstoffet var alabamium (Ab).

I 1869, da Dmitri Mendeleyev publiserte sitt periodiske system, var plassen under jod tom; etter at Niels Bohr etablerte det fysiske grunnlaget for klassifiseringen av kjemiske grunnstoffer, ble det femte halogenet foreslått å høre hjemme der. Før den offisielt anerkjente oppdagelsen ble den kalt eka-iodo (fra sanskrit eka - "en") for å antyde at det var et rom under jodet (på samme måte som eka-silisium, eka-bor og andre). [ 35 ] Forskere prøvde å finne det i naturen; gitt sin ekstreme sjeldenhet, resulterte disse forsøkene i flere falske funn. [ 36 ]

Fred Allison og hans medarbeidere ved Alabama Polytechnic Institute (nå Auburn University ) gjorde den første rapporterte oppdagelsen av eka-jod i 1931. Oppdagerne kalte element 85 "alabamine" og tildelte det symbolet Ab, betegnelser som ble brukt i noen år. [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] I 1934 tilbakeviste HG MacPherson ved University of California, Berkeley , Allisons metode og gyldigheten av oppdagelsen hans. [ 40 ] Det var en annen påstand i 1937, av kjemikeren Rajendralal De. Han jobbet i Dacca i Britisk India (nå Dhaka i Bangladesh ), og valgte navnet dakin for element 85, som han hevdet å ha isolert som ekvivalent av serien fra radium F thorium (polonium-210) i radiumserien. Egenskapene du rapporterte for dakin tilsvarer ikke egenskapene til astatin; dessuten finnes ikke astatin i thorium-serien og dakins sanne identitet er ukjent. [ 41 ]

I 1936 hevdet teamet til den rumenske fysikeren Horia Hulubei og den franske fysikeren Yvette Cauchois å ha oppdaget element 85 gjennom røntgenanalyse . I 1939 publiserte de en annen artikkel som støttet og utvidet dataene ovenfor. I 1944 publiserte Hulubei et sammendrag av dataene han hadde innhentet til det tidspunktet, og hevdet at det ble støttet av arbeidet til andre forskere. Han valgte navnet dor , antagelig fra den rumenske "lengselen" [etter fred], siden andre verdenskrig hadde startet fem år tidligere. Siden Hulubei skrev på fransk, et språk som ikke støtter ine -suffikset , ville dor sannsynligvis blitt gjengitt på engelsk som dorine , hvis det hadde blitt adoptert. I 1947 ledet Hulubei'Friedrich Paneth IUPAC-komiteen som var ansvarlig for anerkjennelsen av nye elementer. Selv om Hulubeis prøver inneholdt astatin, var deres metoder for å oppdage det for svake, etter dagens standarder, til å tillate korrekt identifikasjon. [ 42 ] Han hadde også vært involvert i en tidligere falsk påstand om oppdagelsen av element 87 (francium), og dette antas å ha fått andre forskere til å bagatellisere arbeidet hans. [ 43 ]

Skaffer

Astatin oppnås ved å bombardere vismut med alfa-partikler , og oppnå isotoper 209 At og 210 At, med en relativt høy halveringstid.

Det er 41 kjente isotoper av astatin, alle radioaktive. Den lengstlevende isotopen er 210 At, som har en halveringstid på 8,1 timer, og den korteste isotopen er 213 At, med en halveringstid på 125 nanosekunder .

Referanser

  1. ^ Maddock, AG (1956). «Astatin». Supplement til Mellors omfattende avhandling om uorganisk og teoretisk kjemi, tillegg II, del 1, (F, Cl, Br, I, At) . Longmans, Green & Co. (Ltd.). s. 1064-1079. 
  2. ↑ Garrett, AB; Richardson, JB; Kiefer, A.S. (1961). Kjemi: Et første kurs i moderne kjemi . Ginn. s. 313. 
  3. ^ Seaborg, GT (2015). Transuran element . Encyclopædia Britannica . Hentet 24. februar 2015 . 
  4. ^ Oon, H.L. (2007). Kjemiuttrykk: En undersøkelsestilnærming . John Wiley og sønner. s. 300. ISBN  978-981-271-162-5 . 
  5. ↑ a b Wiberg, N., red. (2001). Holleman-Wiberg: Uorganisk kjemi . Oversettelse av 101. tyske utgave av M. Eagleson og WD Brewer, engelskspråklig redaktør BJ Aylett. Akademisk presse. s. 423. ISBN  978-0-12-152651-9 . 
  6. ↑ Lavrukhina og Pozdnyakov, 1970 , s. 251.
  7. ^ McLaughlin, R. (1964). "Absorpsjonsspektrum av Astatine" . Journal of the Optical Society of America 54 (8): 965-967. Bibcode : 1964JOSA...54..965M . doi : 10.1364/JOSA.54.000965 . 
  8. ↑ Lavrukhina og Pozdnyakov, 1970 , s. 235.
  9. ^ "Astatin, det sjeldneste kjemiske elementet på jorden" . Arkivert fra originalen 3. januar 2016 . Hentet 13. mai 2015 . 
  10. ^ Donohue, J. (1982). Elementenes strukturer . Robert E. Krieger. s. 400. ISBN  978-0-89874-230-5 . 
  11. ↑ a b Vernon, R. (2013). "Hvilke elementer er metalloider?". Journal of Chemical Education 90 (12): 1703-1707 (1704). Bibcode : 2013JChEd..90.1703V . doi : 10.1021/ed3008457 . 
  12. ↑ Batsanov SS 1971, 'Quantitative Characteristics of Bond Metallicity in Crystals', Journal of Structural Chemistry , vol. 12, nei. 5, s. 809–13, doi  10.1007/BF00743349
  13. ^ Hermann, A.; Hoffmann, R.; Ashcroft, NW (2013). "Kondensert Astatin: Monatomisk og metallisk". Physical Review Letters 111 (11): 116404-1-116404-5. Bibcode : 2013PhRvL.111k6404H . PMID  24074111 . doi : 10.1103/PhysRevLett.111.116404 . 
  14. ↑ Merinis, J.; Legoux, G.; Bouissières, G. (1972). Studie av gassfasedannelsen av interhalogenforbindelser av astatin ved termokromatografi . Radiokjemiske og radioanalytiske brev (på fransk) 11 (1): 59-64. 
  15. ↑ Takahashi, N.; Otozai, K. (1986). "Mekanismen for reaksjonen av elementært astatin med organiske løsemidler". Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 103 : 1-9. S2CID  93572282 . doi : 10.1007/BF02165358 . 
  16. ↑ Takahashi, N.; Yano, D.; Baba, H. (1992). "Kjemisk oppførsel av astatinmolekyler". Proceedings of the International Conference on Evolution in Beam Applications, Takasaki, Japan, 5.–8. november 1991 . s. 536-539. 
  17. ↑ Zuckerman og Hagen, 1989 , s. tjueen.
  18. ↑ Kugler og Keller, 1985 , s. 110, 116, 210–211, 224.
  19. ↑ Meyers, R.A. (2001). Halogenkjemi. Encyclopedia of Physical Science and Technology (3. utgave). Akademisk presse. s. 197-222 (202). ISBN  978-0-12-227410-7 . 
  20. ↑ Keller, C.; Wolf, W.; Shani, J. (2011). "Radionuklider, 2. Radioaktive elementer og kunstige radionuklider". Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry 31 . s. 89-117 (96). ISBN  978-3-527-30673-2 . doi : 10.1002/14356007.o22_o15 . 
  21. ↑ Otozai, K.; Takahashi, N. (1982). "Estimering kjemisk form kokepunkt elementært astatin ved radiogasskromatografi" . Radiochemical Acta 31 (3-4): 201-203. S2CID  100363889 . doi : 10.1524/ract.1982.31.34.201 . 
  22. ^ Zumdahl, SS; Zumdahl, SA (2008). Kjemi (8. utgave). Cengage læring. s. 56. ISBN  978-0-547-12532-9 . 
  23. ^ a b Housecroft, CE; Sharpe, A.G. (2008). Uorganisk kjemi (3. utgave). PearsonEducation. s. 533 . ISBN  978-0-13-175553-6 . 
  24. ↑ Kugler og Keller, 1985 , s. 116.
  25. ↑ Visscher, L.; Dyall, K.G. (1996). "Relativistiske og korrelasjonseffekter på molekylære egenskaper. I. Dihalogenene F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 og At 2 ». Journal of Chemical Physics 104 (22): 9040-9046. Bibcode : 1996JChPh.104.9040V . doi : 10.1063/1.471636 . 
  26. ↑ Glushko, VP; Medvedev, VA; Bergma, G.A. (1966). Termicheskie Konstanty Veshchestv (på russisk) 1 . Nakua. s. 65. 
  27. ↑ Kugler og Keller, 1985 , s. 116–117.
  28. ^ Smith, A.; Ehret, W. F. (1960). Høyskolekjemi . Appleton-Century-Crofts. s. 457. 
  29. ↑ Champion, J.; Seydou, M.; Sabatié-Gogova, A.; Renault, E.; Montavon, G.; Galland, N. (2011). "Vurdering av en effektiv kvasirelativistisk metodikk designet for å studere astatinkjemi i vandig løsning" . Physical Chemistry Chemical Physics 13 (33): 14984-14992 (14984). Bibcode : 2011PCCP...1314984C . PMID  21769335 . doi : 10.1039/C1CP20512A . 
  30. ↑ a b Lavrukhina og Pozdnyakov, 1970 , s. 2. 3. 4.
  31. ↑ Milesz, S.; Khovchev, M.; Schumann, D.; Khalkin, VA (1988). "EDTA-kompleksene til Astatine". Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 127 (3): 193-198. S2CID  93032218 . doi : 10.1007/BF02164864 . 
  32. ↑ Guerard, F.; Ledelse, J.-F.; Brechbiel, MW (2013). "Produksjon av [ 211 At]-astatinerte radiofarmasøytiske midler og applikasjoner i målrettet α-partikkelterapi" . Kreftbioterapi og radiofarmaka 28 (1): 1-20. PMC  3545490 . PMID  23075373 . doi : 10.1089/cbr.2012.1292 . 
  33. ↑ Champion, J.; Alliot, C.; Renault, E.; Mokili, B.M.; Cherel, M.; Galland, N.; Montavon, G. (2010). "Astatin Standard Redox-potensialer og speiasjon i surt medium" . Journal of Physical Chemistry A 114 (1): 576-582 (581). Bibcode : 2010JPCA..114..576C . PMID  20014840 . doi : 10.1021/jp9077008 . 
  34. ↑ Kugler og Keller, 1985 , s. 220–221.
  35. ↑ Ball, P. (2002). Ingrediensene: En guidet tur til elementene . Oxford University Press. s. 100 –102. ISBN  978-0-19-284100-1 . 
  36. ↑ Lavrukhina og Pozdnyakov, 1970 , s. 227–228.
  37. ↑ Allison, F. ; Murphy, EJ; Biskop, ER; Sommer, A.L. (1931). "Bevis for påvisning av element 85 i visse stoffer". Physical Review 37 (9): 1178-1180. Bibcode : 1931PhRv...37.1178A . doi : 10.1103/PhysRev.37.1178 . (krever abonnement) 
  38. ^ "Alabamine & Virginium" . Tid . 15. februar 1932. Arkivert fra originalen 30. september 2007. 
  39. ↑ Trimble, RF (1975). "Hva skjedde med Alabamine, Virginium og Illinium?". Journal of Chemical Education 52 (9): 585. Bibcode : 1975JChEd..52..585T . doi : 10.1021/ed052p585 . (krever abonnement) 
  40. ↑ MacPherson, H.G. (1934). "En undersøkelse av den magnetoptiske metoden for kjemisk analyse". Physical Review 47 (4): 310-315. Bibcode : 1935PhRv...47..310M . doi : 10.1103/PhysRev.47.310 . 
  41. ^ Mellor, JW (1965). En omfattende avhandling om uorganisk og teoretisk kjemi . Longmans, Green. s. 1066 . OCLC  13842122 . 
  42. ↑ Burdette, SC; Thornton, B.F. (2010). "Finne Eka-Jod: Oppdagelsesprioritet i moderne tider" . Bulletin for the History of Chemistry 35 : 86-96. 
  43. ^ Scerri, E. (2013). A Tale of 7 Elements (Googe Play-utgaven). Oxford University Press. s. 188–190, 206 . ISBN  978-0-19-539131-2 . 

Eksterne lenker