Astatine är det sällsynta elementet på jorden; endast cirka 25 gram förekommer naturligt på planeten vid varje given tidpunkt. Dess existens förutsades på 1800-talet, men upptäcktes äntligen cirka 70 år senare. Tio år efter upptäckten är mycket lite känt om astatin. Faktum drar fysiker många av dess egenskaper - som dess radioaktiva egenskaper, ledning och färg - baserat på andra halogengruppmedlemmar.
Historia
Dmitri Mendeleyev, den ryska kemisten som 1869 organiserade elementen i den periodiska tabellen som fortfarande används idag, förutspådde egenskaper hos det okända elementet som skulle fylla det tomma utrymmet på det periodiska bordet för element nr 85, enligt Peter van der Krogt , en holländsk historiker. Mendeleyev utnämnde detta okända element till eka-jod på grund av dess position direkt under jod i halogengruppen av element.
När sökandet efter det nya elementet började publicerades flera rapporter om element 85 enligt en artikel från 2010 publicerad i Bulletin for the History of Chemistry av Brett F. Thornton och Shawn C. Burdette, forskare i Sverige och USA, respektive. Dessa rapporter inkluderade påståenden om att elementet inte kunde existera, att forskare som hittade elementet inte kunde isolera det och att de rapporterade egenskaperna var oförenliga med tester.
Enligt Thornton och Burdette finns det mycket tvetydighet om vem som först upptäckte astatin. Upptäckten kan tillskrivas en handfull forskare, särskilt en av följande grupper.
Horia Hulubei och Yvetter Cauchois, forskare vid Sorbonne i Paris, publicerade resultaten av deras upptäckt av element 85 1938. De använde kemisk separering och publicerade att de hittade tre röntgenstrålspektralinjer för det element som stämde överens med tidigare förutsägelser. Tyvärr störde utbrottet av andra världskriget både deras forskning och kommunikation bland forskare runt om i världen.
Den första framgångsrika erkända upptäckten av astatin var 1940 av Dale R. Coson, Kenneth Ross Mackenzie och Emilio Segrè, forskare vid University of California Berkeley, enligt Chemicool. Eftersom ingen hade kunnat hitta det sällsynta elementet i naturen producerade denna grupp forskare det konstgjordt genom att bombardera vismut-209 med alfapartiklar i en partikelaccelerator. Denna reaktion skapade astatine-211 såväl som två fria neutroner. Elementet var mycket radioaktivt och instabilt, vilket ledde till namnet astatin från det grekiska ordet som betydde "instabilt."
Ytterligare en grupp forskare identifierade och karakteriserade oberoende element 85 i början av 1940-talet, enligt Thornton och Burdette. Berta Karlik och Traude Bernert 1942 rapporterade resultaten av sina studier, inklusive det föreslagna namnet "viennium." På grund av andra världskriget hölls dock nyheterna in i de tyska territorierna, och vetenskapliga nyheter från andra regioner i världen kom inte in, så Karlik och Bernert känner inte till liknande resultat från Berkeley-gruppen. När Karlik och Bernert blev medvetna om de publicerade resultaten från gruppen på Berkeley fortsatte de fortfarande att studera element 85 och ökade mycket till kunskapen om förfallskedjan som utgör elementet.
Bara fakta
- Atomnummer (antal protoner i kärnan): 85
- Atomsymbol (på det periodiska elementet): At
- Atomvikt (atomens medelmassa): 210
- Densitet: cirka 4 gram per kubik tum (ungefär 7 gram per kubik cm)
- Fas vid rumstemperatur: fast
- Smältpunkt: 576 grader Fahrenheit (302 grader Celsius)
- Kokpunkt: okänd
- Antal naturliga isotoper (atomer av samma element med ett annat antal neutroner): minst 30 radioaktiva isotoper
- Vanliga isotoper: At-210 (försumbar procent av det naturliga överflödet), Am-211 (försumbar procent av det naturliga överflödet)
Vem visste?
- Astatine är uppkallad efter det grekiska ordet 'astatos', vilket betyder instabilt, enligt Jefferson Laboratory.
- Det finns bara cirka 25 gram naturligt förekommande astatin i jordskorpan vid varje given tidpunkt, enligt Chemicool.
- Enligt Lenntech är astatine den mest kända halogenen. Enligt Elemental Matter delar halogenelement, inklusive astatin, liknande egenskaper; de är icke-metaller, har låga smält- och kokpunkter, är spröda när de är fasta, är dåliga ledare av värme och elektricitet och är diatomiska (deras molekyler innehåller två atomer).
- Astatin är det minst reaktiva och har de mest metalliska egenskaperna hos något element i halogengruppen, enligt Chemicool.
- Isotopen för astatin med den längsta halveringstiden är astatine-210 med en halveringstid på 8,1 timmar, enligt Jefferson Laboratory.
- Många fysiska egenskaper hos astatin är fortfarande okända, inklusive dess färg, enligt en artikel från D. Scott Wilbur från 2013 publicerad i Nature. Baserat på färgmönstren som visas av andra medlemmar av halogenfamiljen antas det att astatin är mörk, antagligen nära svart.
- Astatine är mycket radioaktivt men har nästan inga hälso- eller miljöeffekter alls på grund av dess sällsynthet och mycket korta halveringstid, enligt Lenntech. Även om man kommer i kontakt med det, tros astatin samlas i sköldkörteln på liknande sätt som jod.
Nuvarande forskning
Bristen på astatin gör det till ett otroligt svårt element att studera. Ändå tror vissa forskare att astatin kan ha användning vid behandling av cancer. Astatin kan bete sig som jod, som tenderar att samlas i sköldkörteln, enligt Chemistry Explained. Astatin kan också gå till sköldkörteln, och dess strålning kan döda cancerceller i körtlarna.
I en artikel från 2015 publicerad i International Journal of Molecular Sciences, beskriver en grupp franska forskare under ledning av Françoise Kraeber-Bodéré en radioimmunoterapi (RIT) -metod för cancerterapi som använder radionuklider som avger antingen beta- eller alfa-partiklar. Astatine-211 är en sådan isotop som kan vara fördelaktig för alfabehandling eftersom den har en längre halveringstid än traditionellt använt vismut-213, och den kan produceras i partikelacceleratorer. Astatine-211 har studerats för denna användning sedan minst 1989, enligt författarna, och har visat sig ha lovande resultat, inklusive studier med benmärgstransplantationer hos leukemipatienter, stamcellstransplantationsstudier hos möss och i kemoterapibehandlingar med patienter med hjärntumörer.
Slutsatserna från forskarna visar att användning av en radioaktiv isotop, såsom astatine-211, kan förbättra RIT-effektiviteten för behandling av tumörer och andra cancerformer, särskilt om behandlingen påbörjas tidigt i sjukdomen. Denna metod för RIT har också potential att döda återstående tumörceller som typiskt är resistenta mot kemo- och radioaktiv terapi.
