Feiten over Astatine

Astatine is het zeldzaamste element op aarde; slechts ongeveer 25 gram komt op een willekeurig moment van nature voor op de planeet. Het bestaan ​​ervan werd voorspeld in de 19e eeuw, maar werd uiteindelijk ongeveer 70 jaar later ontdekt. Decennia na zijn ontdekking is er weinig bekend over astatine. Natuurkundigen leiden inderdaad veel van zijn eigenschappen - zoals de radioactieve eigenschappen, geleiding en kleur - af op basis van andere leden van de halogeengroep.

Geschiedenis

Dmitri Mendeleyev, de Russische chemicus die in 1869 de elementen organiseerde in het periodiek systeem dat nog steeds wordt gebruikt, voorspelde eigenschappen van het onbekende element dat de lege ruimte op het periodiek systeem voor element nr. 85 zou vullen, volgens Peter van der Krogt , een Nederlandse historicus. Mendeleyev noemde dit onbekende element eka-jodium vanwege zijn positie direct onder jodium in de halogeengroep van elementen.

Toen de zoektocht naar het nieuwe element begon, werden er verschillende rapporten gepubliceerd over element 85, volgens een artikel uit 2010 gepubliceerd in het Bulletin for the History of Chemistry door Brett F. Thornton en Shawn C. Burdette, onderzoekers in Zweden en de Verenigde Staten, respectievelijk. Deze rapporten bevatten beweringen dat het element niet kon bestaan, dat onderzoekers die het element vonden het niet konden isoleren en dat de gerapporteerde eigenschappen niet in overeenstemming waren met tests.

Er is veel onduidelijkheid over wie voor het eerst astatine ontdekte, volgens Thornton en Burdette. De ontdekking kan worden toegeschreven aan een handvol onderzoekers, met name een van de volgende groepen.

Horia Hulubei en Yvetter Cauchois, onderzoekers aan de Sorbonne in Parijs, publiceerden de resultaten van hun ontdekking van element 85 in 1938. Ze gebruikten chemische scheiding en publiceerden dat ze drie röntgenspectraallijnen vonden voor het element die nauw aansloten bij eerdere voorspellingen. Helaas verstoorde het uitbreken van de Tweede Wereldoorlog hun onderzoek en de communicatie tussen wetenschappers over de hele wereld.

De eerste met succes ontdekte ontdekking van astatine was in 1940 door Dale R. Coson, Kenneth Ross Mackenzie en Emilio Segrè, onderzoekers van de University of California Berkeley, volgens Chemicool. Omdat niemand het zeldzame element in de natuur had kunnen vinden, produceerde deze groep wetenschappers het kunstmatig door bismut-209 te bombarderen met alfadeeltjes in een deeltjesversneller. Door deze reactie ontstonden astatine-211 en twee vrije neutronen. Het element was zeer radioactief en onstabiel, wat leidde tot de naam astatine van het Griekse woord dat 'onstabiel' betekende.

Weer een andere groep onderzoekers identificeerde en karakteriseerde element 85 begin jaren veertig onafhankelijk, volgens Thornton en Burdette. Berta Karlik en Traude Bernert in 1942 rapporteerden de resultaten van hun studies, inclusief de voorgestelde naam "viennium". Vanwege de Tweede Wereldoorlog werd het nieuws echter binnen de Duitse gebieden gehouden en werd er geen wetenschappelijk nieuws uit andere delen van de wereld binnengebracht, dus Karlik en Bernert waren niet op de hoogte van vergelijkbare resultaten van de Berkeley-groep. Toen Karlik en Bernert op de hoogte werden gebracht van de gepubliceerde resultaten van de groep in Berkeley, bleven ze element 85 verder bestuderen en droegen ze enorm bij aan de kennis over de vervalketen die het element vormt.

Gewoon de feiten

• Atoomnummer (aantal protonen in de kern): 85
• Atoomsymbool (op het periodiek systeem der elementen): At
• Atoomgewicht (gemiddelde massa van het atoom): 210
• Dichtheid: ongeveer 4 gram per kubieke inch (ongeveer 7 gram per kubieke cm)
• Fase bij kamertemperatuur: vast
• Smeltpunt: 576 graden Fahrenheit (302 graden Celsius)
• Kookpunt: onbekend
• Aantal natuurlijke isotopen (atomen van hetzelfde element met een verschillend aantal neutronen): minimaal 30 radioactieve isotopen
• Meest voorkomende isotopen: At-210 (verwaarloosbaar percentage van natuurlijke overvloed), Am-211 (verwaarloosbaar percentage van natuurlijke overvloed)

Wie weet?

• Astatine is genoemd naar het Griekse woord 'astatos', wat volgens het Jefferson Laboratory onstabiel betekent.
• Volgens Chemicool zit er op elk moment slechts ongeveer 25 gram natuurlijk voorkomende astatine in de aardkorst.
• Astatine is volgens Lenntech het zwaarst bekende halogeen. Volgens Elemental Matter hebben halogeenelementen, waaronder astatine, vergelijkbare eigenschappen; ze zijn niet-metalen, hebben een laag smelt- en kookpunt, zijn bros wanneer ze vast zijn, slechte geleiders van warmte en elektriciteit en zijn diatomair (hun moleculen bevatten twee atomen).
• Astatine is het minst reactief en heeft volgens Chemicool de meeste metaalachtige eigenschappen van elk element in de halogeengroep.
• De isotoop van astatine met de langste halfwaardetijd is astatine-210 met een halfwaardetijd van 8,1 uur, volgens het Jefferson Laboratory.
• Veel fysieke eigenschappen van astatine zijn nog onbekend, inclusief de kleur ervan, volgens een artikel uit 2013 van D. Scott Wilbur gepubliceerd in Nature. Op basis van de kleurpatronen van andere leden van de halogeenfamilie, wordt aangenomen dat astatine donker is, waarschijnlijk bijna zwart.
• Astatine is zeer radioactief maar heeft volgens Lenntech vrijwel geen gezondheids- of milieueffecten vanwege de zeldzaamheid en de zeer korte halfwaardetijden. Hoewel als men ermee in aanraking komt, wordt aangenomen dat astatine zich op dezelfde manier ophoopt in de schildklier als jodium.

Huidig ​​onderzoek

De schaarste aan astatine maakt het een ongelooflijk moeilijk element om te bestuderen. Niettemin denken sommige onderzoekers dat astatine mogelijk wordt gebruikt bij de behandeling van kanker. Astatine kan zich gedragen als jodium, dat de neiging heeft zich in de schildklier te verzamelen, volgens Chemistry Explained. Astatine kan ook naar de schildklier gaan en de straling ervan kan kankercellen in de klier doden.

In een paper uit 2015, gepubliceerd in het International Journal of Molecular Sciences, beschrijft een groep Franse onderzoekers onder leiding van Françoise Kraeber-Bodéré een radioimmunotherapie (RIT) -methode voor kankertherapie die radionucliden gebruikt die ofwel bèta- of alfadeeltjes uitzenden. Astatine-211 is zo'n isotoop dat gunstig kan zijn voor alfatherapie omdat het een langere halfwaardetijd heeft dan traditioneel gebruikt bismut-213, en het kan worden geproduceerd in deeltjesversnellers. Astatine-211 is volgens de auteurs sinds ten minste 1989 onderzocht voor dit gebruik en heeft veelbelovende resultaten opgeleverd, waaronder onderzoeken met beenmergtransplantaties bij leukemiepatiënten, stamceltransplantatiestudies bij muizen en chemotherapiebehandelingen bij patiënten met hersentumoren.

De conclusies van de onderzoekers laten zien dat het gebruik van een radioactieve isotoop, zoals astatine-211, de RIT-efficiëntie kan verbeteren voor de behandeling van tumoren en andere vormen van kanker, vooral als de behandeling vroeg in de ziekte wordt gestart. Deze methode van RIT heeft ook het potentieel om resterende tumorcellen te doden die typisch resistent zijn tegen chemo en radioactieve therapie.