Рассмотрим химический элемент, общий вес которого на Земле не превышает одного грамма. Речь идет об астате (At).
Этот элемент, обладая высокой радиоактивностью, занимает второе место по редкости среди элементов в периодической таблице, уступая лишь берклию, и является самым редким элементом, который можно встретить в природе. В его атомном ядре сосредоточено 85 протонов, и в неионизированном состоянии присутствуют также 85 электронов.
Среди 37 известных изотопов астата лишь шесть могут обнаруживаться в естественных условиях.
Минимальные количества изотопов с атомными массами 214-219 образуются в результате распада более тяжелых элементов, таких как франций и полоний. Наиболее стабильным среди них является изотоп 210At, обладающий периодом полураспада 8,1 часа, и распадающийся на полоний-210. В то же время, 213At, самый нестабильный, распадается на висмут-209 всего за 125 наносекунд.
Из-за столь высокой скорости распада исследовать астат крайне сложно. Даже малейшие его количество, достаточные для создания твердого тела, быстро исчезают из-за сильной радиоактивности, в результате чего многие его свойства до сих пор остаются неизвестными или лишь приблизительно оцененными.
Этот элемент обычно отнесен к группе галогенов, основываясь на свойствах, которые были получили в ходе экспериментов с масс-спектрометрией и добавлением радиоактивных индикаторов в разбавленные растворы астата. Оказалось, что астат ведет себя схоже с йодом, но при этом проявляет некоторые металлические черты.
Открытие астата.
В периодической таблице под йодом долгое время находился пустой квадрат, который химики иногда заполняли рисунками или фотографиями для развлечения. Существование элемента в этом квадратике было теоретически подтверждено, и он даже получил неофициальное название «эка-йод».
Прошло много лет, но найти этот элемент в природе не удавалось, и все попытки синтезировать его в лабораторных условиях заканчивались провалом.
Только в 1940 году ученые из Калифорнийского университета смогли искусственно получить 211At. Этот процесс состоял в использовании ускорителя частиц, куда были помещены атомы висмута, которые затем подвергались бомбардировке альфа-частицами.
Общие свойства астата
Ученые назвали этот новый элемент «астат», что на греческом языке означает «нестабильный». Он стал вторым синтетическим элементом, который был окончательно идентифицирован после технеция.
Со временем были синтезированы некоторые соединения астата в микроскопических количествах, такие как астатид водорода (HAt), который, растворяясь в воде, образует гидроастатическую кислоту.
Установлено, что астат может образовывать связи с другими галогенидами, серебром, натрием, палладием, кислородом, серой, селеном, азотом, свинцом, бором и теллуром в форме коллоида.
Коммерческое применение астата
Астат-211 является единственным изотопом, который активно используется в коммерческих целях. Свойства распада астата делают его перспективным для применения в качестве источника радиации ближнего действия в области альфа-частичной терапии при лечении рака.
Как и йод-131, этот элемент накапливается преимущественно в щитовидной железе, но распадается намного быстрее и испускает лишь альфа-частицы, которые менее подвержены миграции в окружающие ткани по сравнению с бета-частицами, вырабатываемыми йодом-131.
Точной стоимости астата не установлено, однако предполагается, что цена одного грамма комплексно оценивается в сумму не менее одного миллиарда долларов США.