Аста́т (от др.-греч. ἄστατος — «неустойчивый») — элемент 17-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы VII группы), шестого периода, с атомным номером 85^[2]. Обозначается символом At (лат. Astatium). Радиоактивен. Простое вещество астат (CAS-номер: 7440-68-8) при нормальных условиях — нестабильные кристаллы тёмно-синего цвета. Молекула астата, по всей видимости, двухатомна (формула At₂).

История

Предсказан (как «эка-иод») Д. И. Менделеевым. В 1931 Ф. Аллисон с сотрудниками (Алабамский политехнический институт) сообщили об открытии этого элемента в природе и предложили для него название «алабамин» (Ab)^[3][4], однако этот результат не подтвердился. Впервые астат был получен искусственно в 1940 Д. Корсоном, К. Р. Маккензи и Э. Сегре (Калифорнийский университет в Беркли). Для синтеза изотопа ²¹¹At они облучали висмут альфа-частицами.

В 1943—1946 годах изотопы астата были обнаружены в составе природных радиоактивных рядов (см. ниже).

В русской терминологии элемент до 1962 года назывался «астатин».

Также предлагались названия «гельветин» (в честь Гельвеции — древнего названия Швейцарии) и «лептин» (от греч. «слабый, шаткий»).

Нахождение в природе

Астат является наиболее редким элементом среди всех, обнаруженных в природе. В поверхностном слое земной коры толщиной 1,6 км содержится всего 70 мг астата. Постоянное присутствие астата в природе связано с тем, что его короткоживущие радионуклиды (²¹⁵At, ²¹⁸At и ²¹⁹At) входят в состав радиоактивных рядов ²³⁵U и ²³⁸U. Скорость их образования постоянна и равна скорости их радиоактивного распада, поэтому в земной коре содержатся сравнительно постоянное равновесное количество изотопов астата.

Получение

Астат получают только искусственно. В основном изотопы астата получают облучением металлических висмута или тория α-частицами высокой энергии с последующим отделением астата соосаждением, экстракцией, хроматографией или дистилляцией.

Физические свойства

Ввиду малого количества доступного для изучения вещества, физические свойства этого элемента плохо изучены и, как правило, построены на аналогиях с более доступными элементами.

Астат — твёрдое вещество сине-чёрного цвета, по внешнему виду похожее на иод^[5]. Для него характерно сочетание свойств неметаллов (галогенов) и металлов (полоний, свинец и другие). Как и иод, астат хорошо растворяется в органических растворителях и легко ими экстрагируется. По летучести немного уступает иоду, но также может легко возгоняться^[5].

Температура плавления 302 °C, кипения (возгонки) 337 °C.

Химические свойства

Галоген. В положительных степенях окисления астат образует кислородсодержащую форму, которую условно обозначают как At^τ+ (астат-тау-плюс).

Астат в водном растворе восстанавливается SO₂ и окисляется Br₂. Астат, как металлы, осаждается из солянокислых растворов сероводородом (H₂S). Вытесняется из раствора цинком (свойства металла).

Известны и межгалогенные соединения астата — иодид астата AtI и бромид астата AtBr.

При действии на водный раствор астата водородом в момент реакции образуется газообразный астатоводород HAt. Однако ввиду одинаковой электроотрицательности водорода и астата астатоводород крайне неустойчив, а в водных растворах существуют не только протоны, но и ионы At⁺, чего нет у всех других галогеноводородных кислот.^[6]

С металлами астат образует соединения, в которых проявляет степень окисления −1, как и все остальные галогены (NaAt, к примеру, называется астатид натрия). Подобно другим галогенам, астат может замещать водород в молекуле метана до получения тетраастатметана CAt₄. При этом образуются сперва астатметан, диастатметан, астатоформ.

Применение

Весьма перспективным является ²¹¹At для лечения заболеваний щитовидной железы. Имеются сведения^{[источник не указан 50 дней]}, что радиобиологическое действие α-частиц астата на щитовидную железу в 2,8 раза сильнее β-частиц иода-131. При этом следует учесть, что с помощью иона роданида можно надёжно вывести астат из организма.

Биологическая роль

Будучи схожим по химическим свойствам с иодом, астат радиотоксичен. При попадании в организм концентрируется в печени. Как и иод, астат способен накапливаться в щитовидной железе. Альфа-излучение астата поражает близлежащие ткани, приводит к нарушению их функции и в перспективе — к образованию опухолей. Кроме того, частичное накопление астата наблюдается в молочных железах.

Изотопы

На 2003 год известны 33 изотопа астата, а также 23 метастабильных возбуждённых состояния ядер астата. Все они радиоактивны. Самые устойчивые из них (от ²⁰⁷At до ²¹¹At) имеют период полураспада больше часа (наиболее стабилен ²¹⁰At, T_1/2=8,1 часа); однако у трёх природных изотопов период полураспада не превышает минуты.

Примечания