Значение слова астат. Рекорды в науке и технике. Элементы Астат физические свойства

Astat ), At, неметаллический радиоактивный химический элемент, атомный номер 85, атомная масса 210.

1. Общее описание

Имеет изотопы с ат. в. 202-219, из них наиболее периоды полураспада имеют At 211 (7,5 ч.) И At 210 (8,3 час.). А. в природе не найдено, его впервые получены искусственно бомбардировкой Висмут α-частицами . А. за хим. свойствам подобен галогенов и к металлов .

2. История

Впервые Астат был получен искусственно в 1940 Д. Корсоном, К. Р. Маккензи и Э. Сегре (Калифорнийский университет в Беркли). Для синтеза изотопа 211 At они облучали висмут альфа-частицами.
В 1943 - 1946 изотопы астата были обнаружены в составе природных радиоактивных элементов.

3. Происхождение названия

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

6.2. Химические свойства

По свойствам астат всего напоминает йод: перегоняется, экстрагируется четыреххлористым углеродом CCl 4 из водных растворов, восстанавливается цинком или сернистым газом до астатид-иона At -:

который с ионами серебра образует нерастворимый астатид серебра AgAt. Последний количественно спивоосаджуеться с йодидом серебра в качестве носителя. Астатат Ион AtO - 3 образуется при окислении астатид-иона йодной кислотой H 5 IO 6 или церием Ce (IV):

Формализованный запись этого уравнения соответствует условию электронейтральности. Фактически ионы Ce (IV) существуют в виде гидратированных ионов 4, видщиплюють Ион водорода и, за исключением очень кислых растворов (рН ~ 1), далее подвергаются гидролизу и полимеризации. Ионы AtO 3 - количественно спивоосаджуються с нерастворимыми в воде Pb (IO 3) 2.

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. Обозначается символом At (лат. Astatium).
Радиоактивен. Простое вещество астат (CAS-номер: 7440-68-8) при нормальных условиях - нестабильные кристаллы чёрно-синего цвета. Молекула астата, по всей видимости, двухатомна (формула At 2).

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), 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 211 At они облучали висмут альфа-частицами.
В 1943-1946 годах изотопы астата были обнаружены в составе природных радиоактивных рядов.
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»).

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. 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.
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).
При действии на водный раствор астата водородом в момент реакции образуется газообразный астатоводород HAt. Астат в водном растворе восстанавливается SO 2 и окисляется Br 2 . Астат, как металлы, осаждается из солянокислых растворов сероводородом (H 2 S). Вытесняется из раствора цинком (свойства металла).
Известны и межгалогенные соединения астата - иодид астата AtI и бромид астата AtBr. Астатоводород HAt также был получен.
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.
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 CAt 4 . При этом образуются сперва астатметан, диастатметан, астатоформ.

История открытия:

Предсказан (как «эка-иод») Д. И. Менделеевым в 1898 году. «... при открытии галоида Х с атомным весом, большим, чем йод, он все же будет образовывать КХ, КХО3 и т. п., что его водородное соединение НХ будет газообразным, очень непрочной кислотой, что атомный вес будет …215»
Впервые астат был получен искусственно в 1940 Д. Корсоном, К. Р. Маккензи и Э. Сегре (Калифорнийский университет в Беркли). Для синтеза изотопа 211 At они облучали висмут альфа-частицами. В 1943-1946 годах изотопы астата были обнаружены в составе природных радиоактивных рядов.
Название Астат (Astatium) произведено от греч. слова (astatoz ) означающего "неустойчивый".

Получение:

Короткоживущие радионуклиды астата (215 At, 218 At и 219 At) образуются при радиоактивном распаде 235 U и 238 U, этим обусловлено постоянное присутствие следов астата в природе (~ 1 г). В основном изотопы астата получают облучением металлических висмута или тория a -частицами высокой энергии с последующим отделением астата соосаждением, экстракцией, хроматографией или дистилляцией. Массовое число наиболее стабильного из известных изотопов равно 210.

Физические свойства:

Из-за сильной радиоактивности его не удаётся получить в макроскопических количествах, достаточных для глубокого изучения свойств. По расчетам простое вещество астат при обычных условиях - нестабильные кристаллы тёмно-синего цвета, состоящие не из молекул At 2 , а из отдельных атомов. Температура плавления около 230-240°C, кипения (возгонки) - 309°С.

Химические свойства:

По химическим свойствам астат близок как к иоду (проявляет свойства галогенов), так и к полонию (свойства металла).
Астат в водном растворе восстанавливается диоксидом серы; как и металлы, он осаждается даже из сильнокислых растворов сероводородом, вытесняется из сернокислых растворов цинком.
Как и все галогены (кроме фтора), астат образует нерастворимую соль AgAt (астатид серебра). Он способен окисляться до состояния At(V), как и иод (например, соль AgAtO 3 идентична по свойствам AgIO 3). Астат реагирует с бромом и иодом, при этом образуются межгалогенные соединения - иодид астата AtI и бромид астата AtBr.
При действии на водный раствор астата водородом в момент реакции образуется газообразный астатоводород HAt, вещество крайне неустойчивое.

Применение:

Неустойчивость астата делает применение его соединений проблематичным, тем не менее изучалось возможность использования различных изотопов этого элемента для борьбы с онкологическими заболеваниями. См. также: Астат // Википедия. . Дата обновления: 02.05.2018. URL: https://ru.wikipedia.org/?oldid=92423599 (дата обращения: 02.08.2018).
Открытие элементов и происхождение их названий.

Астат (Astatium), At (От греч. αστατος — неустойчивый) – радиоактивный химический элемент VII группы периодической системы элементов, атомный номер 85, массовое число наиболее долгоживущего изотопа 210. Астат — наиболее тяжелый элемент группы галогенов.

Астат под названием экаиода предсказан Д. И. Менделеевым. Впервые получен Д. Корсоном, К. Мак-Кензи и Э. Сегре в 1940. В природе астат впервые был обнаружен в 1943 австрийскими учеными Карликом и Бернертом. Он входит в составе природных радиоактивных рядов (самый устойчивый из них 219 At).

Изотопы астата

Наиболее долгоживущие изотопы 210 At (Т=8,1 ч, распадается К-захватом (99%) и испускает α-частицы) и 211 At (Т=7,21 ч, распадается К-захватом (59,1%) и испускает α-частицы). Отметим, что 211 At обладает способностью, известной в радиохимии под названием «разветвленного распада». Сущность явления состоит в том, что некоторые из атомов этого изотопа подвергаются одному типу распада, а другие - другому, причем в конечном результате этих распадов выделяются альфа-частицы.

Известно 24 изотопа астата с массовыми числами от 196 до 219. Наиболее важными из них являются: 209 At (Т = 5,5 ч), 210 At (Т = 8,1 ч) и 211 At (Т = 7,2 ч). Все эти изотопы распадаются путем электронного захвата и альфа-распада и являются самыми долгоживущими изотопами этого элемента. Они получаются при облучении висмута альфа-частицами по уравнению реакции 209 Bi (α, xn)At, а также при облучении тория и урана протонами высоких энергий. В качестве материала мишени используются металлы или оксиды этих элементов, впрессованные в медные подложки. Самый короткоживущий изотоп астата — 214 At (2*10 -6 с). Массовая активность 211 At составляет 7,4⋅10 13 Бк/мг.

At образуются в крайне незначительных количествах при радиоактивном распаде урана и тория в природных условиях (0,02 %). В поверхностном слое земной коры толщиной 1,6 км содержится 70 мг астата. Постоянное присутствие астата в природе связано с тем, что его короткоживущие радионуклиды (215 At, 218 At и 219 At) входят в состав радиоактивных рядов 235 U и 238 U. Скорость их образования постоянна и равна скорости их радиоактивного распада, поэтому в земной коре содержатся неизменные количества этих атомов. Общее содержание астата в слое земной коры толщиной 1,6 км оценивается в 69 мг.

Физические и химические свойства

В весовых количествах астат не выделен; опыты с микроколличествами этого элемента показали, что астат проявляет с одной стороны, свойства неметалла и сходен с иодом, с другой – свойства металла и сходен с полонием и висмутом (скорее всего астат – всё же металл). В химических соединениях астата может проявлять степени окисления -1, +1, +3, +5 и +7. Наиболее устойчива из них -1.

Астат (At)

Атомный номер 85

Внешний вид - черно-синие радиоактивные кристаллы

Атомная масса (молярная масса) 209,9871 а.е.м. (г/моль)

Температура плавления 575 K

Температура кипения 610 K

Удельная теплоемкость астата при температуре 298 К Ср=139,55 Дж/(кг-К).

Астат не имеет ни изотопных носителей, ни достаточно удовлетворительного специфического носителя. Являясь наиболее тяжелые галогеном, он должен обладать свойствами последних. Однако электроположительные свойства астата проявляются более резко, чем у иода. Положение осложняется тем, что химия следовых количеств иода сильно отличается от химии его макроколичеств.

Подобно йоду, астат возгоняется (сублимируется) при комнатной температуре, растворим в органических растворителях, концентрируется в щитовидной железе. Как чистый металл астат ведет себя удивительно: возгоняется в молекулярной форме из водных растворов. Такой способностью не обладает ни один из известных элементов. Астат легко экстрагируется органическими жидкостями растворителях и легко ими экстрагируется. По летучести немного уступает йоду, но также может легко отгоняться.

Газообразный астат хорошо адсорбируется на металлах (Ag, Au, Pt). Десорбция астата происходит при нагревании металлов до 500°С на воздухе или в вакууме. Благодаря этому удаётся выделить астат (до 85%) из продуктов облучения висмута путём их вакуумной дистилляции с поглощением Астат серебром или платиной. At (0) сорбируется на стекле из разбавленных азотнокислых растворов. Химические свойства астата очень интересны и своеобразны; он близок как к йоду, так и к полонию, т. е. проявляет свойства и неметалла (галогена) и металла. Такое сочетание свойств обусловлено положением астата в периодической системе: он является наиболее тяжёлым (и следовательно, наиболее «металлическим») элементом группы галогенов. Подобно галогенам астат даёт нерастворимую соль AgAt; подобно йоду окисляется до 5-валентного состояния (соль AgAtO3 аналогична AgJO3). Однако, как и типичные металлы, Астат осаждается сероводородом даже из сильно кислых растворов, вытесняется цинком из сернокислых растворов, а при электролизе осаждается на катоде.

Получение и определение астата

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

В соответствии с методами получения астата его приходится отделять от больших количеств облученного висмута, урана или тория, а также продуктов деления и глубокого расщепления. В облученной α-частицами висмутовой мишени практически не содержатся радиоактивные примеси других элементов. Поэтому основная задача выделения астата сводится к сбросу макроколичеств висмута из расплавленной мишени путем дистилляции. Астат при этом либо адсорбируется из газовой фазы на платине или на серебре, либо конденсируется на стекле или замороженных растворах, либо поглощается растворами сульфита или щелочи. Другие методы выделения астата из висмутовой мишени основаны на экстракции или соосаждении астата после растворения мишени.

Основным методом выделения астата из облученных урана и тория является газотермохроматография. В этом случае астат испаряется из мишени во время сгорания металлов в кислороде и адсорбируется из газового потока на серебре, золоте или платине. Другим методом выделения астата из ториевых и урановых мишеней является сорбция его на металлическом теллуре из солянокислых растворов в присутствии восстановителей с последующей десорбцией слабощелочным раствором. Преимуществом первого метода является его экспрессность (время выделения составляет всего 10 мин). При 310°на серебре концентрируется более 85% астата. Химическое выделение астата можно осуществить путём растворения висмутовой мишени в кислоте с последующим осаждением висмута в виде фосфата, не захватывающего астат. Представляет также интерес экстракция элементарного астата диизопропиловым эфиром из солянокислого раствора.