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.
Что такое астат, чем он интересен и стоит ли заниматься его изучением? Прочитав нашу статью, вы узнаете много интересного об этом своеобразном химическом элементе, об истории его открытия и о том, где он нашел применение.
Располагая химические элементы в порядке возрастания их атомных весов, русский химик Дмитрий Иванович Менделеев обнаружил, что в этом естественном ряду периодически через правильные интервалы повторяются химические элементы с похожими химическими свойствами. Так был открыт периодический закон Д.И. Менделеева.В то время наука ничего не знала о строении атома. Поэтому за основу классификации химических элементов Д.И. Менделеев взял величину атомной массы и свойства элемента.
Проще смысл периодического закона Д.И. Менделеева можно передать так: свойства элементов плавно и одинаково изменяются с возрастанием их атомного веса, а затем эти изменения периодически повторяются . Позже, когда наука открыла строение ядра, понятие «атомный вес» заменили понятием «заряд ядра».
Итак, согласно периодическому закону, свойства элементов должны изменяться плавно. Но так происходило не всегда. Иногда в последовательности изменения свойств элементов не хватало какого-нибудь звена. В этом случае Менделеев оставлял в таблице пробелы, которые должны были заполняться вновь открытыми элементами с соответствующей химической характеристикой. То есть, с помощью своего закона Менделеев предсказал свойства ещё не открытых элементов.
Астат
Подобным образом в 1898 г. Менделеев предсказал существование 85-го элемента периодической таблицы химических элементов, который он назвал «эка-иодином». Но получен был 85-й элемент только в 1940 г. американскими физиками Д. Корсоном, К. Маккензи и Э. Сегре искусственным путем. Новому элементу дали название астат . В 1943 г. астат был обнаружен в природе. Из всех встречающихся на Земле элементов астат является самым редким. В природе астата содержится всего лишь около 30 граммов.
В переводе с греческого «астатос» означает «неустойчивый». И в самом деле, астат имеет очень короткую продолжительность существования. Период его полураспада составляет всего лишь 8,3 часа, т.е. полученный утром астат к вечеру уменьшается наполовину.
Химические свойства астата
Графически периодическая система Д.И. Менделеева отображается двухмерной таблицей, называемой таблицей Менделеева. Номер столбца или номер группы в этой таблице равен числу электронов на внешнем слое атома вещества. Номер строки или номер периода равен числу энергетических уровней в атоме.
В таблице периодической системы Менделеева астат находится в VII группе вместе с галогенами: фтором, хлором, бромом, йодом. Химическая активность галогенов уменьшается от фтора к йоду. Если мы рассмотрим эти вещества, то увидим, что фтор и хлор - газы, бром - жидкость, а йод - твердое вещество, обладающее некоторыми свойствами металлов. Астат является пятым, наиболее тяжелым элементом группы галогенов.
По своим химическим свойствам астат похож на йод, но во многом и отличается от него, так как больше, чем йод, обладает свойствами металлов. В отличие от йода астат – радиоактивный элемент. Астат также обнаруживает сходство с полонием, своим соседом слева в таблице Менделеева.
Как и все галогены, астат даёт нерастворимую соль AgAt. Но, как типичные металлы, астат осаждается сероводородом даже из сильно кислых растворов, вытесняется цинком из сернокислых растворов, а при электролизе осаждается на катоде.
Астат не растворяется в воде, но подобно йоду хорошо растворяется в органических растворителях. Легко испаряется в воздухе и вакууме.
Астат обладает уникальной способностью возгоняться в молекулярной форме (переходить из твердого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое) из водных растворов. Такой способности нет ни у одного из известных элементов.
Практическое применение астата
Где же применяется астат?
Ученые выяснили, что астат, как и йод, накапливается в щитовидной железе. Но по силе действия астат сильнее йода. Астат имеет много изотопов, но все они живут очень короткое время. Самым перспективным для лечения заболеваний щитовидной железы является изотоп 211 At . Кроме этого, астат может выводиться из организма человека с помощью ионов роданида. Следовательно, вредное воздействие изотопа 211 At на другие органы будет минимальным. Это позволяет сделать вывод о том, что применение астата в медицине является очень перспективным.
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.
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
«Редкие химические элементы и их применение» «Астат» Подготовила Борзенкова Юлия Ученица 11Б класса МБОУ СОШ № 5 г. Новочеркасска
2 слайд
Описание слайда:
Введение Астат - элемент главной подгруппы седьмой группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 85. Обозначается символом At (лат. Astatium). Радиоактивен. Самый тяжёлый элемент из известных галогенов. Простое вещество астат при нормальных условиях - нестабильные кристаллы чёрно-синего цвета. Молекула астата, по всей видимости, двухатомна (формула At2). Астат – ядовитое вещество. Вдыхание его в совсем небольшом количестве способно вызвать сильное раздражение и воспаление дыхательных путей, а большая концентрация приводит к сильному отравлению.
3 слайд
Описание слайда:
Физические свойства Астат - твёрдое вещество красивого 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.
4 слайд
Описание слайда:
Химические свойства Астат отличается низкой упругостью паров, мало растворим в воде, лучше растворяется в органических растворителях. Астат в водном растворе восстанавливается диоксидом серы SO2; как и металлы, он осаждается даже из сильнокислых растворов сероводородом (H2S). Вытесняется из сернокислых растворов цинком (свойства металла). Как и все галогены, астат образует нерастворимую соль AgAt (астатид серебра). Он способен окисляться до состояния At(V), как и иод (например, соль AgAtO3 идентична по свойствам AgIO3). Астат реагирует с бромом и иодом, при этом образуются межгалогенные соединения - иодид астата AtI и бромид астата AtBr: Оба эти соединения растворяются в тетрахлорметане СCl4.
5 слайд
Описание слайда:
Химические свойства Астат растворяется в разбавленной соляной и азотной кислотах. С металлами астат образует соединения, в которых проявляет степень окисления −1, как и все остальные галогены (NaAt - астатид натрия). Подобно другим галогенам, астат может замещать водород в молекуле метана до получения тетраастатметана CAt4. При этом образуются сперва астатметан CH3At, затем диастатметан CH2At2 и астатоформ CHAt3. В положительных степенях окисления астат образует кислородсодержащую форму, которую условно обозначают как Atτ+ (астат-тау-плюс).
6 слайд
Описание слайда:
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 211At они облучали висмут альфа-частицами. В 1943-1946 годах изотопы астата были обнаружены в составе природных радиоактивных рядов В русской терминологии элемент вначале назывался «астатин». Также предлагались названия «гельветин» (в честь Гельвеции - древнего названия Швейцарии) и «лептин» (от греч. «слабый, шаткий»). Название происходит от греческого слова «астатос», что буквально означает «неустойчивый». И элемент полностью соответствует данному ему наименованию: его жизнь коротка, период полураспада составляет всего 8,1 ч.
7 слайд
Описание слайда:
Астат 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 и219At) 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.
8 слайд
Описание слайда:
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, T1/2=8,1 часа); однако у трёх природных изотопов период полураспада не превышает минуты. В основном изотопы астата получают облучением металлических висмута или тория α-частицами высокой энергии с последующим отделением астата соосаждением, экстракцией, хроматографией или дистилляцией. Температура плавления 302 °C, кипения (возгонки) 337 °C.
9 слайд
Описание слайда:
Изотопы астата Массовое число Масса изотопа относительно 16О Период полураспада Форма и энергия излучения, МэВ 202 - 43 с КДз; α, 6,50 203 - 102 с КДз; α, 6,35 203 420 с КДз; α, 6,10 204 - 1500 с К-з 205 - 1500 с КДз; α, 5,90 206 - 0,108 сут КДз 207 - 6480 с К-з (90%); α (10%), 5,75 208 - 0,262 с КДз 208 6120 с К-з (>99 %), α (0,5 %), 5,65 209 - 0,229 с К-з(95%),α(5%),5,65;γ 210 - 0,345 сут К-з(>99 %), α (0,17 %), 5,519 (32%); 5,437 (31%); 5,355 (37 %); γ, 0,25; 1,15; 1,40 211 05317 0,3 сут К-з (59 1 %); α (40,9 %); 5,862 γ, 0,671 212 05675 0,25 с α 213 05929 - α, 9,2 214 06299 ~2*10-6 с α, 8,78 215 05562 10-4 с α, 8,00 216 06967 3*10-4 с α, 7,79 217 07225 0,018 с α, 7,02 218 07638 1,5Д2,0 с α (99%), 6,63; β (0,1 %) 219 - 5,4 с α (97%), 6,27; β (3%)
10 слайд
Описание слайда:
Применение Первые попытки применить астат на практике были предприняты еще в 1940 г., сразу же после получения этого элемента. Группа сотрудников Калифорнийского университета установила, что астат, подобно иоду, селективно концентрируется в щитовидной железе. Опыты показали, что использовать 211At для лечения заболеваний щитовидной железы более выгодно, чем радиоактивный 131I. Щитовидная железа
Краткая характеристика
АСТАТ (лат. Astatium), - один из важнейших радиоактивных химических элементов в природе. Он относится к VII группе периодической системы Менделеева. Атомный номер - 85.
У астата нет стабильных изотопов. Радиоактивных изотопов астата, открытых к данному времени около 20, все они очень неустойчивы. Наиболее долгоживущий 210 At имеет период полураспада T 1/2 8,3 ч. Именно по этой причине в земном поверхностном слое (1,6 км), как показали расчеты, содержится 69мг астата-218. Это очень мало.
История открытия
Открытие астата, как и многих других элементов периодической системы было случайным. Долгое время неоднократные попытки ученых разных стран открыть элемент № 85 всевозможными химическими и физическими способами в природных объектах были неудачны.
Лишь сравнительно недавно, в 1940 Э. Сегре, Т. Корсон и У. Мак-Кензи получили в Беркли (США) первый изотоп 211 At, бомбардируя висмут a–частицами, ускоренными на циклотроне.
Астат получил свое название от греческого astatos, что в переводе означает - неустойчивый. Однако к такому короткому ударному названию, подобно галогенам, пришли сравнительно недавно, а ранее его называли астатий, или астатин.
Только после искусственного получения астата в 1940 году было установлено, что 215 At, 216 At, 218 At и 219 At - 4 его изотопа образуются в очень маловероятных ответвлениях трех природных рядов радиоактивного распада урана и тория (5 * 10 -5 - 0,02%).
Свойства
Физические свойства
Как чистый металл астат обладает уникальным свойством – возгоняется в молекулярной форме из водных растворов, такой способности нет ни у одного из известных элементов.
Астат легко испаряется как в обычных условиях, так и в вакууме. А также хорошо адсорбируется на металлах - Ag, Au, Pt.
Именно благодаря этим свойствам удается выделить астат из продуктов облучения висмута. Этого добиваются путем их вакуумной дистилляции с поглощением астата серебром или платиной (до 85%).
Химические свойства.
По своим химическим свойствам астат близок как к иоду, так и к полонию. Таким образом химические свойства астата очень интересны и своеобразны, т. к. он одновременно проявляет свойства металла и неметалла (галогена). Это объясняется положением астата в периодической системе Менделеева. С одной стороны он относится к группе галогенов, и в то же время он является наиболее тяжелым из них, приобретая “металлические” свойства.
Астат осаждается сероводородом даже из сильно кислых растворов, как и типичные металлы, вытесняется цинком из сернокислых растворов. Осаждается на катоде при электролизе.
Астат, подобно хлору дает с серебром нерастворимое астатинистое серебро AgAt; подобно иоду окисляется до 5-валентного состояния (соль AgAtO 3 аналогична AgJO 3), но главное отличие астата от йода – радиоактивность. Присутствие астата определяют по характерному a -излучению.
