Історія відкриття:
Передбачено (як «ека-іод») Д. І. Менделєєвим у 1898 році. «... при відкритті галоїду Х з атомною вагою, більшою, ніж йод, він усе ж таки утворюватиме КХ, КХО3 тощо, що його водневе з'єднання НХ буде газоподібним, дуже неміцною кислотою, що атомна вага буде …215»
Вперше астат був отриманий штучно в 1940 Д. Корсоном, К. Р. Маккензі та Е. Сегре (Каліфорнійський університет у Берклі). Для синтезу ізотопу 211 At вони опромінювали вісмут альфа-частинками. У 1943-1946 роках ізотопи астату виявили у складі природних радіоактивних рядів.
Назва Астат (Astatium) виготовлено від грец. слова ( astatoz) що означає "нестійкий".
Отримання:
Короткоживучі радіонукліди астату (215 At, 218 At та 219 At) утворюються при радіоактивному розпаді 235 U та 238 U, цим обумовлена постійна присутність слідів астату в природі (~ 1 г). В основному ізотопи астату отримують опроміненням металевих вісмуту або торію. a-частинками високої енергії з подальшим відділенням астату з осадженням, екстракцією, хроматографією або дистиляцією. Масове число найбільш стабільного з відомих ізотопів дорівнює 210.
Фізичні властивості:
Через сильну радіоактивність його не вдається отримати в макроскопічних кількостях, достатніх для глибокого вивчення властивостей. За розрахунками проста астат за звичайних умовах - нестабільні кристали темно-синього кольору, що складаються не з молекул At 2 , а з окремих атомів. Температура плавлення близько 230-240°C, кипіння (ліхтаря) - 309°С.
Хімічні властивості:
За хімічними властивостями астат близький як до йоду (виявляє властивості галогенів), і до полонія (властивості металу).
Астат у водному розчині відновлюється діоксидом сірки; як і метали, він осаджується навіть із сильнокислих розчинів сірководнем, витісняється із сірчанокислих розчинів цинком.
Як і всі галогени (крім фтору), астат утворює нерозчинну сіль AgAt (астатид срібла). Він здатний окислюватися до стану At(V), як і йод (наприклад, сіль AgAtO 3 ідентична властивостями AgIO 3). Астат реагує з бромом та йодом, при цьому утворюються міжгалогенні сполуки - йодид астату AtI та бромід астату AtBr.
При дії на водний розчин астату воднем на момент реакції утворюється газоподібний астатоводород HAt, речовина вкрай нестійка.
Застосування:
Нестійкість астату робить застосування його сполук проблематичним, проте вивчалося можливість використання різних ізотопів цього елемента боротьби з онкологічними захворюваннями. також: Астат // Вікіпедія. . Дата поновлення: 02.05.2018. URL: https://ua.wikipedia.org/?oldid=92423599 (дата звернення: 02.08.2018).
Відкриття елементів та походження їх назв.
Що таке астат, чим він цікавий і чи варто його вивченням? Прочитавши нашу статтю, ви дізнаєтеся багато цікавого про цей своєрідний хімічний елемент, історію його відкриття і про те, де він знайшов застосування.
Маючи в своєму розпорядженні хімічні елементи в порядку зростання їх атомних ваг, російський хімік Дмитро Іванович Менделєєв виявив, що в цьому природному рядуперіодично через правильні інтервали повторюються хімічні елементи зі схожимихімічними властивостями. Так було відкрито періодичний закон Д.І. Менделєєва. У той час наука нічого не знала про будову атома. Тож за основу класифікації хімічних елементів Д.І. Менделєєв взяв величину атомної масиі властивості елемента
Найпростіше зміст періодичного закону Д.І. Менделєєва можна передати так:властивості елементів плавно і однаково змінюються зі зростанням їхньої атомної ваги, а потім ці зміни періодично повторюються .Пізніше, коли наука відкрила будову ядра, поняття «атомна вага » замінили поняттям "заряд ядра".
Отже, згідно з періодичним законом, властивості елементів повинні змінюватися плавно. Але так не завжди. Іноді в послідовності зміни властивостей елементів не вистачало якоїсь ланки. У цьому випадку Менделєєв залишав у таблиці прогалини, які мали заповнюватися знову відкритими елементами з відповідною хімічною характеристикою. Тобто за допомогою свого закону Менделєєв передбачив властивості ще не відкритих елементів.
Астат
Подібним чином 1898 р. Менделєєв передбачив існування 85-го елемента періодичної таблиці хімічних елементів, який він назвав "ека-іодином". Але отриманий був 85-й елемент лише у 1940 р. американськими фізиками Д. Корсоном, К. Маккензі та Е. Сегре штучним шляхом. Новому елементу дали назву астат. У 1943 р. астат було виявлено у природі. З усіх елементів Астат, що зустрічаються на Землі, є найрідкіснішим. У природі астата міститься лише близько 30 грамів.
У перекладі з грецької «астатос» означає «нестійкий». І справді, астат має дуже коротку тривалість існування. Період його напіврозпаду становить лише 8,3 години, тобто. отриманий вранці астат надвечір зменшується наполовину.
Хімічні властивості астату
Графічно періодична система Д.І. Менделєєва відображається двомірною таблицею, що називається таблицею Менделєєва. Номер стовпця або номер групи в цій таблиці дорівнює кількості електронів на зовнішньому шарі атома речовини. Номер рядка або номер періоду дорівнює кількості енергетичних рівнів в атомі.
У таблиці періодичної системи Менделєєва астат знаходиться у VII групі разом із галогенами: фтором, хлором, бромом, йодом. Хімічна активність галогенів зменшується від фтору до йоду. Якщо ми розглянемо ці речовини, то побачимо, що фтор і хлор – гази, бром – рідина, а йод – тверда речовина, яка має деякі властивості металів. Астат є п'ятим, найважчим елементом групи галогенів.
За своїми хімічними властивостями астат схожий на йод, але багато в чому відрізняється від нього, тому що більше, ніж йод, має властивості металів. На відміну від йоду, астат – радіоактивний елемент. Астат також виявляє подібність із полонієм, своїм сусідом ліворуч у таблиці Менделєєва.
Як і всі галогени, астат дає нерозчинну сіль AgAt. Але, як типові метали, астат осаджується сірководнем навіть із сильно кислих розчинів, витісняється цинком із сірчанокислих розчинів, а при електролізі осаджується на катоді.
Астат не розчиняється у воді, але подібно до йоду добре розчиняється в органічних розчинниках. Легко випаровується в повітрі та вакуумі.
Астат має унікальну здатність виганяти в молекулярній формі (переходити з твердого стану відразу в газоподібний, минаючи рідке) з водних розчинів. Такої можливості немає в жодного з відомих елементів.
Практичне застосування астату
Де ж застосовується астат?
Вчені з'ясували, що астат, як і йод, накопичується у щитовидній залозі. Але за силою дії астат сильніший за йод. Астат має багато ізотопів, але вони живуть дуже короткий час. Найперспективнішим для лікування захворювань щитовидної залози є ізотоп 211 At. Крім того, астат може виводитися з організму людини за допомогою іонів роданіду. Отже, шкідливий вплив ізотопу 211 At на інші органи буде мінімальним. Це дозволяє зробити висновок, що застосування астату в медицині є дуже перспективним.
Астат (Astatium), At (Від грец. αστατος - нестійкий) - радіоактивний хімічний елемент VII групи періодичної системи елементів, атомний номер 85, масове число ізотопу 210, що найбільш довго живе. Астат - найбільш важкий елемент групи галогенів.
Астат під назвою екаїода передбачений Д. І. Менделєєвим. Вперше отримано Д.Корсоном, К. Мак-Кензі та Е. Сегре у 1940. У природі астат вперше був виявлений у 1943 австрійськими вченими Карликом та Бернертом. Він входить до складу природних радіоактивних рядів (найстійкіший з них 219 At).
Ізотопи астату
Найбільш довгоживучі ізотопи 210 At (Т=8,1 год, розпадається К-захопленням (99%) і випромінює α-частинки) і 211 At (Т=7,21 год, розпадається К-захопленням (59,1%) і випускає α-частинки). Зазначимо, що 211 At має здатність, відому в радіохімії під назвою «розгалуженого розпаду». Сутність явища у тому, деякі з атомів цього ізотопу піддаються одному типу розпаду, інші - іншому, причому у кінцевому результаті цих розпадів виділяються альфа-частинки.
Відомо 24 ізотопу астату з масовими числами від 196 до 219. Найбільш важливими з них є: 209 At (Т = 5,5 год), 210 At (Т = 8,1 год) та 211 At (Т = 7,2 год) . Всі ці ізотопи розпадаються шляхом електронного захоплення і альфа-розпаду і є довготривалими ізотопами цього елемента. Вони виходять при опроміненні вісмуту альфа-частинками за рівнянням реакції 209 Bi (α, xn)At, а також при опроміненні торію та урану протонами високих енергій. Як матеріал мішені використовуються метали або оксиди цих елементів, впресовані в мідні підкладки. Найкоротший ізотоп астату - 214 At (2 * 10 -6 с). Масова активність 211 At становить 7,4⋅10 13 Бк/мг.
At утворюються у вкрай незначних кількостях при радіоактивному розпаді урану та торію в природних умовах (0,02 %). У поверхневому шарі земної кори завтовшки 1,6 км міститься 70 мг астату. Постійна присутність астату в природі пов'язана з тим, що його короткоживучі радіонукліди (215 At, 218 At і 219 At) входять до складу радіоактивних рядів 235 U і 238 U. Швидкість їх утворення постійна і дорівнює швидкості їхнього радіоактивного розпаду, тому в земній корі утримуються Постійні кількості цих атомів. Загальний вміст астату в шарі земної кори завтовшки 1,6 км. оцінюється в 69 мг.
Фізичні та хімічні властивості
У вагових кількостях астат не виділено; Досліди з мікрокількістю цього елемента показали, що астат виявляє з одного боку, властивості неметалу і подібний до йоду, з іншого – властивості металу і подібний до полонія і вісмуту (швидше за все астат – все ж таки метал). У хімічних сполуках астата може виявляти ступеня окиснення -1, +1, +3, +5 та +7. Найбільш стійка їх -1.
Астат (At)
Атомний номер 85
Зовнішній вигляд - чорно-сині радіоактивні кристали
Атомна маса (молярна маса) 209,9871 а. (г/моль)
Температура плавлення 575 K
Температура кипіння 610 K
Питома теплоємність астату за температури 298 К Ср=139,55 Дж/(кг-К).
Астат немає ні ізотопних носіїв, ні досить задовільного специфічного носія. Будучи найбільш важким галогеном, він повинен мати властивості останніх. Однак електропозитивні властивості астату виявляються різкіше, ніж у йоду. Положення ускладнюється тим, що хімія слідових кількостей йоду відрізняється від хімії його макрокількостей.
Подібно до йоду, астат виганяється (сублімується) при кімнатній температурі, розчинний в органічних розчинниках, концентрується в щитовидній залозі. Як чистий метал астат поводиться дивно: виганяється в молекулярній формі з водних розчинів. Такої здатністю не має жодного з відомих елементів. Астат легко екстрагується органічними рідинами розчинниках і легко екстрагується ними. По летючості трохи поступається йоду, але може легко відганятися.
Газоподібний астат добре адсорбується на металах (Ag, Au, Pt). Десорбція астату відбувається при нагріванні металів до 500 ° С на повітрі або у вакуумі. Завдяки цьому вдається виділити астат (до 85%) з продуктів опромінення вісмуту шляхом їхньої вакуумної дистиляції з поглинанням Астат сріблом або платиною. At(0) сорбується на склі з розведених азотнокислих розчинів. Хімічні властивості астату дуже цікаві та своєрідні; він близький як до йоду, так і до полонію, тобто виявляє властивості і неметал (галогена) і металу. Таке поєднання властивостей обумовлено положенням астату в періодичній системі: він є найважчим (а отже, найбільш «металевим») елементом групи галогенів. Подібно до галогенів астат дає нерозчинну сіль AgAt; подібно до йоду окислюється до 5-валентного стану (сіль AgAtO3 аналогічна AgJO3). Однак, як і типові метали, Астат осаджується сірководнем навіть із сильно кислих розчинів, витісняється цинком із сірчанокислих розчинів, а при електролізі осаджується на катоді.
Отримання та визначення астату
Астат отримують опроміненням металевих вісмуту або торію α-частинками високої енергії з подальшим відділенням астату з осадженням, екстракцією, хроматографією або дистиляцією.
Відповідно до методів отримання астату його доводиться відокремлювати від великих кількостей опроміненого вісмуту, урану або торію, а також продуктів розподілу та глибокого розщеплення. В опроміненої α-частинками вісмутової мішені практично не містять радіоактивні домішки інших елементів. Тому основне завдання виділення астату зводиться до скидання макрокількостей вісмуту із розплавленої мішені шляхом дистиляції. Астат при цьому або адсорбується з газової фази на платині або сріблі, або конденсується на склі або заморожених розчинах, або поглинається розчинами сульфіту або лугу. Інші методи виділення астату з вісмутової мішені засновані на екстракції або співосадженні астату після розчинення мішені.
Основним методом виділення астату з опромінених урану та торію є газотермохроматографія. В цьому випадку астат випаровується з мішені під час згоряння металів у кисні і адсорбується з газового потоку на сріблі, золоті або платині. Іншим методом виділення астату з торієвих та уранових мішеней є сорбція його на металевому телурі із солянокислих розчинів у присутності відновників з подальшою десорбцією слаболужним розчином. Перевагою першого методу є його експресність (час виділення становить лише 10 хв). При 310° сріблі концентрується понад 85% астату. Хімічне виділення астату можна здійснити шляхом розчинення вісмутової мішені в кислоті з подальшим осадженням вісмуту у вигляді фосфату, що не захоплює астат. Цікавим є екстракція елементарного астату діізопропіловим ефіром з солянокислого розчину.
Опис презентації з окремих слайдів:
1 слайд
Опис слайду:
«Рідкісні хімічні елементи та їх застосування» «Астат» Підготувала Борзенкова Юлія Учениця 11Б класу МБОУ ЗОШ № 5 м. Новочеркаська
2 слайд
Опис слайду:
Астат - елемент головної підгрупи сьомої групи, шостого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 85. Позначається символом At (лат. Astatium). Радіоактивний. Найважчий елемент із відомих галогенів. Проста речовина астат за нормальних умов - нестабільні кристали чорно-синього кольору. Молекула астата, мабуть, двоатомна (формула At2). Астат – отруйна речовина. Вдихання його у зовсім невеликій кількості здатне викликати сильне подразнення та запалення дихальних шляхів, а велика концентрація призводить до сильного отруєння.
3 слайд
Опис слайду:
Фізичні властивості Астат - тверда речовина красивого синьо-чорного кольору, на вигляд схожа на йод. Для нього характерне поєднання властивостей неметалів (галогенів) та металів (полоній, свинець та інші). Як і йод, астат добре розчиняється в органічних розчинниках і легко екстрагується ними. За летючістю трохи поступається йоду, але також може легко виганяти. Температура плавлення 302 °C, кипіння (спліки) 337 °C.
4 слайд
Опис слайду:
Хімічні властивості Астат відрізняється низькою пружністю пари, мало розчинний у воді, краще розчиняється в органічних розчинниках. Астат у водному розчині відновлюється діоксидом сірки SO2; як і метали, він осаджується навіть із сильнокислих розчинів сірководнем (H2S). Витіснюється із сірчанокислих розчинів цинком (властивості металу). Як і всі галогени, астат утворює нерозчинну сіль AgAt (астатид срібла). Він здатний окислюватися до стану At(V), як і йод (наприклад, сіль AgAtO3 ідентична за властивостями AgIO3). Астат реагує з бромом та йодом, при цьому утворюються міжгалогенні сполуки - йодид астату AtI і бромід астату AtBr: Обидві ці сполуки розчиняються в тетрахлорметані СCl4.
5 слайд
Опис слайду:
Хімічні властивості Астат розчиняється у розведеній соляній та азотній кислотах. З металами астат утворює сполуки, у яких виявляє ступінь окиснення −1, як й інші галогени (NaAt - астатид натрію). Подібно до інших галогенів, астат може заміщати водень у молекулі метану до отримання тетраастатметану CAt4. При цьому утворюються спочатку астатметан CH3At, потім діастатметан CH2At2 та астатоформ CHAt3. У позитивних ступенях окиснення астат утворює форму, що містить кисень, яку умовно позначають як Atτ+ (астат-тау-плюс).
6 слайд
Опис слайду:
Історія Передбачено (як «ека-іод») Д. І. Менделєєвим. У 1931 Ф. Аллісон зі співробітниками (Алабамський політехнічний інститут) повідомили про відкриття цього елемента в природі і запропонували йому назву «алабамін» (Ab), проте цей результат не підтвердився. Вперше астат був отриманий штучно в 1940 Д. Корсоном, К. Р. Маккензі та Е. Сегре (Каліфорнійський університет у Берклі). Для синтезу ізотопу 211At вони опромінювали вісмут альфа-частинками. У 1943-1946 роках ізотопи астату виявили у складі природних радіоактивних рядів У російській термінології елемент спочатку називався «астатин». Також пропонувалися назви «гельветин» (на честь Гельвеції – давньої назви Швейцарії) та «лептин» (від грец. «слабкий, хисткий»). Назва походить від грецького слова "астатос", що буквально означає "нестійкий". І елемент повністю відповідає даному йому найменуванню: його життя коротке, період напіврозпаду становить лише 8,1 год.
7 слайд
Опис слайду:
Астат у природі Астат є найрідкіснішим елементом серед усіх, виявлених у природі. У поверхневому шарі земної кори товщиною 1,6 км. міститься всього 70 мг астату. Постійна присутність астату в природі пов'язана з тим, що його короткоживучі радіонукліди (215At, 218At та 219At) входять до складу радіоактивних рядів 235U та 238U. Швидкість їх утворення постійна і дорівнює швидкості радіоактивного розпаду, тому в земній корі містяться порівняно постійна рівноважна кількість ізотопів астату.
8 слайд
Опис слайду:
Ізотопи На 2003 відомі 33 ізотопу астату, а також 23 метастабільних збуджених стану ядер астату. Усі вони радіоактивні. Найстійкіші з них (від 207At до 211At) мають період напіврозпаду більше години (найбільш стабільний 210At, T1/2=8,1 години); однак у трьох природних ізотопів період напіврозпаду не перевищує хвилини. В основному ізотопи астату отримують опроміненням металевих вісмуту або торію α-частинками високої енергії з подальшим відділенням астату з осадженням, екстракцією, хроматографією або дистиляцією. Температура плавлення 302 °C, кипіння (спліки) 337 °C.
9 слайд
Опис слайду:
Ізотопи астату Масове число Маса ізотопу щодо 16О Період напіврозпаду Форма та енергія випромінювання, МеВ 202 - 43 з КДз; α, 6,50 203 - 102 з КДз; α, 6,35 203420 з КДз; α, 6,10 204 - 1500 з К-з 205 - 1500 з КДз; α, 5,90 206 - 0,108 діб КДз 207 - 6480 з К-з (90%); α (10%), 5,75 208 - 0,262 з КДз 208 6120 з К-з (>99 %), α (0,5 %), 5,65 209 - 0,229 з К-з(95%),α (5%),5,65;γ 210 - 0,345 діб 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 діб К-з (59 1%); α (40,9%); 5,862 γ, 0,671 212 05675 0,25 з α 213 05929 - α, 9,2 214 06299 ~2*10-6 з α, 8,78 215 05562 10-4 з 0 9 6 4 з α, 7,79 217 07225 0,018 з α, 7,02 218 07638 1,5Д2,0 з α (99%), 6,63; β (0,1 %) 219 - 5,4 з α (97%), 6,27; β (3%)
10 слайд
Опис слайду:
Перші спроби застосувати астат на практиці були здійснені ще в 1940 р., відразу ж після отримання цього елемента. Група співробітників Каліфорнійського університету встановила, що астат, подібно до йоду, селективно концентрується в щитовидній залозі. Досліди показали, що використовувати 211At для лікування захворювань щитовидної залози вигідніше, ніж радіоактивний 131I. Щитовидна залоза
коротка характеристика
АСТАТ (лат. Astatium), - одне з найважливіших радіоактивних хімічних елементів у природі. Він належить до VII групи періодичної системи Менделєєва. Атомний номер – 85.
Астат не має стабільних ізотопів. Радіоактивних ізотопів астату, відкритих на цей час близько 20, всі вони дуже нестійкі. Найбільш довгоживучий 210 At має період напіврозпаду T 1/2 8,3 год. Саме тому в земному поверхневому шарі (1,6 км), як показали розрахунки, міститься 69мг астата-218. Це дуже мало.
Історія відкриття
Відкриття астату, як і багатьох інших елементів періодичної системи, було випадковим. Довгий час неодноразові спроби вчених різних країн відкрити елемент № 85 усілякими хімічними та фізичними способами у природних об'єктах були невдалими.
Лише порівняно недавно, в 1940 Е. Сегре, Т. Корсон та У. Мак-Кензі отримали в Берклі (США) перший ізотоп 211 At, бомбардуючи вісмут a-частинками, прискореними на циклотроні.
Астат отримав свою назву від грецького astatos, що в перекладі означає – нестійкий. Однак до такої короткої ударної назви, подібно до галогенів, прийшли порівняно недавно, а раніше її називали астатій, або астатин.
Тільки після штучного отримання астату в 1940 році було встановлено, що 215 At, 216 At, 218 At і 219 At - 4 його ізотопу утворюються в дуже малоймовірних відгалуженнях трьох природних рядів радіоактивного розпаду урану та торію (5 * 10 -5 - 0,02) %).
Властивості
Фізичні властивості
Як чистий метал астат має унікальну властивість - виганяється в молекулярній формі з водних розчинів, такої здатності немає в жодного з відомих елементів.
Астат легко випаровується як у звичайних умовах, так і у вакуумі. А також добре адсорбується на металах – Ag, Au, Pt.
Саме завдяки цим властивостям вдається виділити астат із продуктів опромінення вісмуту. Цього добиваються шляхом їхньої вакуумної дистиляції з поглинанням астату сріблом або платиною (до 85%).
Хімічні властивості.
За своїми хімічними властивостями астат близький як до йоду, і до полонія. Таким чином хімічні властивості астату дуже цікаві та своєрідні, тому що він одночасно виявляє властивості металу та неметалу (галогену). Це пояснюється положенням астату у періодичній системі Менделєєва. З одного боку він відноситься до групи галогенів, і в той же час він є найважчим з них, набуваючи "металевих" властивостей.
Астат осаджується сірководнем навіть із сильно кислих розчинів, як і типові метали, витісняється цинком із сірчанокислих розчинів. Осідає на катоді при електролізі.
Астат, подібно до хлору дає зі сріблом нерозчинне астатинисте срібло AgAt; подібно до йоду окислюється до 5-валентного стану (сіль AgAtO 3 аналогічна AgJO 3), але головна відмінність астату від йоду - радіоактивність. Присутність астату визначають за характерним a-випромінювання.
