Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos, sino una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² para cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que hace posible el enlace químico.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa astato entre los 118 elementos para esa propiedad.
Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.
Tamaño, a escala
Radius 150 pm — that is 0.15 nm, so about 3333 million of them side by side would span a millimetre.
Intervalo térmico
Astato is liquid over a 35 K window, from 575 K to 610 K.
La historia
The rarest naturally occurring element on Earth — perhaps 25 grams exist in the entire crust at any moment.
El astato fue descubierto en 1940 por Dale Corson, Kenneth MacKenzie y Emilio Segrè en la Universidad de California, Berkeley, lo que lo convirtió en el último elemento natural en ser descubierto. El equipo creó astato artificialmente bombardeando bismuto-209 con partículas alfa en el ciclotrón de 60 pulgadas y produjo astato-211. Este descubrimiento completó el último espacio de la tabla periódica de los elementos naturales.
Antes de su descubrimiento, se sabía que el elemento 85 existía según la ley periódica de Mendeleev, pero su detección se había resistido durante décadas. Se habían realizado muchas afirmaciones falsas, con nombres propuestos como «alabamina» (1931) y «dor» (1936). El equipo de Berkeley llamó inicialmente «alabamina» a su descubrimiento, pero después cambió el nombre a «astato», de la palabra griega «astatos», que significa «inestable» y describe perfectamente su naturaleza radiactiva.
El descubrimiento requirió técnicas extraordinariamente sofisticadas para 1940. El equipo tuvo que distinguir el astato de otros productos radiactivos estudiando los patrones de desintegración, los periodos de semidesintegración y el comportamiento químico. Demostraron la existencia del astato al comprobar que se comportaba químicamente como un halógeno, podía extraerse con disolventes orgánicos y presentaba las propiedades radiactivas previstas para el elemento 85.
Aunque primero se creó artificialmente, los científicos confirmaron posteriormente la existencia natural del astato en 1943 al identificarlo en las cadenas de desintegración del uranio. Esto hizo único al astato como elemento creado artificialmente antes de ser encontrado en la naturaleza, y puso de relieve tanto el ingenio humano como la extrema rareza del elemento en los sistemas naturales.
Aplicaciones
El astato-211 representa uno de los radioisótopos de terapia alfa dirigida (TAT) más prometedores de la medicina nuclear moderna. Su periodo de semidesintegración de 7.2 horas proporciona la ventana terapéutica perfecta: lo bastante largo para preparar radiofármacos complejos y tratar a los pacientes, pero lo bastante corto para minimizar la exposición prolongada a la radiación. Instituciones de investigación de todo el mundo estudian el At-211 conjugado con anticuerpos monoclonales para tratar diversos tipos de cáncer, incluidos el glioblastoma, el cáncer de ovario y las neoplasias hematológicas.
A pesar de su extrema rareza (en la Tierra existen menos de 30 gramos en cualquier momento), el astato sirve como trazador crucial en experimentos de física nuclear. Los investigadores utilizan cantidades microscópicas para estudiar el comportamiento de la química de los halógenos y comprender cómo podrían comportarse otros halógenos en condiciones extremas. Su posición única como el halógeno natural más pesado lo hace invaluable para comprobar las predicciones de la tabla periódica y los modelos de mecánica cuántica.
Los isótopos del astato ayudan a los científicos a comprender las vías de desintegración radiactiva y la estabilidad nuclear. Del At-210 al At-219 proporcionan información sobre los procesos de desintegración alfa y ayudan a calibrar equipos de detección para otros materiales radiactivos. Estos estudios son esenciales para la gestión de residuos nucleares, la seguridad radiológica y el avance de nuestra comprensión de la síntesis de elementos superpesados.
Aunque las muestras reales de astato son prácticamente imposibles de obtener y peligrosas, las simulaciones informáticas y los modelos teóricos de su comportamiento ayudan a formar a químicos nucleares y físicos sanitarios. Comprender los principios de la química del astato prepara a los investigadores para trabajar con otros elementos pesados e inestables y ayuda a desarrollar protocolos de seguridad para la investigación de elementos superpesados.
El astato-211 se estudia intensivamente como tratamiento contra el cáncer de nueva generación. A diferencia de los emisores beta utilizados en la radioterapia convencional, el At-211 emite partículas alfa de alta energía que pueden destruir las células cancerosas con precisión milimétrica y causar un daño mínimo en el tejido sano circundante. Los ensayos clínicos están en curso en importantes centros oncológicos, aunque la extrema dificultad de producir At-211 limita su disponibilidad a las instalaciones de investigación más especializadas.
Los investigadores utilizan cantidades de femtogramos (10^-15 gramos) de isótopos del astato para estudiar el comportamiento químico y comprobar las predicciones teóricas sobre las propiedades de los halógenos. Estos estudios ayudan a validar los modelos informáticos utilizados para predecir el comportamiento de otros elementos raros y contribuyen a comprender mejor el enlace químico en átomos pesados.
Cantidades conocidas de isótopos del astato sirven como patrones de referencia para calibrar equipos sensibles de detección de radiación. Esta aplicación es crucial para la seguridad nuclear, la vigilancia ambiental y la verificación de la precisión de los equipos de radioterapia médica.
Debido a su extrema rareza y radiactividad, el astato no tiene aplicaciones comerciales. Todos sus usos se limitan a investigaciones académicas y médicas altamente especializadas, realizadas en instalaciones con los protocolos de seguridad radiológica más avanzados. La mayor parte de la investigación sobre el astato es teórica y utiliza modelos informáticos en lugar de muestras reales.
De dónde procede
0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements
El astato se distingue por ser el elemento natural más raro de la Tierra, con una abundancia total estimada de menos de 30 gramos en toda la corteza terrestre en un momento dado. Esta extraordinaria escasez se debe a su presencia en varias cadenas de desintegración radiactiva y a su periodo de semidesintegración extremadamente corto, lo que lo hace más raro que muchos elementos creados artificialmente.
El astato natural aparece exclusivamente como producto intermedio en tres series principales de desintegración radiactiva: la serie del uranio-235 (que produce At-215 y At-219), la serie del uranio-238 (que produce At-218) y la serie del torio-232 (que produce At-216). Estos isótopos se forman cuando elementos radiactivos más pesados, como el francio, el radio y el polonio, experimentan desintegración alfa o beta, pero continúan desintegrándose rápidamente, normalmente en un periodo de segundos a horas.
Como el astato se forma mediante desintegración radiactiva y no mediante procesos geológicos, no tiene yacimientos concentrados ni una distribución geográfica específica. Existen cantidades traza dondequiera que se encuentren minerales de uranio y torio, incluidos lugares como la cuenca de Athabasca en Canadá, Olympic Dam en Australia y diversos sitios de Kazajistán, Namibia y el oeste de Estados Unidos. Sin embargo, las concentraciones son tan infinitesimalmente pequeñas que su extracción es imposible.
El isótopo natural del astato de mayor vida, el At-219, tiene un periodo de semidesintegración de solo 56 segundos, mientras que el At-215 dura apenas 0.1 milisegundos. Esto significa que los átomos de astato se crean y destruyen continuamente en las rocas que contienen uranio. El elemento existe en un estado de equilibrio dinámico: se forman nuevos átomos por desintegración radiactiva aproximadamente al mismo ritmo que los átomos existentes se desintegran en otros elementos.
Manejo
Astato es radiactivo. It has no stable isotope — every nucleus decays. La manipulación requiere blindaje y licencias adecuados.
El astato es uno de los elementos radiactivos más peligrosos conocidos. Todos sus isótopos emiten partículas alfa de alta energía, y algunos también emiten partículas beta y rayos gamma. Incluso cantidades microscópicas pueden producir dosis letales de radiación. El At-211, el isótopo más estudiado, emite partículas alfa de 5.9 MeV que pueden causar daños celulares graves y destrucción del ADN.
La investigación sobre el astato requiere instalaciones de contención radiológica del nivel más alto (equivalente al nivel 3+ de bioseguridad). Todo el trabajo debe realizarse en celdas calientes especializadas con equipos de manipulación remota. El personal debe llevar trajes completos de protección radiológica con suministro de aire independiente y someterse a vigilancia radiológica continua. Incluso el derrame más pequeño podría contaminar permanentemente todo un laboratorio.
No existe un nivel seguro de exposición al astato. La tendencia del elemento a concentrarse en la glándula tiroides (como el yodo) lo hace especialmente peligroso y puede causar cáncer de tiroides, enfermedad por radiación y muerte. Se desconoce el periodo de semidesintegración biológica en los seres humanos debido a restricciones éticas, pero los estudios en animales sugieren una absorción rápida y daños graves en los tejidos.
El astato solo está disponible para instalaciones autorizadas de investigación nuclear con capacidades de contención adecuadas. Su transporte requiere permisos especiales de la Comisión Reguladora Nuclear y vehículos blindados diseñados para materiales radiactivos de alta actividad. Deben existir protocolos de respuesta ante emergencias dondequiera que haya astato, incluidos procedimientos de evacuación y tratamiento médico especializado para la exposición a la radiación.
Respuestas rápidas
Astato (symbol At) is element 85 on the periodic table, a metaloide in period 6, group 17. The rarest naturally occurring element on Earth — perhaps 25 grams exist in the entire crust at any moment. At room temperature it is a solid, and it is radioactive.
[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵, giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 18, 7 electrons respectively. Its outer shell holds 7 electrons, which is what sets its bonding behaviour.Astato melts at 575 K (301.9 °C) and boils at 610 K (336.9 °C).
Astato has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 210, is the mass number of its longest-lived known isotope.
Astato is predicted to have a density of about 7 g/cm³, though no sample large enough to weigh has ever been made. Water is 1.0 g/cm³ for comparison.
Astato has a Pauling electronegativity of 2.2. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
Astato was discovered in 1940 by Corson, MacKenzie & Segre. It is named after greek astatos, "unstable".
Astato does not occur naturally on Earth in any meaningful quantity — it is made in a reactor or an accelerator.
Yes. Astato has no stable isotope — every one of its nuclei decays. Trace amounts occur naturally as decay products of heavier elements.