Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos — es una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² de cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que permite la formación de enlaces.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa astato entre los 118 elementos según 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
Radio de 150 pm: es decir, 0,15 nm, por lo que aproximadamente 3,33 millones de ellos, uno al lado del otro, abarcarían un milímetro.
Intervalo térmico
Astato es líquido en un intervalo de 35 K, desde 575 K hasta 610 K.
La historia
El elemento natural más raro de la Tierra: quizá existan 25 gramos en toda la corteza en cualquier momento.
El astato fue descubierto en 1940 por Dale Corson, Kenneth MacKenzie y Emilio Segrè en la University of California, Berkeley, convirtiéndose 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, lo que produjo astato-211. Este descubrimiento completó el último hueco de la tabla periódica de los elementos naturales.
Antes de su descubrimiento, se sabía que el elemento 85 existía basándose en la ley periódica de Mendeleev, pero había eludido su detección durante décadas. Se habían hecho muchas afirmaciones falsas, con nombres propuestos como "alabamine" (1931) y "dor" (1936). El equipo de Berkeley llamó inicialmente a su descubrimiento "alabamine", pero más tarde cambió el nombre a "astatine", a partir de la palabra griega "astatos", que significa "inestable" y describe perfectamente su naturaleza radiactiva.
El descubrimiento requirió técnicas increíblemente 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, que podía extraerse con disolventes orgánicos y que tenía las propiedades radiactivas previstas para el elemento 85.
Aunque se creó primero 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, lo que pone 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 cualquier momento existen menos de 30 gramos en la Tierra), el astato sirve como trazador fundamental en experimentos de física nuclear. Los investigadores utilizan cantidades microscópicas para estudiar el comportamiento de la química de los halógenos, lo que ayuda a 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 extremadamente raras 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 a los tejidos sanos circundantes. Se están llevando a cabo ensayos clínicos en importantes centros oncológicos, aunque la extrema dificultad para 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 su comportamiento químico y comprobar 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 los enlaces químicos 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 fundamental para la seguridad nuclear, la vigilancia ambiental y 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 de la corteza terrestre · más abundante que el 0 % de los elementos
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 grandes series 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 una desintegración alfa o beta, pero continúan desintegrándose rápidamente, normalmente en segundos u horas.
Como el astato se forma mediante desintegración radiactiva y no mediante procesos geológicos, no tiene depósitos concentrados ni una distribución geográfica específica. Existen cantidades traza dondequiera que se encuentren menas 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 vida más larga, 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 al que los átomos existentes se desintegran en otros elementos.
Manejo
Astato es radiactivo. No tiene ningún isótopo estable: todos los núcleos se desintegran. 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 administrar dosis letales de radiación. El At-211, el isótopo más estudiado, emite partículas alfa de 5.9 MeV que pueden causar graves daños celulares 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 suministros de aire independientes y someterse a una 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 de investigación nuclear autorizadas y con capacidades de contención adecuadas. Su transporte requiere permisos especiales de la Nuclear Regulatory Commission y vehículos blindados diseñados para materiales radiactivos de alto nivel. Deben existir protocolos de respuesta ante emergencias en cualquier lugar donde haya astato, incluidos procedimientos de evacuación y tratamiento médico especializado para la exposición a la radiación.
Respuestas rápidas
Astato (símbolo At) es el elemento 85 de la tabla periódica, un Metaloide del periodo 6, grupo 17. El elemento natural más raro de la Tierra: quizá existan 25 gramos en toda la corteza en cualquier momento. A temperatura ambiente es un sólido y es radiactivo.
[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵, con 6 capas ocupadas y la distribución 2, 8, 18, 32, 18, 7. Su capa externa contiene 7 electrones, lo que determina su comportamiento en los enlaces.Astato se funde a 575 K (301.9 °C) y hierve a 610 K (336.9 °C).
Astato no tiene ningún isótopo estable, por lo que no tiene un peso atómico estándar. La cifra indicada, 210, es el número másico de su isótopo conocido de mayor vida media.
Se predice que Astato tiene una densidad de aproximadamente 7 g/cm³, aunque nunca se ha obtenido una muestra lo bastante grande como para pesarla. Como referencia, el agua tiene una densidad de 1.0 g/cm³.
Astato tiene una electronegatividad de Pauling de 2.2. La escala va de 0.70 (francio, el que menos atrae a los electrones) a 3.98 (flúor, el que más). Los valores de esta franja intermedia tienden a formar enlaces covalentes en lugar de enlaces fuertemente iónicos.
Astato fue descubierto en 1940 por Corson, MacKenzie & Segre. Recibe su nombre de griego astatos, «inestable».
Astato no se encuentra de forma natural en la Tierra en ninguna cantidad significativa; se produce en un reactor o un acelerador.
Sí. Astato no tiene ningún isótopo estable: todos sus núcleos se desintegran. Se encuentra de forma natural en cantidades traza como producto de desintegración de elementos más pesados.