Struttura
Non è un diagramma di punti su anelli, ma un campionamento Monte Carlo della densità di probabilità effettiva |ψ|² per ogni sottolivello occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il viola indicano segni opposti della funzione d'onda, rendendo possibile il legame.
Valori misurati
Ogni barra mostra dove si colloca astato tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.
Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati da ~ sono predetti anziché misurati.
Dimensioni, in scala
Radius 150 pm — that is 0.15 nm, so about 3333 million of them side by side would span a millimetre.
Intervallo termico
Astato is liquid over a 35 K window, from 575 K to 610 K.
La storia
The rarest naturally occurring element on Earth — perhaps 25 grams exist in the entire crust at any moment.
L'astato fu scoperto nel 1940 da Dale Corson, Kenneth MacKenzie ed Emilio Segrè presso l'Università della California, Berkeley, diventando l'ultimo elemento naturale a essere scoperto. Il gruppo creò artificialmente l'astato bombardando il bismuto-209 con particelle alfa nel ciclotrone da 60 pollici, producendo astato-211. Questa scoperta colmò l'ultima lacuna nella tavola periodica degli elementi naturali.
Prima della sua scoperta, si sapeva che l'elemento 85 doveva esistere in base alla legge periodica di Mendeleev, ma per decenni era sfuggito al rilevamento. Erano state avanzate molte false rivendicazioni, con nomi proposti come "alabamine" (1931) e "dor" (1936). Inizialmente il gruppo di Berkeley chiamò la scoperta "alabamine", ma in seguito cambiò il nome in "astatine", dalla parola greca "astatos", che significa "instabile" e descrive perfettamente la sua natura radioattiva.
La scoperta richiese tecniche incredibilmente sofisticate per il 1940. Il gruppo dovette distinguere l'astato dagli altri prodotti radioattivi studiando i modelli di decadimento, i tempi di dimezzamento e il comportamento chimico. Dimostrarono l'esistenza dell'astato mostrando che si comportava chimicamente come un alogeno, poteva essere estratto con solventi organici e possedeva le proprietà radioattive previste per l'elemento 85.
Sebbene fosse stato creato inizialmente in modo artificiale, gli scienziati confermarono in seguito la presenza naturale dell'astato nel 1943, identificandolo nelle catene di decadimento dell'uranio. Ciò rese l'astato unico in quanto elemento creato artificialmente prima di essere trovato in natura, evidenziando sia l'ingegno umano sia l'estrema rarità dell'elemento nei sistemi naturali.
Applicazioni
L'astato-211 rappresenta uno dei radioisotopi per la terapia alfa mirata (TAT) più promettenti nella medicina nucleare moderna. Il suo tempo di dimezzamento di 7,2 ore offre una finestra terapeutica ideale: abbastanza lunga per la preparazione di radiofarmaci complessi e il trattamento dei pazienti, ma sufficientemente breve da ridurre al minimo l'esposizione alle radiazioni a lungo termine. Gli istituti di ricerca di tutto il mondo stanno studiando l'At-211 coniugato ad anticorpi monoclonali per il trattamento di vari tumori, tra cui il glioblastoma, il cancro ovarico e le neoplasie ematologiche.
Nonostante la sua estrema rarità (in ogni momento sulla Terra ne esistono meno di 30 grammi), l'astato funge da tracciante fondamentale negli esperimenti di fisica nucleare. I ricercatori utilizzano quantità microscopiche per studiare il comportamento chimico degli alogeni e comprendere come gli altri alogeni potrebbero comportarsi in condizioni estreme. La sua posizione unica come alogeno naturale più pesante lo rende prezioso per verificare le previsioni della tavola periodica e i modelli della meccanica quantistica.
Gli isotopi dell'astato aiutano gli scienziati a comprendere i processi di decadimento radioattivo e la stabilità nucleare. Gli At-210 fino all'At-219 forniscono informazioni sui processi di decadimento alfa e contribuiscono a calibrare le apparecchiature di rilevamento per altri materiali radioattivi. Questi studi sono essenziali per la gestione dei rifiuti nucleari, la sicurezza radiologica e il progresso nella comprensione della sintesi degli elementi superpesanti.
Sebbene i campioni reali di astato siano incredibilmente rari e pericolosi, le simulazioni al computer e i modelli teorici del comportamento dell'astato aiutano a formare i chimici nucleari e i fisici sanitari. La comprensione dei principi della chimica dell'astato prepara i ricercatori a lavorare con altri elementi instabili e pesanti e contribuisce a sviluppare protocolli di sicurezza per la ricerca sugli elementi superpesanti.
L'astato-211 è oggetto di studi intensivi come trattamento antitumorale di nuova generazione. A differenza degli emettitori beta utilizzati nella radioterapia convenzionale, l'At-211 emette particelle alfa ad alta energia che possono distruggere le cellule tumorali con precisione estrema, causando al contempo danni minimi ai tessuti sani circostanti. Sono in corso studi clinici presso importanti centri oncologici, sebbene l'estrema difficoltà di produzione dell'At-211 ne limiti la disponibilità alle strutture di ricerca più specializzate.
I ricercatori utilizzano quantità dell'ordine dei femtogrammi (10^-15 grammi) di isotopi dell'astato per studiare il comportamento chimico e verificare le previsioni teoriche sulle proprietà degli alogeni. Questi studi aiutano a convalidare i modelli informatici utilizzati per prevedere il comportamento di altri elementi rari e contribuiscono alla comprensione dei legami chimici negli atomi pesanti.
Quantità note di isotopi dell'astato fungono da standard di riferimento per calibrare apparecchiature sensibili di rilevamento delle radiazioni. Questa applicazione è fondamentale per la sicurezza nucleare, il monitoraggio ambientale e la verifica dell'accuratezza delle apparecchiature per la radioterapia medica.
A causa della sua estrema rarità e radioattività, l'astato non ha applicazioni commerciali. Tutti gli usi sono limitati alla ricerca accademica e medica altamente specializzata, condotta in strutture dotate dei più avanzati protocolli di sicurezza radiologica. La maggior parte della ricerca sull'astato è teorica e utilizza modelli informatici anziché campioni reali.
Da dove proviene
0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements
L'astato è considerato l'elemento naturale più raro sulla Terra, con un'abbondanza totale stimata inferiore a 30 grammi nell'intera crosta terrestre in qualsiasi momento. Questa straordinaria scarsità deriva dalla sua presenza in diverse catene di decadimento radioattivo e dal suo tempo di dimezzamento estremamente breve, che lo rende più raro di molti elementi creati artificialmente.
L'astato naturale si presenta esclusivamente come prodotto intermedio in tre importanti serie di decadimento radioattivo: la serie dell'uranio-235 (che produce At-215 e At-219), la serie dell'uranio-238 (che produce At-218) e la serie del torio-232 (che produce At-216). Questi isotopi si formano quando elementi radioattivi più pesanti come francio, radio e polonio subiscono un decadimento alfa o beta, ma decadono rapidamente a loro volta, in genere nell'arco di pochi secondi o ore.
Poiché l'astato si forma attraverso il decadimento radioattivo anziché tramite processi geologici, non presenta giacimenti concentrati né una distribuzione geografica specifica. Tracce di astato sono presenti ovunque si trovino minerali di uranio e torio, comprese località come il bacino di Athabasca in Canada, Olympic Dam in Australia e vari siti in Kazakistan, Namibia e negli Stati Uniti occidentali. Tuttavia, le concentrazioni sono infinitesimamente piccole, rendendone impossibile l'estrazione.
L'isotopo naturale dell'astato con la vita più lunga, At-219, ha un tempo di dimezzamento di soli 56 secondi, mentre l'At-215 dura appena 0,1 millisecondi. Ciò significa che gli atomi di astato vengono continuamente creati e distrutti nelle rocce contenenti uranio. L'elemento esiste in uno stato di equilibrio dinamico: nuovi atomi si formano dal decadimento radioattivo all'incirca alla stessa velocità con cui gli atomi esistenti decadono in altri elementi.
Manipolazione
Astato è radioattivo. It has no stable isotope — every nucleus decays. La manipolazione richiede schermatura e autorizzazioni appropriate.
L'astato è uno degli elementi radioattivi più pericolosi conosciuti. Tutti gli isotopi emettono particelle alfa ad alta energia e alcuni emettono anche particelle beta e raggi gamma. Anche quantità microscopiche possono causare dosi letali di radiazioni. L'At-211, l'isotopo più studiato, emette particelle alfa da 5,9 MeV che possono causare gravi danni cellulari e la distruzione del DNA.
La ricerca sull'astato richiede strutture di contenimento delle radiazioni del più alto livello (equivalente al livello di biosicurezza 3+). Tutte le attività devono essere svolte in celle calde specializzate dotate di apparecchiature per la manipolazione a distanza. Il personale deve indossare tute complete di protezione dalle radiazioni con sistemi indipendenti di alimentazione dell'aria e sottoporsi a un monitoraggio continuo delle radiazioni. Anche la fuoriuscita più piccola potrebbe contaminare permanentemente un intero laboratorio.
Non esiste un livello sicuro di esposizione all'astato. La tendenza dell'elemento a concentrarsi nella ghiandola tiroidea (come lo iodio) lo rende particolarmente pericoloso e può causare cancro alla tiroide, malattia da radiazioni e morte. Il tempo di dimezzamento biologico negli esseri umani è sconosciuto per motivi etici, ma gli studi sugli animali suggeriscono un rapido assorbimento e gravi danni ai tessuti.
L'astato è disponibile esclusivamente per strutture di ricerca nucleare autorizzate e dotate di adeguate capacità di contenimento. Il trasporto richiede permessi speciali della Nuclear Regulatory Commission e veicoli blindati progettati per materiali radioattivi ad alta attività. Ovunque sia presente astato devono essere predisposti protocolli di risposta alle emergenze, comprese procedure di evacuazione e trattamenti medici specializzati per l'esposizione alle radiazioni.
Risposte rapide
Astato (symbol At) is element 85 on the periodic table, a metalloide 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.