At · Elemento 85 · Metaloide
O elemento natural mais raro da Terra — talvez 25 gramas existam em toda a crosta a qualquer momento.
Estrutura
Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte-Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para rodar. O azul e o violeta indicam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.
Valores medidos
Cada barra mostra onde ástato se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.
Fontes: massas atómicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, e não medidos.
Tamanho, em escala
Raio de 150 pm — isso corresponde a 0,15 nm, portanto cerca de 3,33 milhões deles lado a lado cobririam um milímetro.
Faixa térmica
Ástato permanece líquido em uma faixa de 35 K, de 575 K a 610 K.
A história
O elemento natural mais raro da Terra — talvez 25 gramas existam em toda a crosta a qualquer momento.
O Ástato foi descoberto em 1940 por Dale Corson, Kenneth MacKenzie e Emilio Segrè na University of California, Berkeley, tornando-se o último elemento natural a ser descoberto. A equipe criou Ástato artificialmente bombardeando Bismuto-209 com partículas alfa no cíclotron de 60 polegadas, produzindo Ástato-211. Essa descoberta preencheu a última lacuna na tabela periódica dos elementos naturais.
Antes de sua descoberta, sabia-se que o elemento 85 existia com base na lei periódica de Mendeleev, mas ele havia escapado à detecção por décadas. Muitas alegações falsas haviam sido feitas, com nomes propostos como "alabamine" (1931) e "dor" (1936). A equipe de Berkeley inicialmente chamou sua descoberta de "alabamine", mas depois mudou o nome para "astatine", derivado da palavra grega "astatos", que significa "instável", descrevendo perfeitamente sua natureza radioativa.
A descoberta exigiu técnicas incrivelmente sofisticadas para 1940. A equipe teve de distinguir o Ástato de outros produtos radioativos estudando padrões de decaimento, meias-vidas e comportamento químico. Eles comprovaram a existência do Ástato mostrando que ele se comportava quimicamente como um halogéneo, podia ser extraído com solventes orgânicos e possuía as propriedades radioativas previstas para o elemento 85.
Embora tenha sido criado artificialmente primeiro, os cientistas confirmaram posteriormente a existência natural do Ástato em 1943, identificando-o em cadeias de decaimento do urânio. Isso tornou o Ástato único como elemento criado artificialmente antes de ser encontrado na natureza, destacando tanto a engenhosidade humana quanto a extrema raridade do elemento nos sistemas naturais.
Aplicações
O Ástato-211 representa um dos radioisótopos mais promissores para terapia alfa direcionada (TAT) na medicina nuclear moderna. Sua meia-vida de 7.2 horas oferece a janela terapêutica ideal — longa o suficiente para a preparação complexa de radiofármacos e o tratamento dos pacientes, mas curta o suficiente para minimizar a exposição prolongada à radiação. Instituições de pesquisa em todo o mundo estão investigando o At-211 conjugado a anticorpos monoclonais para tratar vários tipos de câncer, incluindo glioblastoma, câncer de ovário e neoplasias hematológicas.
Apesar de sua extrema raridade (menos de 30 gramas existem na Terra em qualquer momento), o Ástato atua como um marcador crucial em experimentos de física nuclear. Pesquisadores usam quantidades microscópicas para estudar o comportamento da química dos halogéneos, ajudando a compreender como outros halogéneos podem se comportar em condições extremas. Sua posição única como o halogéneo natural mais pesado o torna inestimável para testar previsões da tabela periódica e modelos da mecânica quântica.
Os isótopos de Ástato ajudam os cientistas a compreender as vias de decaimento radioativo e a estabilidade nuclear. O At-210 ao At-219 fornece informações sobre processos de decaimento alfa e ajuda a calibrar equipamentos de detecção para outros materiais radioativos. Esses estudos são essenciais para o gerenciamento de resíduos nucleares, a segurança radiológica e o avanço da compreensão da síntese de elementos superpesados.
Embora amostras reais de Ástato sejam impossivelmente raras e perigosas, simulações computacionais e modelos teóricos do comportamento do Ástato ajudam a treinar químicos nucleares e físicos da saúde. A compreensão dos princípios da química do Ástato prepara os pesquisadores para trabalhar com outros elementos pesados e instáveis e ajuda a desenvolver protocolos de segurança para a pesquisa de elementos superpesados.
O Ástato-211 está sendo intensivamente estudado como um tratamento de câncer de próxima geração. Diferentemente dos emissores beta usados na radioterapia convencional, o At-211 emite partículas alfa de alta energia que podem destruir células cancerosas com precisão milimétrica, causando danos mínimos aos tecidos saudáveis ao redor. Ensaios clínicos estão em andamento em importantes centros de oncologia, embora a extrema dificuldade de produzir At-211 limite sua disponibilidade às instalações de pesquisa mais especializadas.
Pesquisadores usam quantidades de femtogramas (10^-15 gramas) de isótopos de Ástato para estudar o comportamento químico e testar previsões teóricas sobre as propriedades dos halogéneos. Esses estudos ajudam a validar modelos computacionais usados para prever o comportamento de outros elementos raros e contribuem para a compreensão das ligações químicas em átomos pesados.
Quantidades conhecidas de isótopos de Ástato servem como padrões de referência para calibrar equipamentos sensíveis de detecção de radiação. Essa aplicação é crucial para a segurança nuclear, o monitoramento ambiental e a garantia da precisão dos equipamentos de radioterapia médica.
Devido à sua extrema raridade e radioatividade, o Ástato não tem aplicações comerciais. Todos os usos estão limitados a pesquisas acadêmicas e médicas altamente especializadas, realizadas em instalações com os protocolos mais avançados de segurança radiológica. A maior parte da pesquisa sobre o Ástato é teórica, usando modelos computacionais em vez de amostras reais.
De onde vem
0 mg/kg da crosta terrestre · mais abundante do que 0% dos elementos
O Ástato tem a distinção de ser o elemento natural mais raro da Terra, com uma abundância total estimada em menos de 30 gramas em toda a crosta terrestre em qualquer momento. Essa escassez extraordinária resulta de sua posição em várias cadeias de decaimento radioativo e de sua meia-vida extremamente curta, tornando-o mais raro que muitos elementos criados artificialmente.
O Ástato natural ocorre exclusivamente como produto intermediário em três grandes séries de decaimento radioativo: a série do urânio-235 (produzindo At-215 e At-219), a série do urânio-238 (produzindo At-218) e a série do tório-232 (produzindo At-216). Esses isótopos se formam quando elementos radioativos mais pesados, como Frâncio, Rádio e Polónio, sofrem decaimento alfa ou beta, mas decaem rapidamente ainda mais, geralmente em segundos ou horas.
Como o Ástato se forma por meio de decaimento radioativo, e não de processos geológicos, ele não possui depósitos concentrados nem distribuição geográfica específica. Quantidades residuais existem onde quer que sejam encontrados minérios de urânio e tório, incluindo locais como a Bacia de Athabasca, no Canadá, Olympic Dam, na Austrália, e vários locais no Cazaquistão, na Namíbia e no oeste dos Estados Unidos. No entanto, as concentrações são tão infinitesimalmente pequenas que a extração é impossível.
O isótopo natural de Ástato de vida mais longa, At-219, tem uma meia-vida de apenas 56 segundos, enquanto o At-215 dura somente 0.1 milissegundo. Isso significa que átomos de Ástato são continuamente criados e destruídos em rochas que contêm urânio. O elemento existe em um estado de equilíbrio dinâmico — novos átomos se formam pelo decaimento radioativo aproximadamente na mesma taxa em que os átomos existentes decaem em outros elementos.
Manuseio
Ástato é radioativo. Não possui isótopo estável — todo núcleo decai. O manuseio requer blindagem e licenciamento adequados.
O Ástato é um dos elementos radioativos mais perigosos conhecidos. Todos os isótopos emitem partículas alfa de alta energia, e alguns também emitem partículas beta e raios gama. Mesmo quantidades microscópicas podem fornecer doses letais de radiação. O At-211, o isótopo mais estudado, emite partículas alfa de 5.9 MeV que podem causar danos celulares graves e destruição do DNA.
A pesquisa com Ástato exige instalações de contenção de radiação do mais alto nível (equivalente ao Nível de Biossegurança 3+). Todo o trabalho deve ser realizado em células quentes especializadas, com equipamentos de manipulação remota. O pessoal deve usar trajes completos de proteção contra radiação, com suprimentos de ar independentes, e passar por monitoramento contínuo da radiação. Mesmo o menor derramamento poderia contaminar permanentemente um laboratório inteiro.
Não existe nível seguro de exposição ao Ástato. A tendência do elemento de se concentrar na glândula tireoide (como o Iodo) o torna particularmente perigoso, podendo causar câncer de tireoide, doença causada pela radiação e morte. A meia-vida biológica em humanos é desconhecida devido a restrições éticas, mas estudos em animais sugerem absorção rápida e danos graves aos tecidos.
O Ástato está disponível apenas para instalações licenciadas de pesquisa nuclear com capacidades adequadas de contenção. O transporte exige licenças especiais da Nuclear Regulatory Commission e veículos blindados projetados para materiais radioativos de alto nível. Protocolos de resposta a emergências devem estar implementados onde quer que haja Ástato, incluindo procedimentos de evacuação e tratamento médico especializado para exposição à radiação.
Respostas rápidas
Ástato (símbolo At) é o elemento 85 da tabela periódica, um Metaloide do período 6, grupo 17. O elemento natural mais raro da Terra — talvez 25 gramas existam em toda a crosta a qualquer momento. À temperatura ambiente, é um sólido e é radioativo.
[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵, resultando em 6 camadas ocupadas com a distribuição 2, 8, 18, 32, 18, 7. Sua camada externa contém 7 eletrões, o que determina seu comportamento nas ligações.Ástato derrete a 575 K (301.9 °C) e entra em ebulição a 610 K (336.9 °C).
Ástato não tem isótopo estável, portanto não possui massa atômica padrão. O valor informado, 210, é o número de massa de seu isótopo conhecido de vida mais longa.
Prevê-se que Ástato tenha densidade de aproximadamente 7 g/cm³, embora nunca tenha sido produzida uma amostra grande o suficiente para ser pesada. Para comparação, a água tem 1.0 g/cm³.
Ástato tem eletronegatividade de Pauling igual a 2.2. A escala vai de 0,70 (frâncio, o menos ávido por eletrões) a 3,98 (flúor, o mais ávido). Valores nessa faixa intermediária tendem a formar ligações covalentes, em vez de ligações fortemente iónicas.
Ástato foi descoberto em 1940 por Corson, MacKenzie & Segre. Recebe esse nome em homenagem a grego astatos, "instável".
Ástato não ocorre naturalmente na Terra em quantidade significativa — é produzido em um reator ou acelerador.
Sim. Ástato não tem nenhum isótopo estável — cada um de seus núcleos decai. Quantidades residuais ocorrem naturalmente como produtos do decaimento de elementos mais pesados.