Аста́т (РѕС‚ РґСЂ.-греч. бј„ПѓП„О±П„ОїП‚ вЂ” «неустойчивый») вЂ” радиоактивный химический элемент 17-Р№ РіСЂСѓРїРїС‹ периодической таблицы химических элементов (РїРѕ устаревшей классификации вЂ” элемент главной РїРѕРґРіСЂСѓРїРїС‹ VII РіСЂСѓРїРїС‹), шестого периода, СЃ атомным номером 85. Обозначается символом At (лат. Astatium). Простое вещество астат РїСЂРё нормальных условиях вЂ” нестабильные кристаллы тёмно-синего цвета. Молекула астата, РїРѕ всей видимости, двухатомна (формула At₂)^[3]. Недавние квантовомеханические расчёты РёР· первых принципов предсказывают, что РІ конденсированном состоянии астат состоит РЅРµ РёР· молекул диастата, Р° образует металлический кристалл^[4][2], РІ отличие РѕС‚ всех более лёгких галогенов, образующих РїСЂРё нормальном давлении^[5] молекулярные кристаллы РёР· молекул димеров Hal₂.

В лабораторных условиях астат из-за сильной радиоактивности не удаётся получить в макроскопических количествах, достаточных для глубокого изучения его свойств.

�стория

Предсказан (как «эка-РёРѕРґВ») Р”. Р�. РњРµРЅРґРµР»РµРµРІС‹Рј РІ 1898 РіРѕРґСѓ. Р’ 1931—1943 годах были сделаны многочисленные попытки обнаружить элемент в„– 85 РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ. РћРЅ РјРѕРі быть спутником РёРѕРґР°, продуктом О±-распада франция или ОІ-распада полония, поэтому его пытались найти РІ РёРѕРґРµ, РјРѕСЂСЃРєРѕР№ РІРѕРґРµ, продуктах распада изотопов радия Рё радона, монаците, урановой смоляной СЂСѓРґРµ, минералах железа Рё платины. Р’ 1931 РіРѕРґСѓ Р¤. Аллисон СЃ сотрудниками (Алабамский политехнический институт) сообщили РѕР± открытии этого элемента РІ монацитовом песке Рё предложили для него название «алабамий» (Ab)^[6][7], однако этот результат РЅРµ подтвердился. Вплоть РґРѕ 1943 РіРѕРґР° появлялись публикации РѕР± обнаружении элемента РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ, Рё РѕРЅ последовательно получал названия РґРѕСЂ, декин, гельвеций (РІ честь Гельвеции вЂ” древнего названия Швейцарии), англогельвеций, лептин (РѕС‚ греч. «слабый, шаткий»). Р’СЃРµ эти открытия также оказались ошибочными.

Впервые астат был получен искусственно РІ 1940 Р”. РљРѕСЂСЃРѕРЅРѕРј, Рљ. Р . РњР°РєРєРµРЅР·Рё Рё Р­. Сегре (Калифорнийский университет РІ Беркли). Для синтеза изотопа ²¹¹At РѕРЅРё облучали РІРёСЃРјСѓС‚ альфа-частицами. Р’ 1943—1946 годах изотопы астата были обнаружены РІ составе природных радиоактивных СЂСЏРґРѕРІ (СЃРј. ниже). Р’ СЂСѓСЃСЃРєРѕР№ терминологии элемент РґРѕ 1962 РіРѕРґР° назывался «астатин».

Нахождение в природе

Астат является наиболее редким элементом среди всех, встречающихся РІ земной РїСЂРёСЂРѕРґРµ. Его суммарное содержание РІ земной РєРѕСЂРµ РІ любой момент времени РЅРµ превышает РѕРґРЅРѕРіРѕ грамма^[8]. Р’ поверхностном слое земной РєРѕСЂС‹ толщиной 1,6 РєРј содержится всего 70 РјРі астата. Постоянное присутствие астата РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ связано СЃ тем, что его короткоживущие радионуклиды (²¹⁵At, ²¹⁸At Рё ²¹⁹At) РІС…РѕРґСЏС‚ РІ состав радиоактивных СЂСЏРґРѕРІ ²³⁵U Рё ²³⁸U. Скорость РёС… образования постоянна Рё равна скорости РёС… радиоактивного распада, поэтому РІ земной РєРѕСЂРµ содержатся практически постоянное равновесное количество изотопов астата.

Получение

Астат получают только искусственно. В основном изотопы астата получают облучением металлических висмута или тория α-частицами высокой энергии с последующим отделением астата соосаждением, экстракцией, хроматографией или дистилляцией.

Физические свойства

Ввиду малого количества доступного для изучения вещества, физические свойства этого элемента плохо изучены и, как правило, построены на аналогиях с более доступными элементами.

Астат вЂ” твёрдое вещество СЃРёРЅРµ-чёрного цвета, РїРѕ внешнему РІРёРґСѓ похожее РЅР° РёРѕРґ^[9]. Для него характерно сочетание свойств неметаллов (галогенов) Рё металлов (полоний, свинец Рё РґСЂСѓРіРёРµ). Как Рё РёРѕРґ, астат хорошо растворяется РІ органических растворителях Рё легко РёРјРё экстрагируется. РџРѕ летучести немного уступает РёРѕРґСѓ, РЅРѕ также может легко возгоняться^[9].

Температура плавления 503 K (230 °C), кипения (возгонки) 575 K (302 °C)^[1] (По другим источникам 244 °С, 309 °С соответственно^[3]).

Химические свойства

По химическим свойствам астат близок как к иоду (проявляет свойства галогенов), так и к полонию (свойства металла)^[10].

Астат РІ РІРѕРґРЅРѕРј растворе восстанавливается РґРёРѕРєСЃРёРґРѕРј серы SO₂; как Рё металлы, РѕРЅ осаждается даже РёР· сильнокислых растворов сероводородом (H₂S)^[10]. Вытесняется РёР· сернокислых растворов цинком (свойства металла)^[10].

Как Рё РІСЃРµ галогены, астат образует нерастворимую соль AgAt (астатид серебра)^[10]. РћРЅ способен окисляться РґРѕ состояния At(V), как Рё РёРѕРґ (например, соль AgAtO₃ идентична РїРѕ свойствам AgIO₃)^[10].

Астат реагирует СЃ Р±СЂРѕРјРѕРј Рё РёРѕРґРѕРј, РїСЂРё этом образуются межгалогенные соединения вЂ” РёРѕРґРёРґ астата AtI Рё Р±СЂРѕРјРёРґ астата AtBr:

РћР±Р° эти соединения растворяются РІ тетрахлорметане РЎCl₄^[11].

Астат растворяется в разбавленной соляной и азотной кислотах^[11]:

РџСЂРё действии РЅР° водный раствор астата РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј РІ момент реакции образуется газообразный астатоводород HAt. Однако РІРІРёРґСѓ одинаковой электроотрицательности РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° Рё астата астатоводород крайне неустойчив, Р° РІ водных растворах существуют РЅРµ только протоны, РЅРѕ Рё РёРѕРЅС‹ At⁺, чего нет Сѓ всех РґСЂСѓРіРёС… галогеноводородных кислот^[12].

РЎ металлами астат образует соединения, РІ которых проявляет степень окисления в€’1, как Рё РІСЃРµ остальные галогены (NaAt вЂ” астатид натрия). РџРѕРґРѕР±РЅРѕ РґСЂСѓРіРёРј галогенам, астат может замещать РІРѕРґРѕСЂРѕРґ РІ молекуле метана РґРѕ получения тетраастатметана CAt₄. РџСЂРё этом образуются сперва астатметан CH₃At, затем диастатметан CH₂At₂ Рё астатоформ CHAt₃.

В положительных степенях окисления астат образует кислородсодержащую форму, которую условно обозначают как At^τ+ (астат-тау-плюс).

Присутствие астата определяется по характерному альфа-излучению^[10].

Биологическая роль

Будучи схожим РїРѕ химическим свойствам СЃ РёРѕРґРѕРј, астат радиотоксичен. РџСЂРё попадании РІ организм концентрируется РІ печени. Как Рё РёРѕРґ, астат способен накапливаться РІ щитовидной железе. Альфа-излучение астата поражает близлежащие ткани, РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє нарушению РёС… функции Рё РІ перспективе вЂ” Рє образованию опухолей.

�зотопы

РќР° 2003 РіРѕРґ известны 33 изотопа астата, Р° также 23 метастабильных возбуждённых состояния ядер астата. Р’СЃРµ РѕРЅРё радиоактивны. Самые устойчивые РёР· РЅРёС… (РѕС‚ ²⁰⁷At РґРѕ ²¹¹At) имеют период полураспада больше часа (наиболее стабилен ²¹⁰At, T_1/2=8,3 часа^[10][13]); однако Сѓ трёх природных изотопов период полураспада РЅРµ превышает минуты.

Примечания