Войти
Астатин - это химический элемент с символом Atи атомным номером 85. Это самый редкий естественный элемент в земной коре, встречающийся только как продукт распада различных более тяжелых элементов. Все изотопы астата короткоживущие; наиболее стабильным является астатин-210 с периодом полувыведения 8,1 часа. Образец чистого элемента никогда не собирался, потому что любой макроскопический образец немедленно испарился бы под действием тепла его собственной радиоактивности.
Объемные свойства астата достоверно неизвестны. Многие из них были оценены на основе положения элемента в таблице Менделеева как более тяжелый аналог йода и член галогенов (группа элементы, включая фтор, хлор, бром и йод). Астатин, вероятно, будет иметь темный или блестящий вид и может быть полупроводником или, возможно, металлом ; он, вероятно, имеет более высокую температуру плавления, чем йод. Химически известно несколько анионных разновидностей астатина, и большинство его соединений напоминают соединения йода. Он также демонстрирует некоторые металлические свойства, включая способность образовывать стабильный одноатомный катион в водном растворе (в отличие от более легких галогенов).
Первый синтез элемента был осуществлен в 1940 г. Дейлом Р. Корсоном, Кеннетом Россом Маккензи и Эмилио Г. Сегре в Калифорнийский университет в Беркли, который назвал его от греческого astatos (ἄστατος), что означает «нестабильный». Впоследствии было обнаружено, что четыре изотопа астатина встречаются в природе, хотя в земной коре в любой момент времени присутствует гораздо меньше одного грамма. Ни наиболее стабильный изотоп астат-210, ни полезный с медицинской точки зрения астат-211 не встречаются в природе; они могут быть произведены только синтетическим путем, обычно путем бомбардировки висмута -209 альфа-частицами.
Астатин - чрезвычайно радиоактивный элемент; все его изотопы имеют период полураспада 8,1 часа или меньше, распадаясь на другие изотопы астата, висмут, полоний или радон. Большинство его изотопов очень нестабильны, их период полураспада составляет одну секунду или меньше. Из первых 101 элемента периодической таблицы только франций менее стабилен, а все изотопы астата, более стабильные, чем франций, в любом случае являются синтетическими и не встречаются в природе.
объемные свойства астата достоверно неизвестны. Исследования ограничены его коротким периодом полураспада, который предотвращает создание взвешенных количеств. Видимый кусок астатина немедленно испарится из-за тепла, выделяемого его интенсивной радиоактивностью. Остается увидеть, сможет ли при достаточном охлаждении макроскопическое количество астата осаждаться в виде тонкой пленки. Астатин обычно классифицируется как неметалл или металлоид ; также было предсказано образование металлов.
Большинство физических свойств астатина было оценено (с помощью интерполяции или экстраполяции ) с использованием теоретически или эмпирически полученные методы. Например, галогены темнеют с увеличением атомного веса - фтор почти бесцветен, хлор желто-зеленый, бром красно-коричневый, а йод темно-серый / фиолетовый. Иногда астатин описывается как твердое вещество черного цвета (при условии, что он следует этой тенденции) или как имеющий металлический вид (если это металлоид или металл). Ожидается, что точки плавления и кипения астата также будут следовать тенденции, наблюдаемой в ряду галогенов, увеличиваясь с атомным номером. Исходя из этого, они оцениваются в 575 и 610 К (302 и 337 ° C; 575 и 638 ° F) соответственно. Некоторые экспериментальные данные свидетельствуют о том, что астат может иметь более низкие температуры плавления и кипения, чем те, которые предполагаются галогеновой тенденцией; хроматографическая оценка точки кипения элементарного астата в 1982 г. показала, что температура кипения составляет 503 ± 3 К (около 230 ± 3 ° C или 445 ± 5 ° F). Астатин сублимируется менее легко, чем йод, имея более низкое давление паров . Даже в этом случае половина заданного количества астата испарится примерно за час, если положить его на чистую стеклянную поверхность при комнатной температуре. Спектр поглощения астата в средней ультрафиолетовой области имеет линии 224,401 и 216,225 нм, что указывает на переходы 6p в 7s .
Структура твердого астата неизвестно. Как аналог йода он может иметь орторомбическую кристаллическую структуру, состоящую из двухатомных молекул астата, и быть полупроводником (с запрещенной зоной 0,7 эВ ). В качестве альтернативы, если конденсированный астат образует металлическую фазу, как было предсказано, он может иметь одноатомную гранецентрированную кубическую структуру ; в этой структуре он вполне может быть сверхпроводником, как подобная фаза высокого давления йода. Доказательства в пользу (или против) существования двухатомного астата (At 2) скудны и неубедительны. Некоторые источники заявляют, что его не существует или, по крайней мере, никогда не наблюдалось, в то время как другие источники утверждают или подразумевают его существование. Несмотря на это противоречие, были предсказаны многие свойства двухатомного астата; например, длина его связи будет 300 ± 10 пм, энергия диссоциации 83,7 ± 12,5 кДж / моль и теплота испарения (∆H vap) 54,39 кДж / моль. Последняя цифра означает, что астат может (по крайней мере) быть металлическим в жидком состоянии на основании того, что элементы с теплотой испарения более ~ 42 кДж / моль являются металлическими в жидком состоянии; двухатомный йод со значением 41,71 кДж / моль почти не соответствует пороговому значению.
Химический состав астата «омрачен чрезвычайно низкими концентрациями, при которых эксперименты с астатином показали были проведены, а также возможность реакций с примесями, стенками и фильтрами или побочными продуктами радиоактивности, а также другие нежелательные взаимодействия в наномасштабе ". Многие из его очевидных химических свойств наблюдались с помощью исследований индикатора на чрезвычайно разбавленных растворах астатина, обычно менее 10 моль · л. Некоторые свойства, такие как образование анионов, совпадают с другими галогенами. Астатин также имеет некоторые металлические характеристики, такие как нанесение покрытия на катод, соосаждение с сульфидами металлов в соляной кислоте и образование стабильного одноатомного катиона. в водном растворе. Он образует комплексы с ЭДТА, хелатирующим агентом металла, и способен действовать как металл в антителе с радиоактивной меткой ; в некоторых отношениях астат в состоянии +1 сродни серебру в том же состоянии. Однако большая часть органической химии астатина аналогична йоду.
Астатин имеет электроотрицательность 2,2 по пересмотренной шкале Полинга - ниже, чем у йода (2,66) и то же, что и водород. В астатиде водорода (HAt) прогнозируется, что отрицательный заряд находится на атоме водорода, подразумевая, что это соединение может называться гидридом астатина в соответствии с определенными обозначениями. Это согласуется с тем, что электроотрицательность астата по шкале Оллреда – Рохоу (1,9) меньше, чем у водорода (2,2). Однако официальная стехиометрическая номенклатура ИЮПАК основана на идеализированном соглашении об определении относительной электроотрицательности элементов просто на основании их положения в периодической таблице. Согласно этому соглашению, с астатином обращаются так, как будто он более электроотрицателен, чем водород, независимо от его истинной электроотрицательности. сродство к электрону астата при 233 кДж / моль на 21% меньше, чем у йода. Для сравнения, значение Cl (349) на 6,4% выше, чем F (328); Br (325) на 6,9% меньше, чем Cl; а I (295) на 9,2% меньше Br. Заметное снижение At было предсказано как следствие спин-орбитального взаимодействия.
Менее реакционноспособен, чем йод, астатин является наименее реактивным из галогенов, хотя его соединения были синтезированы в микроскопических количествах и изучены максимально интенсивно до их радиоактивного распада. Соответствующие реакции обычно тестировались с разбавленными растворами астатина, смешанными с большим количеством йода. Выступая в качестве носителя, йод обеспечивает достаточное количество материала для работы лабораторных методов (таких как фильтрация и осаждение ). Как и йод, астатин принимает нечетные степени окисления в диапазоне от -1 до +7.
Сообщалось только о нескольких соединениях с металлами в виде астатидов натрия, палладия, серебра, таллия и свинца. Некоторые характерные свойства астатида серебра и натрия, а также других гипотетических астатидов щелочных и щелочноземельных металлов были оценены путем экстраполяции из галогенидов других металлов.
Водородный астатид Модель заполнения пространства Образование соединение астата с водородом, обычно называемое водородным астатидом, было отмечено пионерами химии астата. Как уже упоминалось, есть основания вместо этого называть это соединение гидридом астата. Легко окисляется ; подкисление разбавленной азотной кислотой дает формы At или At, и последующее добавление серебра (I) может только частично, в лучшем случае, осаждать астат в виде астатида серебра (I) (AgAt). Йод, напротив, не окисляется и легко осаждается в виде йодида серебра (I).
. Астатин, как известно, связывается с бором, углеродом и азотом. Были получены различные каркасные соединения бора со связями At – B, которые более стабильны, чем связи At – C. Астатин может замещать атом водорода в бензоле с образованием астатобензола C 6H5At; он может быть окислен хлором до C 6H5AtCl 2. Обработкой этого соединения щелочным раствором гипохлорита можно получить C 6H5AtO 2. Катион дипиридин-астатин (I), [At (C 5H5N)2], образует ионные соединения с перхлоратом (некоординирующий анион ) и с нитрат, [At (C 5H5N)2] NO 3. Этот катион существует в виде координационного комплекса, в котором дведативные ковалентные связи по отдельности связывают центр астатина (I) с каждым из пиридиновых колец через их атомы азота.
Что касается кислорода, есть свидетельства наличия частиц AtO и AtO в водном растворе, образованных реакция астата с окислителем, таким как элементарный бром или (в последнем случае) с персульфатом натрия в растворе хлорной кислоты. Виды, ранее считавшиеся AtO. 2, поскольку было определено, что это AtO (OH). 2, продукт гидролиза AtO (другим таким продуктом гидролиза является AtOOH). Хорошо охарактеризованный анион AtO. 3может быть получен, например, окислением астата гипохлоритом калия в растворе гидроксида калия. Подготовка Сообщалось об образовании триастатата лантана La (AtO 3)3после окисления астата горячим раствором Na 2S2O8. Дальнейшее окисление AtO. 3, например, дифторидом ксенона (в горячем щелочном растворе) или периодатом (в нейтральном или щелочном растворе), дает перастатат-ион AtO. 4; он стабилен только в нейтральных или щелочных растворах. Также считается, что астатин способен образовывать катионы в солях с оксианионами, такими как йодат или дихромат ; это основано на наблюдении, что в кислых растворах одновалентные или промежуточные положительные состояния астатина соосаждены с нерастворимыми солями катионов металлов, такими как йодат серебра (I) или дихромат таллия (I).
Астатин может образовывать связывается с другими халькогенами ; они включают S 7 At и At (CSN). 2с серой, координационное соединение селеномочевины с селеном и астатин - теллур коллоид с теллуром.
Структура монойодида астата, одного из межгалогенов астатина и самого тяжелого известного двухатомного интергалогена. Известен астат реагировать со своими более легкими гомологами йодом, бромом и хлором в парообразном состоянии; в этих реакциях образуются двухатомные межгалогенные соединения формул AtI, AtBr и AtCl. Первые два соединения также могут образовываться в воде - астатин реагирует с раствором йода / йодида с образованием AtI, тогда как AtBr требует (помимо астата) йода / монобромида йода / раствор бромида. Избыток йодидов или бромидов может приводить к ионам AtBr. 2и AtI. 2, или в растворе хлорида они могут давать частицы, подобные AtCl. 2или AtBrCl., посредством равновесных реакций с хлоридами. Окисление элемента дихроматом (в растворе азотной кислоты) показало, что добавление хлорида превращает астат в молекулу, которая, вероятно, будет либо AtCl, либо AtOCl. Точно так же могут быть созданы AtOCl. 2или AtCl. 2. Полигалогениды PdAtI 2, CsAtI 2, TlAtI 2 и PbAtI известны или предположительно выпали в осадок. В масс-спектрометре с плазменным источником ионов ионы [AtI], [AtBr] и [AtCl] были образованы путем введения более легких паров галогена в заполненную гелием ячейку, содержащую астат., подтверждающий существование стабильных нейтральных молекул в ионном состоянии плазмы. Фторидов астата пока не обнаружено. Их отсутствие предположительно объясняется крайней реакционной способностью таких соединений, включая реакцию первоначально образовавшегося фторида со стенками стеклянной емкости с образованием нелетучего продукта. Таким образом, хотя синтез фторида астатина считается возможным, для него может потребоваться жидкий фторид-галоген-растворитель, который уже использовался для определения характеристик фторида радона.
Дмитрий Менделеев таблица 1871 года с пустым местом в позиции эка-йода В 1869 году, когда Дмитрий Менделеев опубликовал свою периодическую таблицу, место под йодом было пусто; после того, как Нильс Бор установил физическую основу классификации химических элементов, было высказано предположение, что пятый галоген принадлежит именно им. До своего официально признанного открытия он назывался «эка-йод» (от санскрит эка - «один»), что означало, что это было одно пространство под йодом (так же, как эка-кремний, эка-бор и др. ). Ученые пытались найти его в природе; учитывая его крайнюю редкость, эти попытки привели к нескольким ложным открытиям.
Первое заявленное открытие эка-йода было сделано Фредом Эллисоном и его сотрудниками из Политехнического института Алабамы (ныне <514).>Обернского университета ) в 1931 году. Первооткрыватели назвали элемент 85 «алабамин» и присвоили ему символ Ab, обозначения, которые использовались в течение нескольких лет. В 1934 году Х. Дж. Макферсон из Калифорнийского университета в Беркли опроверг метод Эллисона и обоснованность его открытия. В 1937 году химик Раджендралал Де сделал еще одно заявление. Работая в Дакке в Британской Индии (ныне Дакка в
. (прогнозируемая)
Категория: Астатин.