Astat
Astat ist ein radioaktives Element der 7. Hauptgruppe, dessen Eigenschaften noch nicht vollständig bekannt sind. Das langlebigste Isotop hat eine Halbwertszeit von 8,3 Stunden. Es ist sublimierbar und bildet At2-Moleküle. Verbindungen sind mit den Oxidationszahlen -I (Astatide, At
), +I (AtO) und +V (AtO3 ) bekannt. Astat kann in Mikrogrammmengen durch Beschuss von Bismut mit α-Teilchen gewonnen werden. Verwendet werden Astat-Verbindungen in der Nuklearmedizin.
Eigenschaften des Elements
| Einordnung in das Periodensystem der Elemente und Eigenschaften | Atombau |
| Ordnungszahl: 85 | 85 Protonen 85 Elektronen |
| 6. Periode | 6 besetzte Elektronenschalen |
| VII. Hauptgruppe | 7 Außenelektronen |
| Elektronenkonfiguration im Grundzustand | Xe 6s24f1 45d1 06p5 |
| Elektronegativität | 2,2 |
| Ionisierungsenergie in eV | 9,5 |
| häufigste Oxidationszahlen | I, -I |
| Atommasse des Elements in u | [210] |
| Atomradius in 10- 1 0m | k. A. |
| Ionenradius in 10- 1 0m | 2,27 (-1) |
| Aggregatzustand im Normalzustand | fest |
Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur
Dichte in  | 8,750 |
| Härte nach Mohs | |
Schallgeschwindigkeit in  | |
| Schmelztemperatur in °C | 302 |
spezifische Schmelzwärme in  | 113,35 |
| Siedetemperatur in °C | 335 |
| spezifische Verdampfungswärme in | |
Standardentropie S0 in  | |
Wärmeleitfähigkeit in  | |
spezifische Wärmekapazität in  | 1,70 |
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3  | |
spez. elektrischer Widerstand in  | |
| Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe) | 3 · 10- 2 4 |
Alle Isotope sind radioaktiv.
Isotope des Elements
Vier Isotope des Astat kommen in Spuren in der Natur als kurzlebige Glieder der Kernzerfallsreihen von Uran und Thoriumm vor, weitere radioaktive Isotope mit sehr kurzen Halbwertszeiten sind künstlich erzeugt wurden.
| Ordnungszahl Z | Massen- zahl A | Atommasse in u | Häufigkeit in % | Art der Strahlung und Energie in MeV | Halbwertszeit |
| 85 | 210 | künstlich | α, γ | 8,3 h | |
| 215 | 214,998 | Spuren | α: 8,026 | 10- 4 s | |
| 216 | 216,002 | Spuren | α: 7,488 | 3 · 10- 4 s | |
| 218 | 218,008 | Spuren | α: 6,694 | 2 s | |
| 219 | Spuren | α, γ , β- | 0,9 m | ||
| 220 | künstlich | α,γ, β - | 3,71 m |
Energieniveauschema
Weitere Eigenschaften
Astat ist das schwerste Halogen. Es ist eine feste Substanz mit niedriger Schmelz- und Siedetemperatur und sehr geringer thermischer Leitfähigkeit. Astat ist sublimierbar und relativ flüchtig. Es löst sich nur wenig in Wasser, gut jedoch in Benzol. Aufgrund der geringen Mengen, die von Astat zur Verfügung stehen, sind seine physikalischen und chemischen Eigenschaften wenig bekannt. In seinen Verbindungen bildet Astat die Oxidationsstufen -I, I, V und VII, wobei die Stufe -I die häufigste ist. Astat gehört zu den Halogenen.
Entdeckung
Den amerikanischen Forschern EMILIO GINO SEGRÉ (1905 - 1989), D. R. CORSON und K. R. MACKENZIE gelang es 1940 Astat in Form des Isotops 2 1 1At herzustellen und nachzuweisen. D.I. MENDELEJEW hatte das Element bereits 1871 als Eka-Iodum vorausgesagt. Als letztes Element in der Halogengruppe musste das Element interessante Eigenschaften haben. Man erwartete die Reaktionsfreudigkeit der Halogene, aber auch metallische Eigenschaften. Die Entdeckung des Astats ist sehr interessant, denn bereits 1931 behauptete FRED ALLISON, Spuren des Elements 85 in Monazitsand gefunden zu haben. Er gab dem Element den Namen Alabamium mit dem chemischen Symbol «Ab». Diese Entdeckung wurde nie offiziell bestätigt. Rumänische Wissenschaftler behaupteten in den 30er Jahren, das Element 85 entdeckt zu haben, und gaben ihm den Namen Dacinum. 1942 teilten dann der Engländer LIGH-SMITH und der Schweizer MINDER die Entdeckung von Element 85 mit und nannten es Anglo-Helvetium. In der Natur kommen nur einige kurzlebige Isotope als Zerfallsprodukte der radioaktiven Zerfallsreihen in Uran- und Thoriummineralen vor.
Vorkommen/Herstellung
In der Natur kommt Astat nur in sehr geringen Spuren vor. Astat ist das seltenste natürlich vorkommende Element und steht damit an 94. Stelle der Elementhäufigkeit. Technisch wird Astat nur durch Beschuss von Bismut, in Form des Metalls oder des Oxids, mit beschleunigten He-Kernen hergestellt. Das Produktionsgemisch wird im Stickstoffstrom (auf über 400 °C) erhitzt. An einer gekühlten Platinscheibe scheidet sich dann das sublimierte Astat ab. So wird es aus dem Produktionsgemisch herausgelöst. Danach wird die Platinscheibe mit verdünnter Salpetersäure oder Salzsäure abgespült, und man erhält die wässrige Lösung, aus der das Astat isoliert werden kann.
Verwendung
Wegen der kurzen Halbwertzeit der Astat-Isotope eignen sich organische Astat-Verbindungen in Form markierter Präparate als Radiopharmaka zur Diagnose. In der Nuklearmedizin finden sie Verwendung zur lokalen Bestrahlung bösartiger Tumore. Da die vorkommenden Astat-Mengen jedoch extrem gering sind, spielen deren Verbindungen keine Rolle.
Bau
Das Astatgitter besteht aus zweiatomigen At2-Molekülen.
