Astatin

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Buớc tưới chuyển hướng Bước tới tìm kiếm
Astatin,  85At
Tính chất chung
Tên, ký hiệuAstatin, At
Phiên âm/ˈæstətn/ AS-tə-teen
or /ˈæstət[invalid input: 'ɨ']n/ AS-tət-in
Astatin trong bảng tuần hoàn
Hiđrô (diatomic nonmetal)
Hêli (noble gas)
Liti (alkali metal)
Berili (alkaline earth metal)
Bo (metalloid)
Cacbon (polyatomic nonmetal)
Nitơ (diatomic nonmetal)
Ôxy (diatomic nonmetal)
Flo (diatomic nonmetal)
Neon (noble gas)
Natri (alkali metal)
Magiê (alkaline earth metal)
Nhôm (post-transition metal)
Silic (metalloid)
Phốtpho (polyatomic nonmetal)
Lưu huỳnh (polyatomic nonmetal)
Clo (diatomic nonmetal)
Argon (noble gas)
Kali (alkali metal)
Canxi (alkaline earth metal)
Scandi (transition metal)
Titan (transition metal)
Vanadi (transition metal)
Chrom (transition metal)
Mangan (transition metal)
Sắt (transition metal)
Coban (transition metal)
Niken (transition metal)
Đồng (transition metal)
Kẽm (transition metal)
Gali (post-transition metal)
Gecmani (metalloid)
Asen (metalloid)
Selen (polyatomic nonmetal)
Brom (diatomic nonmetal)
Krypton (noble gas)
Rubidi (alkali metal)
Stronti (alkaline earth metal)
Yttri (transition metal)
Zirconi (transition metal)
Niobi (transition metal)
Molypden (transition metal)
Tecneti (transition metal)
Rutheni (transition metal)
Rhodi (transition metal)
Paladi (transition metal)
Bạc (transition metal)
Cadimi (transition metal)
Indi (post-transition metal)
Thiếc (post-transition metal)
Antimon (metalloid)
Telua (metalloid)
Iốt (diatomic nonmetal)
Xenon (noble gas)
Xêsi (alkali metal)
Bari (alkaline earth metal)
Lantan (lanthanide)
Xeri (lanthanide)
Praseodymi (lanthanide)
Neodymi (lanthanide)
Promethi (lanthanide)
Samari (lanthanide)
Europi (lanthanide)
Gadolini (lanthanide)
Terbi (lanthanide)
Dysprosi (lanthanide)
Holmi (lanthanide)
Erbi (lanthanide)
Thuli (lanthanide)
Ytterbi (lanthanide)
Luteti (lanthanide)
Hafni (transition metal)
Tantan (transition metal)
Wolfram (transition metal)
Rheni (transition metal)
Osmi (transition metal)
Iridi (transition metal)
Platin (transition metal)
Vàng (transition metal)
Thuỷ ngân (transition metal)
Tali (post-transition metal)
Chì (post-transition metal)
Bitmut (post-transition metal)
Poloni (post-transition metal)
Astatin (metalloid)
Radon (noble gas)
Franxi (alkali metal)
Radi (alkaline earth metal)
Actini (actinide)
Thori (actinide)
Protactini (actinide)
Urani (actinide)
Neptuni (actinide)
Plutoni (actinide)
Americi (actinide)
Curi (actinide)
Berkeli (actinide)
Californi (actinide)
Einsteini (actinide)
Fermi (actinide)
Mendelevi (actinide)
Nobeli (actinide)
Lawrenci (actinide)
Rutherfordi (transition metal)
Dubni (transition metal)
Seaborgi (transition metal)
Bohri (transition metal)
Hassi (transition metal)
Meitneri (unknown chemical properties)
Darmstadti (unknown chemical properties)
Roentgeni (unknown chemical properties)
Copernixi (transition metal)
Nihoni (unknown chemical properties)
Flerovi (post-transition metal)
Moscovi (unknown chemical properties)
Livermori (unknown chemical properties)
Tennessine (unknown chemical properties)
Oganesson (unknown chemical properties)
I

At

Ts
PoloniAstatinRadon
Số nguyên tử (Z)85
Khối lượng nguyên tử chuẩn (Ar)(210)
Phân loại  halogen
Nhóm, phân lớp17p
Chu kỳChu kỳ 6
Cấu hình electron[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p5
mỗi lớp
2, 8, 18, 32, 18, 7
Tính chất vật lý
Màu sắcĐen
Trạng thái vật chấtChất rắn
Nhiệt độ nóng chảy575 K ​(302 °C, ​576 °F)
Nhiệt độ sôi610 K ​(337 °C, ​639 °F)
Nhiệt bay hơi40 kJ·mol−1
Áp suất hơi
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
ở T (K) 361 392 429 475 531 607
Tính chất nguyên tử
Trạng thái ôxy hóa±1, 3, 5, 7
Độ âm điện2.2 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóaThứ nhất: 890±40 kJ·mol−1
Bán kính liên kết cộng hóa trị150 pm
Bán kính van der Waals202 pm
Thông tin khác
Độ dẫn nhiệt1,7 W·m−1·K−1
Tính chất từKhông có dữ liệu
Số đăng ký CAS7440-68-8
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính: Đồng vị của Astatin
iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP
210At Tổng hợp 8,1 giờ ε, β+ 3.981 210Po
α 5.631 206Bi
211At Tổng hợp 7,2 giờ

Astatin là một nguyên tố hóa học phóng xạký hiệu Atsố nguyên tử 85. Đây là nguyên tố hiếm nhất xuất hiện tự nhiên trong lớp vỏ Trái đất, chỉ tồn tại dưới dạng sản phẩm phân rã của các nguyên tố nặng khác nhau. Tất cả các đồng vị của astatine đều tồn tại trong thời gian ngắn; ổn định nhất là astatine-210, với chu kỳ bán rã là 8.1 giờ. Một mẫu tinh khiết của nguyên tố này chưa bao giờ được tạo ra, bởi vì bất kỳ mẫu vật lớn nào cũng sẽ bị bốc hơi ngay lập tức bởi sức nóng do phóng xạ của chính nó.

Các tính chất số lượng lớn của astatine không được biết đến với sự chắc chắn. Nhiều tính chất trong số chúng đã được ước tính dựa trên vị trí của nguyên tố trên bảng tuần hoàn là một chất tương tự nặng hơn của iốt và là thành viên của các nguyên tố halogen (nhóm các nguyên tố bao gồm flo, clo, brom và iốt). Astatin có khả năng có vẻ ngoài tối hoặc bóng và có thể là chất bán dẫn hoặc có thể là kim loại ; nó có thể có điểm nóng chảy cao hơn iốt. Về mặt hóa học, một số anion astatin được biết đến và hầu hết các hợp chất của nó giống với iốt. Nó cũng cho thấy một số hành vi kim loại, bao gồm khả năng tạo thành một cation monatomic ổn định trong dung dịch nước (không giống như các halogen nhẹ hơn).

Tổng hợp đầu tiên của nguyên tố này là vào năm 1940 do Dale R. Corson, Kenneth Ross MacKenzie và Emilio G. Segrè thực hiện tại Đại học California, Berkeley, người đặt tên nó theo từ astatos Hy Lạp (α ςς), có nghĩa là "không ổn định". Bốn đồng vị của astatine sau đó đã được tìm thấy là có trong tự nhiên, mặc dù ít hơn một gram có mặt tại bất kỳ thời điểm nào trong lớp vỏ Trái đất. Các đồng vị ổn định nhất astatine-210 và astatine-211 mà hữu ích về mặt y tế, đều không tồn tại trong tự nhiên; chúng chỉ có thể được sản xuất tổng hợp, thường bằng cách bắn phá bismuth-209 bằng các hạt alpha .

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Sự tồn tại của "eka-iodine" đã được Mendeleev dự đoán. Astatin (theo tiếng Hy Lạp αστατος astatos, nghĩa là "không ổn định") được tổng hợp đầu tiên năm 1940 bởi Dale R. Corson, Kenneth Ross MacKenzie, và Emilio Segrè tại đại học California, Berkeley bằng cách bắn phá hạt nhân bismuth bởi các hạt anpha, và nó xuất hiện trong các dấu vết trong tự nhiên như một sản phẩm phân rã.[1]

Khi các nguyên tố trong bảng tuần hoàn chưa được biết hết, một số nhà khoa học cố gắng tìm nguyên tố đứng sau iốt trong bảng tuần hoàn trong nhóm halogen. Chất chưa biết được gọi là Eka-iodine trước khi nó được phát hiện do tên gọi của nguyên tố sẽ do người phát hiện đề xuất. Tuyên bố tìm ra nguyên tố này được đưa ra vào năm 1931 tại Viện Công nghệ Alabama (Alabama Polytechnic Institute - nay là Đại học Auburn) bởi Fred Allison và cộng sự, làm cho nguyên tố này được đặt tên là alabamine (Ab) trong vài năm.[2][3][4] Phát hiện này sau đó được cho là phát hiện sai lầm. Các phát hiện sai lầm khác và các tên gọi sau đó là dakin, được đề xuất năm 1937 bởi nhà hóa học Rajendralal De làm việc ở Dhaka, Bangladesh (sau đó là British India);[5] và mang tên helvetium bởi nhà hóa học Thụy Sĩ Walter Minder, khi ông thông báo về việc phát hiện ra nguyên tố thứ 85 năm 1940, và tên gọi của nguyên tố này được đổi thành anglohelvetium năm 1942.[6][7][8]

Năm 1943, astatin được chính thức phát hiện ở dạng sản phẩm phân rã của quá trình phóng xạ tự nhiên, bởi hai nhà khoa học Berta KarlikTraude Bernert.[9][10]

Đặc điểm[sửa | sửa mã nguồn]

Nguyên tố phóng xạ cao này được xác nhận bởi các khối phổ kế là có tính chất hóa học giống các halogen khác, đặc biệt là iốt, mặc dù astatin được xem là có tính phi kim mạnh hơn iốt. Các nhà nghiên cứu ở Brookhaven National Laboratory đã tiến hành các thí nghiệm để xác định và đo đạc các phản ứng liên quan đến astatin;[11] tuy nhiên, nghiên cứu hóa học của astatin bị giới hạn bởi nó cực kỳ hiếm, và nó có thời gian sống cực ngắn. Đồng vị bền nhất của nó có chu kỳ bán rã khoảng 8,3 giờ. Các sản phẩm cuối cùng của phân rã astatin là các đồng vị của chì. Các halogen có màu tối hơn khi khối lượng phân tử và số nguyên tử tăng. Do đó, theo xu hướng này, astatin có thể được trông đợi là một chất rắn gần như đen, và khi nóng nó thăng hoa thành hơi màu đen, tía (sẫm hơn iốt). Astatin được cho là tạo thành các liên kết ion với các kim loại như natri giống như các halogen khác, nhưng có thể bị thay thế ở dạng muối bởi các halogen nhẹ và hoạt động mạnh hơn. Astatin có thể phản ứng với hydro tạo thành astatan, có khả năng hòa tan trong nước tạo thành axit hydroastatic mạnh đặc biệt. Astatin là nguyên tố hoạt động yếu nhất của nhóm halogen.[12]

Phân bố[sửa | sửa mã nguồn]

Astatin xuất tồn tại tự nhiên trong 3 chuỗi phân rã phóng xạ tự nhiên, có chu kỳ bán rã ngắn chỉ vài phút. Astatin-218 (218At) được tìm thấy trong chuỗi phân rã phóng xạ urani và 215At cũng như 219At có trong chuỗi phân rã phóng xạ của actini.[13]. Astatin là nguyên tố xuất hiện trong tự nhiên hiếm nhất với tổng khối lượng trong vỏ Trái Đất được ước tính nhỏ hơn 28 gram vào bất cứu thời điểm nào. Sách kỷ lục Guinness ghi nhận đây là nguyên tố hiếm nhất trên Trái Đất: "chỉ khoảng 25 g nguyên tố astatin (At) có mặt trong tự nhiên".

Sản xuất[sửa | sửa mã nguồn]

Astatin được tạo ra bằng cách bắn phá bismuth bởi các hạt anpha mạnh tạo ra các đồng vị có thời gian sống tương đối lâu 209At đến 211At, các đồng vị này có thể được tách ra bằng cách nung nóng trong không khí. Năng lượng các hạt anpha được sử dụng để bắn phá sẽ cho biết loại đồng vị nào sẽ được tạo ra:

Phản ứng Năng lượng hạt anpha
20983Bi + 4221185At + 2 10 26 MeV
20983Bi + 4221085At + 3 10 40 MeV
20983Bi + 4220985At + 4 10 60 MeV[14]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ D. R. Corson, K. R. MacKenzie, and E. Segrè (1940). “Artificially Radioactive Element 85”. Phys. Rev. 58: 672–678. doi:10.1103/PhysRev.58.672. 
  2. ^ Fred Allison, Edgar J. Murphy, Edna R. Bishop, and Anna L. Sommer (1931). “Evidence of the Detection of Element 85 in Certain Substances”. Phys. Rev. 37: 1178–1180. doi:10.1103/PhysRev.37.1178. 
  3. ^ “Alabamine & Virginium”. time. Ngày 15 tháng 2 năm 1932. Truy cập ngày 10 tháng 7 năm 2008. 
  4. ^ Trimble, R. F. (1975). “What happened to alabamine, virginium, and illinium?”. J. Chem. Educ. 52: 585. doi:10.1021/ed052p585. 
  5. ^ 85 Astatine
  6. ^ Alice Leigh-Smith, Walter Minder (1942). “Experimental Evidence of the Existence of Element 85 in the Thorium Family”. Nature 150: 767–768. doi:10.1038/150767a0. 
  7. ^ Karlik, Berta; Bernert, Traude (1942). “Über eine vermutete ß-Strahlung des Radium A und die natürliche Existenz des Elementes 85”. Naturwissenschaften 30: 685. doi:10.1007/BF01487965. 
  8. ^ Nefedov, V D; Norseev, Yu V; Toropova, M A; Khalkin, Vladimir A (1968). “Astatine”. Russian Chemical Reviews 37: 87. doi:10.1070/RC1968v037n02ABEH001603. 
  9. ^ Karlik, Berta; Bernert, Traude (1943). “Eine neue natürliche α-Strahlung”. Naturwissenschaften 31 (25–26): 298–299. doi:10.1007/BF01475613. 
  10. ^ Karlik, Berta; Bernert, Trande (1943). “Das Element 85 in den natürlichen Zerfallsreihen”. Zeitschrift für Physik 123 (1–2): 51–72. doi:10.1007/BF01375144. 
  11. ^ C. R. Hammond (2004). The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition. CRC press. ISBN 0849304857. 
  12. ^ Anders, E. (1959). “Technetium and Astatine Chemistry”. Annual Review of Nuclear Science 9: 203–220. doi:10.1146/annurev.ns.09.120159.001223. 
  13. ^ “astatine (At)”. Encyclopedia Britannica online. Truy cập ngày 22 tháng 6 năm 2008. 
  14. ^ Barton, G. W.; Ghiorso, A.; Perlman, I. (1951). “Radioactivity of Astatine Isotopes”. Physical Reviews 82 (1): 13–19. doi:10.1103/PhysRev.82.13. 

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]