Astat

L'astat es l'element quimic de simbol At i nombre atomic 85.^[1][2] Forma part del grup 17 dels halogens i s'ubica al periode 6, sota el iode. Aquest element radioactiu es forma de manera natural a partir de la desintegracio de l'urani i el tori i es el mes pesant dels halogens. Fou sintetitzat per primera vegada el 1940 per l'equip del fisic italia Emilio Segre de la Universitat de California a Berkeley, i descobert a la naturalesa en mostres de minerals el 1943 per la fisica austriaca Berta Karlik. En els mamifers s'acumula a la glandula tiroide, com el iode. S'estudia la seva aplicacio en radioterapia, ja que es un emissor de particules alfa molt adient per destruir els tumors malignes sense afectar les cel*lules sanes.

El 1931, Fred Allison (1882-1974), un fisic estatunidenc, realitza una recerca de l'element de nombre atomic 85 que el quimic rus Dmitri Mendeleiev (1834-1907) havia situat sota el iode a la taula periodica i anomenat <>. Allison analitza minerals emprant un aparell d'espectroscopia magneto-optica que havia dissenyat i anuncia el descobriment del nou element.^[3] Tanmateix altres investigadors no pogueren confirmar el descobriment. El 1937 el quimic indi Jajendralal De tambe anuncia el descobriment de l'element 85, pero tampoc es pogue confirmar. El 1939 el fisic romanes Horia Hulubei (1896-1972) i la fisica francesa Yvette Cauchois (1908-1999) analitzaren minerals mitjancant un aparell de raigs X i detectaren noves linies espectrals en l'espectre d'emissio del rado, que suposaren ser produides per l'element 85. El mateix any el quimic suis Walter Minder (1905-1992) estudia els productes de desintegracio del radi i observa una substancia semblant al iode, que anomena helveti, simbol Hv, en honor del seu pais. Pero mes endavant es demostra que no corresponien a un nou element. El 1940 Dale R. Corson (1914-2012), Kenneth R. MacKenzie (1912-2002) i Emilio Segre (1905-1989) de la Universitat de California a Berkeley sintetitzaren sense ambiguitat l'element 85 per bombardeig d'atoms de bismut 209 amb particules alfa mitjancant la reaccio en un ciclotro:^[4][5]

$${\displaystyle {\ce {^209_83Bi + ^4_2He -> ^211_85At + 2 ^1_0n}}}$$

El 1943 la fisica austriaca Berta Karlik (1904-1990), amb la seva assistent Traude Bernert, detectaren tres isotops de l'astat de nombres massics 215, 216 i 218 a les cadenes de desintegracio naturals,^[6] essent la primera deteccio confirmada de l'astat a la naturalesa.^[7]

El 1947, acabada la Segona Guerra Mundial que atura les seves investigacions, l'equip de Segre proposa donar al nou element el nom d'<> (del grec astaton astaton 'inestable').^[8][5]

Com el seu nom indica, l'astat es molt inestable. Es troba en la naturalesa com a part integrant dels minerals d'urani, pero nomes en quantitats traca d'isotops de vida curta, continuament abastits pel lent decaiment de l'urani. En el mateix instant de temps nomes hom pot trobar en tota la superficie terrestre aproximadament 44 mg d'aquest element. Es a dir, cada quilogram de litosfera conte de mitjana uns 3,5 atoms d'astat, essent l'element natural mes poc abundant.^[9]

L'astat emprat en recerca es produeix de la mateixa manera que ho feren els seus descobridors, bombardejant bismut amb particules alfa energetiques en un ciclotro. S'obtenen els isotops astat 209 i astat 211, amb uns periodes de semidesintegracio relativament llargs (5,41 h i 7,21 h, respectivament). Se separen del bismut per destil*lacio en un corrent de nitrogen a una temperatura entre 200 degC i 600 degC, i es purifiquen per redestil*lacio. Alternativament, la diana es dissol en acid percloric que conte una mica de iode, el bismut s'elimina per precipitacio amb fosfat i la solucio aquosa de iodur d'astat, ${\displaystyle {\ce {AtI}}}$, s'utilitza tal qual o s'extreu en un dissolvent organic com el tetraclorur de carboni o el cloroform. Es realitzen mes extraccions per obtenir el producte purificat.^[10]

A causa de la seva escassetat i radioactivitat, moltes de les seves propietats no es poden mesurar experimentalment, per la qual cosa s'han d'estimar basant-se en la seva posicio a la taula periodica, com ara el seu poder oxidant o el seu caracter metal*lic. La seva alta radioactivitat fa que nomes alguns laboratoris amb tecniques molt especials i seguretat elevada puguin ser capacos d'estudiar-lo experimentalment, manejant quantitats d'ultra traca.^[9]

A la naturalesa hom pot trobar quatre isotops de l'astat, de nombres massics 215, 217, 218 i 219. Es produeixen durant les cadenes de desintegracio de l'urani, tori i actini (astat 218 en la de l'urani, astat 216 en la del tori, i astat 215 i astat 219 en la de l'actini).^[13] El darrer te un periode de semidesintegracio ${\displaystyle t_{1/2}}$ de nomes 56 segons.^[14]

Artificialment s'han obtingut altres isotops que val de l'astat 191 a l'astat 229. En total trenta-vuit radionuclids. El que te el periode de semidesintegracio mes llarg es l'astat 210 amb 8,1 h.^[14]

L'isotop emprat en els estudis quimics es l'astat 211, que s'obte de la mateixa manera que el grup de la Universitat de California. Te un ${\displaystyle t_{1/2}}$ = 7,21 h i decau per captura electronica (59 %) o per emissio d'una particula alfa (41 %).^[10] Les reaccions de desintegracio son:

$${\displaystyle {\ce {_85^211At + _{-1}^0e -> _84^211Po + \nu_{e}}}}$$$${\displaystyle {\ce {_85^211At -> _82^207Bi + _2^4He}}}$$

De forma experimental s'han marcat amb el radionuclid astat 211, amb un periode de semidesintegracio de 7,21 h, moltes molecules d'interes per analitzar la seva utilitat en el tractament d'alguns tipus de cancer, per ser potencials candidats per a la creacio de radiofarmacs. El fet es que, quan es desintegren, son una font de radiacio de curt abast, ideal per a la terapia amb particules alfa. El nucli de l'astat 211 allibera la seva energia en forma de raigs de particules alfa que dipositen una gran quantitat d'energia amb un curt abast d'aproximadament 0,05 mm, que es, mes o menys, el diametre d'una cel*lula cancerosa. Aixi que tota l'energia destructiva es concentra en la cel*lula del tumor i fa poc dany a les cel*lules sanes mes allunyades.^[9] L'astat 211 te alguns avantatges respecte d'altres emissors a, com l'actini 225 o el plom 212. L'actini 225 emet quatre particules a, cosa que el fa mes potent que l'actini 211, pero aquesta dispersio de particules a tambe pot trencar els enllacos que mantenen l'actini 225 a la molecula que el porta als tumors. Aixi, l'actini 225 necessita quelants especials que puguin aferrar-se a ell a mesura que decau. L'actini 211 dispara nomes una particula a, el que significa que hi ha un menor risc que s'alliberi del seu suport molecular i viatgi a qualsevol altre lloc del cos dels pacients. El plom 212 es un altre candidat terapeutic que emet particules a, pero tambe produeix radiacio g d'alta energia, que suposa un risc per a la salut a llarg termini per al personal medic.^[15]

• Los Alamos National Laboratory - Astat Arxivat 2011-01-12 a Wayback Machine. (angles)
• webelements.com - Astat (angles)
• environmentalchemistry.com - Astat (angles)

Viccionari