Astát
chemický prvok s protónovým číslom 85 From Wikipedia, the free encyclopedia
Astát, latinsky astatium, je chemický prvok v Periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku At a protónové číslo 85. V prírode sa vyskytuje len vo forme izotopov ako produkt rozpadu iných ťažkých prvkov, pričom jeho množstvo v jednom okamihu nie je väčšie ako jeden gram. Vďaka tomu je (spolu s berkéliom) najvzácnejším prvkom na Zemi. Názov astát dostal podľa gréckeho výrazu αστατος (astatos), čo v preklade znamená nestály.
| Astát (astatium) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Vzhľad | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| tmavá pevná látka | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atómové vlastnosti | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atómová hmotnosť | (210) g·mol−1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektrónová konfigurácia | [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kovalentný polomer | 150 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Van der Waalsov pol. | 202 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Chemické vlastnosti | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronegativita | 2,2 (podľa Paulinga) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ionizačná energia(e) | 1: 890 kJ.mol−1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxidačné číslo(a) | -I, I, III, V, VII | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Fyzikálne vlastnosti (za norm. podmienok) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Skupenstvo | pevné | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Teplota topenia | 575 K (301,85 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Teplota varu | 610 K (336,85 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Sk. teplo varu | 40 kJ·mol−1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Iné | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Reg. číslo CAS | 7440-68-8 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Izotop(y) (vybrané) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Žiaden z izotopov astátu nemá dlhšiu životnosť (polčas rozpadu) ako 12 hodín. Pri jeho rozpade vzniká bizmut, polónium, radón alebo iné izotopy astátu. Z prvých 101 prvkov periodickej tabuľky je menej stabilné už len francium. Práve preto vieme o astáte tak málo. Samotný prvok nebol zatiaľ nikdy pozorovaný voľným okom, pretože takéto množstvo by sa okamžite vyparilo následkom tepla, produkovaného vlastným rádioaktívnym rozpadom. Izotop astát-211 sa používa v nukleárnej medicíne na diagnostiku a liečbu niektorých ochorení vďaka emisii alfa častíc. Po vytvorení sa musí pomerne rýchlo použiť, pretože polčas jeho rozpadu je 7,2 hodiny, čo je ale dostatočne dlho na konkrétne využitie. Prvok bol po prvýkrát vytvorený na Kalifornskej Univerzite v roku 1940 pomocou bombardovania bizmutu alfa časticami. Astát sa vyznačuje extrémne silnou produkciou rádioaktívneho žiarenia, ostatné fyzikálno-chemické vlastnosti sú len odvodené interpoláciou či extrapoláciou vlastností príbuzných prvkov.
Astát je menej reaktívny ako jód a je najmenej reaktívnym halogénom.[1] Jeho zlúčeniny boli syntetiované vo veľmi malých množstvách a študované tak intenzívne, ako to bolo možné, než sa rádioaktívne rozložili. Reakcie boli bežne skúmané so zriedenými roztokmi astátu zmiešanými s väčším množstvom jódu. Jód sa v týchto roztokoch správa ako prenášač a zaisťuje dostatočné množstvo materiálu na spracovanie laboratórnymi technikami (napríklad filtráciou a zrážaním).[2][3][Pozn 1][4] Podobne ako u jódu, bolo preukázané, že astát nadobúda nepárne oxidačné čísla od -1 do +7.
Bolo popísaných len niekoľko zlúčenín s kovmi, vo forme astatidov sodíka,[5] paládia, striebra, tália a olova.[6] Niektoré charakteristické vlastnosti astatidov striebra a sodíka a takisto iných hypotetických astatidov alkalických kovov a kovov alkalických zemín boli odhadnuté extrapoláciou podľa ostatných halogenidov kovov.[6]
Tvorba zlúčeniny astátu s vodíkom - označovaná ako astatovodík - bola popísaná hneď na začiatku chémie astátu.[6] Patrí medzi halogenovodíky. Existujú predpoklady označovať túto zlúčeninu ako hydrid astátu namiesto astatidu vodíka. Ľahko sa oxiduje, okyslením zriedenou kyselinou dusičnou vznikajú ión At0 alebo At+ a následná adícia strieborných katiónov je schopná vyzrážať astát v podobe astatidu strieborného (AgAt) len čiastočne. Oproti tomu jód sa neoxiduje a ľahko sa zráža v podobe jodidu strieborného.[6][7]
Je známe, že astát sa viaže na bór,[8] uhlík a dusík.[4] Boli pripravené rôzne bórové klietky s väzbami At–B, ktoré sú stabilnejšie než väzby At–C.[9] Astát môže nahradiť atóm vodíka v benzéne, čím vzniká astatobenzén C6H5At, ktorý sa môže oxidovať chlórom na C6H5AtCl2. Pôsobením zásaditého roztoku chlórnanu na túto zlúčeninu je možné vytvoriť C6H5AtO2.[4] Dipyridín-astátny katión, [At(C5H5N)2]+, tvorí iónové zlúčeniny s chloristanom[4] (ktorý vystupuje ako nekoordinujúci anión[10]) a dusičnanom, [At(C5H5N)2]NO3.[4] Táto zlúčenina s dusičnanom existuje ako koordinačný komplex s dvoma datívnymi kovalentnými väzbami, ktoré každá samostatne spáj astátny katión s každým pyridínovým kruhom cez dusíkové atómy.[4]
S kyslíkom existujú dôkazy pre zlúčeniny AtO− a AtO+ vo vodyných roztokoch, ktoré vznikajú reakciou astátu s oxidantom, napríklad brómom alebo (aspoň u AtO+) peroxodisíranom sodným v roztoku kyseliny chloristej.[6][7] Zlúčeninu AtO+ je možné protónovať, čím vzniká kyselina astátitá, H2AtO2+.[6] Zlúčenina, ktorá bola pôvodne odhadovaná na AtO2-, bola neskôr identifikovaný ako AtO(OH)2-, produkt hydrolýzy AtO+. Ďalším produktom tejto hydrolýzy je AtOOH.[11] Dobre popísaný anión AtO3- je možné získať napríklad oxidáciou astátu chlórnanom draselným v roztoku hydroxidu draselného.[6][4] Príprava triastatičnanu lantanitého, La(AtO3)3, nasledovaná oxidáciou astátu horúcim roztokom Na2S2O8 bola takisto popísaná.[12] Ďalšou oxidáciou AtO3-, napríklad fluoridom xenónatým (v horúcom zásaditom roztoku) alebo jodistanom (v neutrálnom alebo zásaditom roztoku), vzniká astatistý anión, AtO4-. Ten je však stabilný len v neutrálnych alebo zásaditých roztokoch.[6] Predpokladá sa, že astát je schopný tvoriť katióny v soliach s oxyaniónmi, napríklad jodičnanom alebo dichrómanom, na základe pozorovania, že v kyslých roztokoch sa spoluzrážajú jednoväzbové alebo prechodné stavy s kladným oxidačným číslom astátu s nerozpustnými soľami kovových katiónov, napríklad jodičnanom strieborným alebo dichrómanom tálnym.[6][4]
Astát môže vytvoriť väzby s chalkogénmi, napríklad so sírou v S7At+ a At(CSN)2-, o selénom v koordinačnej zlúčenine so selenomočovinou a s telúrom v astáto-telúrnom koloide.[4]
Tiež je známe, že astát reaguje s jeho ľahšími homológmi jódom, brómom a chlórom vo výparoch. Týmito reakciami vznikajú dvojatómové interhalogénne zlúčeniny so vzorcami AtI, AtBr a AtCl.[4] Prvé dve z týchto zlúčenín prebiehajú i vo vode, pri reakcii astátu s roztokom jódu a jodidu za vzniku AtI alebo pri reakcii astátu s roztokom jód, bromidu jódneho a bromid]u za vzniku AtBr. Nadbytok jódov alebo bromidov vedie k iónom AtBr2- a AtI2-.[4] V roztoku s chloridmi môžu vytvoriť ióny AtCl2- alebo AtBrCl- v rovnovážnej reakcii s chloridmi.[4] Oxidácia astátu s dichrómanom (v roztoku kyseliny dusičnej) ukázala, že prídavok chloridu premenil astát na molekulu, pravdepodobne AtCl alebo AtOCl. Podobne môžu vzniknúť AtOCl2- alebo AtCl2-.[4] Polyhalogenidy PdAtI2, CsAtI2, TlAtI2[4][13] a PbAtI[4] sú takisto známe alebo predpokladné v zrazeninách. V hmotnostnom spektrometri so zdrojom iónovej plazmy vznikli ióny [AtI]+, [AtBr]+ a [AtCl]+ vďaka prímesiam výparov ľahších halogénov do cely naplnenej héliom, ktorá obsahovala astát, čo podporuje existenciu stabilnýchneutrálnych zlúčenín v plazme.[4] Zatiaľ neboli objavené žiadne fluoridy astátu (v akomkoľvek pomere).Ich neprítomnosť je predpokladane kvôli extrémnej reaktivite týchto zlúčenín, vrátane reakcie so stenami sklenenej nádoby za vzniku neprchavých produktov.[Pozn 2][14][15][16] Aj keď sa teda predpokladá, že syntéza fluoridov astátu je možná, je možné, že bude vyžadovať rozpúšťadlo kvapalného fluoridu halogénu, ktoré bolo použité napríklad pri charakterizácii fluorid radónatého.[6][4]
- Jód je možné použiť ako prenášač napriek tomu, že s astátom vo vode reaguje, pretože tieto reakcie vyžadujú jodid (I−), nie (len samotný) I2 (viď nasledujúci zdroj pre viac informácií).
- Pôvodný pokus fluoridovať astát pomocou fluoridu chloritého mal za následok vznik produktov, ktoré boli prilepené na skle. Vznikli fluorid chlórny, chlór a tetrafluorosilán. Autori nazvalu tento efekt "šokujúcim" a priznali, že predpokladali vznik prchavého fluoridu (viď prvý nasledujúci zdroj pre viac informácií). O desať rokov neskôr bolo predpovedané, že táto zlúčenina bude neprchavá, čo neodpovedá ostatným halogénom, ale podobalo by sa na fluorid radónatý (viď druhý nasledujúci zdroj pre viac informácií). V tom momente už bolo ukázané, že RaF2 je iónová zlúčenina (viď tretí nasledujúci zdroj pre viac informácií).
