استاتین
برای تأییدپذیری کامل این مقاله به منابع بیشتری نیاز است. |
استاتین (به لاتین: Astatine) (تلفظ: /ˈæstəti:n, -tɪn/) از عنصرهای شیمیایی جدول تناوبی است و نشانهٔ کوتاه آن At و عدد اتمی آن ۸۵ است. این عنصر کمیاب‌ترین عنصر در کره زمین است و کل مقدار آن در کره زمین حدود ۳۰ گرم برآورد می‌شود.[۲] استاتین عنصری جامد، سیاه رنگ و پرتوزا است که در جدول عناصر شیمیایی در گروه ۱۷ جدول و دوره ۶ آن قرار دارد. گروه ۱۷ جدول، گروهی شامل شبه فلز‌ها است که عنصر استاتین سنگین‌ترین هالوژن این گروه‌است و نقطه ذوب و انجماد آن از دیگر هالوژن‌های سبک‌تر جدول بیشتر است. استاتین در طولانی‌ترین عمر ایزوتوپی At) ۲۱۰) دارای نیمه عمر ۸٫۱ ساعت است. عنصر استاتین در حدود ۲۰ ایزوتوپ شناخته شده دارد. استاتین در سال ۱۹۴۰ توسط شیمی‌دان‌های آمریکایی امیلیو گینو سگر، کِنِت روس مکنزی و دیل ریموند کارسون در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی کشف شد. استاتین عنصری پرتوزا است و به صورت منفرد وجود ندارد. بلکه این عنصر در طبیعت همراه با ایزوتوپ‌های اورانیوم و توریم وجود دارد. با وجود خاصیت پرتوزایی، از استاتین در رآکتورهای هسته‌ای استفاده نمی‌شود. استاتین ۲۱۷ با اورانیوم ۲۳۳ و نپتونیم ۲۳۹ در تعادل است و از اجتماع توریم و اورانیوم با نوترون‌های طبیعی حاصل می‌شود. از اشکال دیگر استاتین می‌توان به هیدرید استاتین (به لاتین: HAt) نیز اشاره نمود و باید توجه داشت که این ترکیب با یک هیدروژن است و نه هالید و در مورد هالیدها تنها واکنش با هالوژن‌های سبک امکان‌پذیر است.
| استاتین | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| تلفظ | /ˈæstətiːn, -tɪn/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ظاهر | جامد سیاه | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| عدد جرمی | 210 (پایدارترین ایزوتوپ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| استاتین در جدول تناوبی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| عدد اتمی (Z) | ۸۵ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| گروه | گروه ۱۷ (هالوژن) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| دوره | دوره 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| بلوک | بلوک-p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| دسته | Metalloid | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| آرایش الکترونی | [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ۲، ۸، ۱۸، ۳۲، ۱۸، ۷ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ویژگی‌های فیزیکی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| فاز در STP | جامد | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نقطه ذوب | 575 K (302 °C, 576 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نقطه جوش | 610 K (337 °C, 639 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| آنتالپی تبخیر | 40 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
فشار بخار
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ویژگی‌های اتمی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| عدد اکسایش | −1, +1, +3, +5, +7[۱] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| الکترونگاتیوی | مقیاس پائولینگ: 2.2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| انرژی یونش |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| شعاع کووالانسی | pm 150 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| شعاع واندروالسی | 202 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| دیگر ویژگی ها | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| رسانندگی گرمایی | 1.7 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| رسانش مغناطیسی | no data | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| شماره ثبت سی‌ای‌اس | 7440-68-8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ایزوتوپ‌های استاتین | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ویژگی های استاتین
ویرایشاستاتین یک عنصر بسیار رادیواکتیو است. نیمه عمر تمام ایزوتوپ های آن 8.1 ساعت یا کمتر است و به دیگر ایزوتوپ های استاتین، بیسموت، پولونیوم یا رادون تجزیه می شوند. اکثر ایزوتوپ‌های آن بسیار ناپایدار هستند و نیمه عمر آنها چند ثانیه یا کمتر است. از 101 عنصر اول در جدول تناوبی، فقط فرانسیم پایدارتر است و همه ایزوتوپ‌های استاتین پایدارتر از ایزوتوپ‌های طولانی‌مدت فرانسیم (205-211At) هستند در هر صورت مصنوعی هستند و در طبیعت وجود ندارند.
خواص عمده استاتین با قطعیت مشخص نیست. تحقیقات به دلیل نیمه عمر کوتاه آن، که از ایجاد مقادیر قابل سنجش جلوگیری می کند، محدود شده است. یک قطعه قابل مشاهده از استاتین به دلیل گرمای ایجاد شده توسط رادیواکتیویته شدید آن، بلافاصله خود را تبخیر می کند. باید دید که آیا با سرد شدن کافی، مقدار ماکروسکوپی استاتین می تواند به عنوان یک لایه نازک رسوب کند. استاتین معمولاً به عنوان یک نافلز یا یک متالوئید طبقه بندی می شود.
خواص فیزیکی استاتین
ویرایشبسیاری از خواص فیزیکی استاتین با استفاده از روش های مشتق شده از نظر تئوری یا تجربی به دست آمده است؛ به عنوان مثال، هالوژن ها با افزایش وزن اتمی تیره تر می شوند - فلوئور تقریباً بی رنگ، کلر زرد مایل به سبز، برم قرمز قهوه ای و ید خاکستری تیره/بنفش است. استاتین گاهی به عنوان یک جامد سیاه رنگ توصیف می شود.
استاتین به آسانی کمتر از ید تصعید می شود و فشار بخار کمتری دارد. با این حال، نیمی از مقدار معینی از استاتین اگر روی سطح شیشه ای تمیز در دمای اتاق قرار گیرد، تقریباً در عرض یک ساعت تصعید می شود. یعنی انتقال 6p به 7s.
ساختار استاتین جامد ناشناخته است. به عنوان آنالوگ ید، ممکن است ساختار کریستالی متعامد متشکل از مولکول‌های استاتین دو اتمی داشته باشد و یک نیمه رسانا باشد (با فاصله نواری 0.7 eV). اگر استاتین متراکم یک حالت فلزی را تشکیل دهد، همانطور که پیش‌بینی شده است، ممکن است ساختار مکعبی متمرکز روی یک اتمی داشته باشد. در این ساختار، ممکن است مانند فاز پرفشار مشابه ید، یک ابررسانا باشد. انتظار می رود استاتین فلزی دارای چگالی 8.91-8.95 g/cm3 باشد.
شواهد برای (یا علیه) وجود استاتین دو اتمی (At2) نادر و غیرقطعی است. برخی منابع بیان می کنند که وجود ندارد، یا حداقل هرگز مشاهده نشده است، در حالی که منابع دیگر وجود آن را تایید یا دلالت می کنند. علی‌رغم این اختلاف، خواص بسیاری از استاتین دواتمی پیش‌بینی شده است.
خواص شیمیایی استاتین
ویرایشآزمایش های شیمیایی برای استاتین با غلظت بسیار پایینی انجام شده است و احتمال واکنش با ناخالصی ها، دیواره ها و فیلترها، یا محصولات جانبی رادیواکتیویته، و دیگر فعل و انفعالات ناخواسته در مقیاس نانو، مبهم است. برخی از خواص، مانند تشکیل آنیون، با هالوژن های دیگر همسو هستند. استاتین دارای برخی ویژگی های فلزی نیز می باشد، مانند آبکاری روی کاتد و رسوب همزمان با سولفیدهای فلزی در اسید هیدروکلریک. این ترکیب با EDTA، یک عامل کلات کننده فلز، تشکیل می دهد و می تواند به عنوان یک فلز در برچسب گذاری آنتی بادی عمل کند. از برخی جهات، استاتین در حالت +1 شبیه نقره در همان حالت است. با این حال، بیشتر شیمی آلی استاتین مشابه ید است. پیشنهاد شده است که استاتین می تواند یک کاتیون تک اتمی پایدار در محلول آبی تشکیل دهد.
استاتین دارای الکترونگاتیوی 2.2 در مقیاس پالینگ اصلاح شده است - کمتر از ید (2.66) و مانند هیدروژن. در استاتید هیدروژن (HAt)، بار منفی بر روی اتم هیدروژن پیش‌بینی می‌شود، به این معنی که این ترکیب را می‌توان با توجه به نام‌گذاری‌های خاصی به عنوان هیدرید استاتین نامید. این با الکترونگاتیوی استاتین در مقیاس آلرد-روچو (1.9) که کمتر از هیدروژن (2.2) است مطابقت دارد. الکترونگاتیوی عناصر صرفاً به دلیل موقعیت آنها در جدول تناوبی. طبق این کنوانسیون، استاتین بدون توجه به الکترونگاتیوی واقعی آن، طوری رفتار می‌شود که گویی الکترونگاتیوتر از هیدروژن است. میل ترکیبی الکترونی استاتین، در 233 کیلوژول بر مول، 21 درصد کمتر از ید است. در مقایسه، مقدار Cl (349) 6.4٪ بیشتر از F (328) است. Br (325) 6.9% کمتر از Cl است. و I (295) 9.2٪ کمتر از Br است. کاهش قابل توجه برای At به دلیل برهمکنش های اسپین-مدار پیش بینی شده بود. اولین انرژی یونیزاسیون استاتین حدود 899 کیلوژول بر مول است که روند کاهش انرژی های یونیزاسیون اول را در گروه هالوژن ادامه می دهد (فلورین، 1681؛ کلر، 1251؛ برم، 1140؛ ید، 1008).
پیداش استاتین
ویرایشسالهای زیادی، عنصر ۸۵ در جدول تناوبی جایش خالی بود و کسی نتوانسته بود آن را کشف کند. اما از روی جدول تناوبی چنین برمی‌آمد که این عنصر باید از اعضای خانواده کلر و ید باشد. مندلیف هم معتقد بود که عنصری به نام اکاید با عدد اتمی ۸۵ وجود دارد و آن را پیش‌بینی کرده بود.
طی سالهای متمادی، بارها اعلام شد که عنصر ۸۵ کشف شده‌است و نامهای متفاوتی به آن داده شد. اما همه آنها اشتباه و دور از واقعیت بود. در نهایت با تحقیقات وسیع، دانشمندان دریافتند که برای تولید این عنصر رادیواکتیو، تنها یک ماده می‌تواند به‌عنوان هدف انتخاب شود و آن ماده عنصر ۸۳ یعنی بیسموت است.
لذا دو محقق آمریکایی به نامهای کورسن و مکنزی و یک فیزیکدان به نام سگره، با بمباران ایزوتوپ ۲۰۹ بیسموت توسط ذرات آلفای شتابدار (یونهای هلیم) در یک شتاب‌دهنده، توانستند عنصر ۸۵ را تولید کنند. این گروه در ۱۶ ژوئیه ۱۹۴۰، مقاله‌ای به مجله «فیزیکال ریویو» با عنوان عنصر رادیواکتیو ۸۵ ارائه دادند. آزمایش‌ها نشان داد که این عنصر، از نظر خواص نظیر ید است.
شناسنامه استاتین
ویرایشاین بخش نیازمند گسترش است. میتوانید با افزودن به آن کمک کنید. |
عدد اتمی: ۸۵
جرم اتمی: ۲۱۰
نقطه ذوب: C° ۳۰۲
نقطه جوش: C° ۳۳۷
شعاع اتمی: Å ۱٫۴۳
ظرفیت: ۷
رنگ: متالیک
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: ۱۷
انرژی یونیزاسیون: Kj/mol 926
شکل الکترونی: Xe4f144d105s25p5
الکترونگاتیوی: ۲٫۲
حالت اکسیداسیون: ±۱٬۳٬۵٬۷
دوره تناوبی: ۶
مقدار موجود در پوسته
ویرایشنادرترین عنصری که به‌طور طبیعی در زمین یافت می‌شود استاتین است. گمان می‌رود که در تمام پوسته زمین، تنها ۳۰ گرم از این عنصر وجود داشته باشد و تنها چند میکروگرم از آن به‌طور مصنوعی تولید می‌شود.
اندازه‌گیری
ویرایشاستاتین توسط بمباران بیسموت با ذرات آلفا حاصل می‌شود. این عنصر همچنین می‌تواند از تقطیر هوا توسط گرما نیز به دست آید. بمباران ایزوتوپ بیسموت (209 83Bi) با ذره آلفا (4 2He) حاصل زندگی کوتاه استاتین و نوترونها است. هدف از پرتو افکنی سرد بیسموت، جلوگیری از بخار و ناپدید شدن استاتین است.
واکنش پرتو افکنی سرد بیسموت:
209 83Bi + 4 2He→ 211 85At +21 on
(ایزوتوپ At 211 نیمه عمر ۶ساعت و ۴۹دقیقه‌ای دارد، بنابراین لازم است که با سرعت با آن کار شود)
روش شناسایی و اندازه‌گیری مواد پرتوزا با استفاده از پرتوهای مولکولی روشی است که توسط آزمایشگاه بین‌المللی بروک هیون (به انگلیسی: Brookhaven) ارائه گشته و برای اندازه‌گیری آزمایشگاهی استاتین کاربرد دارد.
اثرات
ویرایشاستاتین به دلیل خواص پرتوزا برای بدن انسان مضر است و هنگام بررسی آن در آزمایشگاه‌های هسته‌ای روش‌های ویژه‌ای برای مطالعه و بررسی آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. استاتین نوعی هالوژن است و احتمالاً مانند ید در غده تیروئید تجمع می‌یابد. از نظر شیمیایی، سمی بودن استاتین مانند ید است.
اثرات زیست‌محیطی
ویرایشمیزان استاتین در زیست کره(بیوسفر)زیاد نیست و بنابراین خطری برای محیط زیست محسوب نمی‌شود.
ایزوتوپ‌ها
ویرایشاستاتین در حدود ۲۰ ایزوتوپ شناخته شده دارد.
- نیمه عمر برخی ایزوتوپ‌ها
At-206: دقیقه ۲۹٫۴
At-208:ساعت ۱٫۶
At-211:ساعت ۷٫۲
At-215:میلی ثانیه ۰٫۱
At-217:میلی ثانیه ۳۲٫۰
At-218:ثانیه ۱٫۶
At-219:ثانیه۵۰٫۰
منابع
ویرایش- ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann. p. 28. ISBN 0080379419.
{{cite book}}: نگهداری یادکرد:نامهای متعدد:فهرست نویسندگان (link) - ↑ Clara Moskowitz (مه ۱۶, ۲۰۱۳). «Property of Rarest Element on Earth Measured for 1st Time». Live Science. دریافت‌شده در ژانویه ۲۳, ۲۰۱۷.
