元素

85 砹 放射性的卤族元素

本文作者:漂泊

砹是一种稀有的放射性非金属元素。它最初始利用回旋加速器人工制得了,后来被发现在自然界中也有少量天然产物。其性质与卤族元素接近,但带有部分金属性。有科学家认为具有放射性的砹是一种有潜力治疗癌症的药物。

砹的基本物理性质

分类 第ⅦA族▪非金属
原子序号原子量 85 (210)
电子配置 6s26p5
密度 6.35 g/cm3
熔点 302 oC
沸点 370 oC
形状 近黑色固体
丰度 3×10-20 ppm(地壳)
发现者 Dale R. Corson,Kenneth Ross MacKenzie, EmilioSegrè
主要的同位素 210At
用途例 放射源
前后的元素 钋-砹-氡

砹的发现

门捷列夫曾指出存在一种类碘元素,是一种卤素,性质与碘相似,但相对分子质量比碘大,莫斯莱确定类碘的原子序数为85。一开始,化学家们根据门捷列夫的推断——类碘是一个卤素,就尝试从各种盐类里去寻找它们,但是一无所获。1925年7月英国化学家费里恩德特地选定了炎热的夏天去死海寻找这种元素,但是经过辛劳的化学分析和光谱分析后,还是一无所获。后来也有不少化学家尝试利用光谱技术去找这个元素,但都没有成功。

1931年,美国亚拉巴马州理工学院物理学教授Fred Allison宣称在王水和独居石作用的萃取液中发现了85号元素。元素符号定为Ab。可是没过多久加州大学伯克利分校的H. G. MacPherson就反驳Allison方法和他的发现的有效性。Allison发现新元素的结论也被认为是不可靠的。

1940年,意大利化学家Emilio Segrè和美国科学家Dale R. Corson、Kenneth Ross MacKenzie在加州大学伯克利分校用回旋加速器加速氦原子核,轰击金属209Bi,由此制得了第85号元素——“类碘”,也就是砹。在希腊文里,砹(Astatine)的意思是“不稳定”。砹是一种非金属元素,它的性质同碘很相似,并有类似金属的性质。它很不稳定,半衰期为8.3小时。

后来,人们在铀矿中也发现了极微量的砹。这说明在大自然中存在着天然的砹。砹是地壳中含量最少的元素之一。自然界存在的砹都是天然放射性元素衰变的产物。[1-8]

单质砹

砹的性质

砹是一种卤族元素,卤素单质的分子量越大,颜色就越深,砹也符合这一规律,它是一种近黑色的固体,受热升华时会形成黑紫色的气体,比碘蒸气颜色还深。砹也是金属性最强的卤族元素。目前只有少量的金属砹化物被报道发现,如砹化钠、砹化钯、砹化银、砹化铊等等。砹还可以取代苯环上的氢形成C6H5At,这个化合物可以被氯气氧化为C6H5AtCl2。砹还可以与吡啶形成复合物,这个复合物还可以与高氯酸根或硝酸根形成离子化合物。此外,砹在蒸汽状态下还可以与碘和溴形成卤素互化物。 [9-11]

碘化砹结构示意图

砹的潜在应用

砹的稀少性使得它成为了一种很难被研究的元素。尽管如此,一些科学家依旧认为砹可以被用于治疗癌症。砹可能会像碘一样,在甲状腺中富集,它的放射性可能可以杀死甲状腺中的癌细胞。2015年,一篇International Journal of Molecular Sciences上的文章报道了由Françoise Kraeber-Bodéré领导的一个法国研究小组发明了一种放射免疫治疗法,这种方法需要一种能够放射α粒子或β粒子的放射源。211At相对于传统使用的放射源213Bi来说,具有更长的使用寿命,而且砹能被加工成颗粒状,具有优势。211At自1989年被研究以来,在白血病等疾病的治疗上都有成功的案例。文章结论认为以211At作为放射源可以提高该放射性免疫治疗法的效率。[12]

甲状腺癌

参考文献

  • [1] Ball, P. (2002). The Ingredients: A Guided Tour of the Elements. Oxford University Press. pp. 100–102. ISBN 978-0-19-284100-1.
  • [2] Lavrukhina & Pozdnyakov 1970, pp. 227–228.
  • [3] Allison, F.; Murphy, E. J.; Bishop, E. R.; Sommer, A. L. (1931). “Evidence of the Detection of Element 85 in Certain Substances”. Physical Review. 37 (9): 1178–1180. Bibcode:1931PhRv…37.1178A. doi:10.1103/PhysRev.37.1178.
  • [4] Trimble, R. F. (1975). “What Happened to Alabamine, Virginium, and Illinium?”. Journal of Chemical Education. 52 (9): 585. Bibcode:1975JChEd..52..585T. doi:10.1021/ed052p585.
  • [5] MacPherson, H. G. (1934). “An Investigation of the Magneto-optic Method of Chemical Analysis”. Physical Review. 47 (4): 310–315. Bibcode:1935PhRv…47..310M. doi:10.1103/PhysRev.47.310.
  • [6] Burdette, S. C.; Thornton, B. F. (2010). “Finding Eka-Iodine: Discovery Priority in Modern Times” . Bulletin for the History of Chemistry. 35: 86–96.
  • [7] Scerri, E. (2013). A Tale of 7 Elements (Googe Play ed.). Oxford University Press. pp. 188–190, 206. ISBN 978-0-19-539131-2.
  • [8] Corson, D. R.; MacKenzie, K. R.; Segrè, E. (1940). “Artificially Radioactive Element 85”. Physical Review. 58 (8): 672–678. Bibcode:1940PhRv…58..672C. doi:10.1103/PhysRev.58.672.
  • [9] Kugler, H. K.; Keller, C. (1985). ‘At, Astatine’, System No. 8a. Gmelin Handbook of Inorganic and Organometallic Chemistry. 8 (8th ed.). Springer-Verlag. ISBN 978-3-540-93516-2.
  • [10] Zuckerman, J. J.; Hagen, A. P. (1989). Inorganic Reactions and Methods, Volume 3, The Formation of Bonds to Halogens (Part 1). John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-18656-4.
  • [11] Brookhart, M.; Grant, B.; Volpe, A. F. (1992). “[(3,5-(CF3)2C6H3)4B][H(OEt2)2]+: a convenient reagent for generation and stabilization of cationic, highly electrophilic organometallic complexes”. Organometallics. 11 (11): 3920–3922. doi:10.1021/om00059a071.
  • [12] https://www.livescience.com/39514-facts-about-astatine.html

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