Астат химические свойства. Рекорды в науке и технике. Элементы. Попытка с годными средствами

Astat ), At, неметаллический радиоактивный химический элемент, атомный номер 85, атомная масса 210.

1. Общее описание

Имеет изотопы с ат. в. 202-219, из них наиболее периоды полураспада имеют At 211 (7,5 ч.) И At 210 (8,3 час.). А. в природе не найдено, его впервые получены искусственно бомбардировкой Висмут α-частицами . А. за хим. свойствам подобен галогенов и к металлов .

2. История

Впервые Астат был получен искусственно в 1940 Д. Корсоном, К. Р. Маккензи и Э. Сегре (Калифорнийский университет в Беркли). Для синтеза изотопа 211 At они облучали висмут альфа-частицами.
В 1943 - 1946 изотопы астата были обнаружены в составе природных радиоактивных элементов.

3. Происхождение названия

Температура плавления 302 ? C, кипения (возгонки) 337 ? C.

6.2. Химические свойства

По свойствам астат всего напоминает йод: перегоняется, экстрагируется четыреххлористым углеродом CCl 4 из водных растворов, восстанавливается цинком или сернистым газом до астатид-иона At -:

,

который с ионами серебра образует нерастворимый астатид серебра AgAt. Последний количественно спивоосаджуеться с йодидом серебра в качестве носителя. Астатат ​​Ион AtO - 3 образуется при окислении астатид-иона йодной кислотой H 5 IO 6 или церием Ce (IV):

Формализованный запись этого уравнения соответствует условию электронейтральности. Фактически ионы Ce (IV) существуют в виде гидратированных ионов 4, видщиплюють Ион водорода и, за исключением очень кислых растворов (рН ~ 1), далее подвергаются гидролизу и полимеризации. Ионы AtO 3 - количественно спивоосаджуються с нерастворимыми в воде Pb (IO 3) 2.

Астат (Astatium), At (От греч. αστατος — неустойчивый) – радиоактивный химический элемент VII группы периодической системы элементов, атомный номер 85, массовое число наиболее долгоживущего изотопа 210. Астат — наиболее тяжелый элемент группы галогенов.

Астат под названием экаиода предсказан Д. И. Менделеевым. Впервые получен Д. Корсоном, К. Мак-Кензи и Э. Сегре в 1940. В природе астат впервые был обнаружен в 1943 австрийскими учеными Карликом и Бернертом. Он входит в составе природных радиоактивных рядов (самый устойчивый из них 219 At).

Изотопы астата

Наиболее долгоживущие изотопы 210 At (Т=8,1 ч, распадается К-захватом (99%) и испускает α-частицы) и 211 At (Т=7,21 ч, распадается К-захватом (59,1%) и испускает α-частицы). Отметим, что 211 At обладает способностью, известной в радиохимии под названием «разветвленного распада». Сущность явления состоит в том, что некоторые из атомов этого изотопа подвергаются одному типу распада, а другие - другому, причем в конечном результате этих распадов выделяются альфа-частицы.

Известно 24 изотопа астата с массовыми числами от 196 до 219. Наиболее важными из них являются: 209 At (Т = 5,5 ч), 210 At (Т = 8,1 ч) и 211 At (Т = 7,2 ч). Все эти изотопы распадаются путем электронного захвата и альфа-распада и являются самыми долгоживущими изотопами этого элемента. Они получаются при облучении висмута альфа-частицами по уравнению реакции 209 Bi (α, xn)At, а также при облучении тория и урана протонами высоких энергий. В качестве материала мишени используются металлы или оксиды этих элементов, впрессованные в медные подложки. Самый короткоживущий изотоп астата — 214 At (2*10 -6 с). Массовая активность 211 At составляет 7,4⋅10 13 Бк/мг.

At образуются в крайне незначительных количествах при радиоактивном распаде урана и тория в природных условиях (0,02 %). В поверхностном слое земной коры толщиной 1,6 км содержится 70 мг астата. Постоянное присутствие астата в природе связано с тем, что его короткоживущие радионуклиды (215 At, 218 At и 219 At) входят в состав радиоактивных рядов 235 U и 238 U. Скорость их образования постоянна и равна скорости их радиоактивного распада, поэтому в земной коре содержатся неизменные количества этих атомов. Общее содержание астата в слое земной коры толщиной 1,6 км оценивается в 69 мг.

Физические и химические свойства

В весовых количествах астат не выделен; опыты с микроколличествами этого элемента показали, что астат проявляет с одной стороны, свойства неметалла и сходен с иодом, с другой – свойства металла и сходен с полонием и висмутом (скорее всего астат – всё же металл). В химических соединениях астата может проявлять степени окисления -1, +1, +3, +5 и +7. Наиболее устойчива из них -1.

Астат (At)

Атомный номер 85

Внешний вид - черно-синие радиоактивные кристаллы

Атомная масса (молярная масса) 209,9871 а.е.м. (г/моль)

Температура плавления 575 K

Температура кипения 610 K

Удельная теплоемкость астата при температуре 298 К Ср=139,55 Дж/(кг-К).

Астат не имеет ни изотопных носителей, ни достаточно удовлетворительного специфического носителя. Являясь наиболее тяжелые галогеном, он должен обладать свойствами последних. Однако электроположительные свойства астата проявляются более резко, чем у иода. Положение осложняется тем, что химия следовых количеств иода сильно отличается от химии его макроколичеств.

Подобно йоду, астат возгоняется (сублимируется) при комнатной температуре, растворим в органических растворителях, концентрируется в щитовидной железе. Как чистый металл астат ведет себя удивительно: возгоняется в молекулярной форме из водных растворов. Такой способностью не обладает ни один из известных элементов. Астат легко экстрагируется органическими жидкостями растворителях и легко ими экстрагируется. По летучести немного уступает йоду, но также может легко отгоняться.

Газообразный астат хорошо адсорбируется на металлах (Ag, Au, Pt). Десорбция астата происходит при нагревании металлов до 500°С на воздухе или в вакууме. Благодаря этому удаётся выделить астат (до 85%) из продуктов облучения висмута путём их вакуумной дистилляции с поглощением Астат серебром или платиной. At (0) сорбируется на стекле из разбавленных азотнокислых растворов. Химические свойства астата очень интересны и своеобразны; он близок как к йоду, так и к полонию, т. е. проявляет свойства и неметалла (галогена) и металла. Такое сочетание свойств обусловлено положением астата в периодической системе: он является наиболее тяжёлым (и следовательно, наиболее «металлическим») элементом группы галогенов. Подобно галогенам астат даёт нерастворимую соль AgAt; подобно йоду окисляется до 5-валентного состояния (соль AgAtO3 аналогична AgJO3). Однако, как и типичные металлы, Астат осаждается сероводородом даже из сильно кислых растворов, вытесняется цинком из сернокислых растворов, а при электролизе осаждается на катоде.

Получение и определение астата

Астат получают облучением металлических висмута или тория α-частицами высокой энергии с последующим отделением астата соосаждением, экстракцией, хроматографией или дистилляцией.

В соответствии с методами получения астата его приходится отделять от больших количеств облученного висмута, урана или тория, а также продуктов деления и глубокого расщепления. В облученной α-частицами висмутовой мишени практически не содержатся радиоактивные примеси других элементов. Поэтому основная задача выделения астата сводится к сбросу макроколичеств висмута из расплавленной мишени путем дистилляции. Астат при этом либо адсорбируется из газовой фазы на платине или на серебре, либо конденсируется на стекле или замороженных растворах, либо поглощается растворами сульфита или щелочи. Другие методы выделения астата из висмутовой мишени основаны на экстракции или соосаждении астата после растворения мишени.

Основным методом выделения астата из облученных урана и тория является газотермохроматография. В этом случае астат испаряется из мишени во время сгорания металлов в кислороде и адсорбируется из газового потока на серебре, золоте или платине. Другим методом выделения астата из ториевых и урановых мишеней является сорбция его на металлическом теллуре из солянокислых растворов в присутствии восстановителей с последующей десорбцией слабощелочным раствором. Преимуществом первого метода является его экспрессность (время выделения составляет всего 10 мин). При 310°на серебре концентрируется более 85% астата. Химическое выделение астата можно осуществить путём растворения висмутовой мишени в кислоте с последующим осаждением висмута в виде фосфата, не захватывающего астат. Представляет также интерес экстракция элементарного астата диизопропиловым эфиром из солянокислого раствора.

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

«Редкие химические элементы и их применение» «Астат» Подготовила Борзенкова Юлия Ученица 11Б класса МБОУ СОШ № 5 г. Новочеркасска

2 слайд

Описание слайда:

Введение Астат - элемент главной подгруппы седьмой группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 85. Обозначается символом At (лат. Astatium). Радиоактивен. Самый тяжёлый элемент из известных галогенов. Простое вещество астат при нормальных условиях - нестабильные кристаллы чёрно-синего цвета. Молекула астата, по всей видимости, двухатомна (формула At2). Астат – ядовитое вещество. Вдыхание его в совсем небольшом количестве способно вызвать сильное раздражение и воспаление дыхательных путей, а большая концентрация приводит к сильному отравлению.

3 слайд

Описание слайда:

Физические свойства Астат - твёрдое вещество красивого сине-чёрного цвета, по внешнему виду похожее на иод. Для него характерно сочетание свойств неметаллов (галогенов) и металлов (полоний, свинец и другие). Как и иод, астат хорошо растворяется в органических растворителях и легко ими экстрагируется. По летучести немного уступает иоду, но также может легко возгоняться. Температура плавления 302 °C, кипения (возгонки) 337 °C.

4 слайд

Описание слайда:

Химические свойства Астат отличается низкой упругостью паров, мало растворим в воде, лучше растворяется в органических растворителях. Астат в водном растворе восстанавливается диоксидом серы SO2; как и металлы, он осаждается даже из сильнокислых растворов сероводородом (H2S). Вытесняется из сернокислых растворов цинком (свойства металла). Как и все галогены, астат образует нерастворимую соль AgAt (астатид серебра). Он способен окисляться до состояния At(V), как и иод (например, соль AgAtO3 идентична по свойствам AgIO3). Астат реагирует с бромом и иодом, при этом образуются межгалогенные соединения - иодид астата AtI и бромид астата AtBr: Оба эти соединения растворяются в тетрахлорметане СCl4.

5 слайд

Описание слайда:

Химические свойства Астат растворяется в разбавленной соляной и азотной кислотах. С металлами астат образует соединения, в которых проявляет степень окисления −1, как и все остальные галогены (NaAt - астатид натрия). Подобно другим галогенам, астат может замещать водород в молекуле метана до получения тетраастатметана CAt4. При этом образуются сперва астатметан CH3At, затем диастатметан CH2At2 и астатоформ CHAt3. В положительных степенях окисления астат образует кислородсодержащую форму, которую условно обозначают как Atτ+ (астат-тау-плюс).

6 слайд

Описание слайда:

История Предсказан (как «эка-иод») Д. И. Менделеевым. В 1931 Ф. Аллисон с сотрудниками (Алабамский политехнический институт) сообщили об открытии этого элемента в природе и предложили для него название «алабамин» (Ab), однако этот результат не подтвердился. Впервые астат был получен искусственно в 1940 Д. Корсоном, К. Р. Маккензи и Э. Сегре (Калифорнийский университет в Беркли). Для синтеза изотопа 211At они облучали висмут альфа-частицами. В 1943-1946 годах изотопы астата были обнаружены в составе природных радиоактивных рядов В русской терминологии элемент вначале назывался «астатин». Также предлагались названия «гельветин» (в честь Гельвеции - древнего названия Швейцарии) и «лептин» (от греч. «слабый, шаткий»). Название происходит от греческого слова «астатос», что буквально означает «неустойчивый». И элемент полностью соответствует данному ему наименованию: его жизнь коротка, период полураспада составляет всего 8,1 ч.

7 слайд

Описание слайда:

Астат в природе Астат является наиболее редким элементом среди всех, обнаруженных в природе. В поверхностном слое земной коры толщиной 1,6 км содержится всего 70 мг астата. Постоянное присутствие астата в природе связано с тем, что его короткоживущие радионуклиды (215At, 218At и219At) входят в состав радиоактивных рядов 235U и 238U. Скорость их образования постоянна и равна скорости их радиоактивного распада, поэтому в земной коре содержатся сравнительно постоянное равновесное количество изотопов астата.

8 слайд

Описание слайда:

Изотопы На 2003 год известны 33 изотопа астата, а также 23 метастабильных возбуждённых состояния ядер астата. Все они радиоактивны. Самые устойчивые из них (от 207At до 211At) имеют период полураспада больше часа (наиболее стабилен 210At, T1/2=8,1 часа); однако у трёх природных изотопов период полураспада не превышает минуты. В основном изотопы астата получают облучением металлических висмута или тория α-частицами высокой энергии с последующим отделением астата соосаждением, экстракцией, хроматографией или дистилляцией. Температура плавления 302 °C, кипения (возгонки) 337 °C.

9 слайд

Описание слайда:

Изотопы астата Массовое число Масса изотопа относительно 16О Период полураспада Форма и энергия излучения, МэВ 202 - 43 с КДз; α, 6,50 203 - 102 с КДз; α, 6,35 203 420 с КДз; α, 6,10 204 - 1500 с К-з 205 - 1500 с КДз; α, 5,90 206 - 0,108 сут КДз 207 - 6480 с К-з (90%); α (10%), 5,75 208 - 0,262 с КДз 208 6120 с К-з (>99 %), α (0,5 %), 5,65 209 - 0,229 с К-з(95%),α(5%),5,65;γ 210 - 0,345 сут К-з(>99 %), α (0,17 %), 5,519 (32%); 5,437 (31%); 5,355 (37 %); γ, 0,25; 1,15; 1,40 211 05317 0,3 сут К-з (59 1 %); α (40,9 %); 5,862 γ, 0,671 212 05675 0,25 с α 213 05929 - α, 9,2 214 06299 ~2*10-6 с α, 8,78 215 05562 10-4 с α, 8,00 216 06967 3*10-4 с α, 7,79 217 07225 0,018 с α, 7,02 218 07638 1,5Д2,0 с α (99%), 6,63; β (0,1 %) 219 - 5,4 с α (97%), 6,27; β (3%)

10 слайд

Описание слайда:

Применение Первые попытки применить астат на практике были предприняты еще в 1940 г., сразу же после получения этого элемента. Группа сотрудников Калифорнийского университета установила, что астат, подобно иоду, селективно концентрируется в щитовидной железе. Опыты показали, что использовать 211At для лечения заболеваний щитовидной железы более выгодно, чем радиоактивный 131I. Щитовидная железа