Rysy najzriedkavejších chemických prvkov

Experiment objasňuje ionizačné správanie astatínu s krátkodobým účinkom

Zdroj laserových iónov ISOLDE na CERN © University of York
čítať nahlas

Astat je najvzácnejším prvkom Zeme, pretože je krátkodobý a v prírode sa zriedka vyskytuje. Okrem iného je veľa chemických vlastností tohto rádioaktívneho prvku neznáme. Medzinárodný tím vedcov teraz dokázal objasniť niektoré dôležité vlastnosti astatínu pomocou experimentu vo výskumnom stredisku CERN v Ženeve. Toto otvára, okrem iných aplikácií tohto prvku, napríklad pri liečbe rakoviny, ako uvádzajú vedci v časopise Nature Communications.

Astat nosí atómové číslo 85, a preto patrí medzi ťažké prvky. Dmitrij Mendelejev predpovedá v roku 1869, že v siedmej hlavnej skupine periodickej tabuľky musí byť medzi jódom ešte nejaký prvok, čo sa však zatiaľ neobjavilo. Až v roku 1940 nasledoval americký chemik Dale Corson a jeho kolegovia umelo vyrábať tento prvok bombardovaním bizmutu jadrom hélia a dokázať to. Vďaka svojmu názvu Astat - „nestabilný“ je to všetko česť, pretože aj najstabilnejší izotop tohto prvku má polčas rozpadu 8, 1 hodiny. Zvyšných 19 má oveľa kratšiu životnosť a rýchlo sa rozpadajú.

Elektrónová lúpež v laserovom svetle

Výskumný tím v CERNe teraz odhalil rozhodujúcu chemickú vlastnosť astatínu: jeho ionizačný potenciál. Označuje, koľko energie je potrebné na okradnutie atómu tohto prvku jedného z jeho vonkajších elektrónov. Práve tento proces je základom každej chemickej väzby, a preto ovplyvňuje, ako a s kým sa prvok spája do molekuly a ako stabilná je táto väzba.

Vedci najprv pre svoj experiment vytvorili izotopy astatínu bombardovaním cieľového materiálu vysokoenergetickým protónovým lúčom. Súčasne bol novovytvorený astatín vystavený rastúcej energii z laserových lúčov. Atóm zachytáva fotóny a keď množstvo energie, ktoré spôsobí uvoľnenie elektrónu z jeho obežnej dráhy, uvoľní astatínový ión. Tieto ióny sa opäť detegujú špeciálnou metódou spektroskopie. „In-source laserová spektroskopia je v súčasnosti najcitlivejšou metódou na štúdium atómových vlastností extrémne krátkych izotopov, “ vysvetľuje Valentine Fedosseev z CERN.

Atómová štruktúra astatínu Greg Robson / CC-by-sa 2, 0 uk

Polomer a exotický úpadok

Pomocou týchto meraní boli vedci schopní pozorovať prechod medzi základným stavom a ionizovaným stavom astatínu prvýkrát. Ukázalo sa, že prvok sa riadi trojstupňovou ionizačnou schémou. „V dôsledku toho sme objavili niekoľko nových javov vrátane polomeru atómových jadier astatínu a veľmi exotickej formy atómového rozkladu, “ hovorí Andrei Andreyev z University of York. zobraziť

Takéto znalosti by mohli pomôcť objasniť možné aplikácie Astatu v medicíne. „Astat je zaujímavým kandidátom na žiarič alfa v rakovinovej medicíne, “ vysvetľuje Andreyev. Pretože rádioaktívny prvok s krátkou životnosťou by sa mohol dobre použiť na ožarovanie rakovinových nádorov priamym kontaktom s látkou, je špecificky injikovaný do nádoru. Metóda merania vyskúšaná na Astate sa však môže v budúcnosti použiť aj na skúmanie prvkov s nadmernou hmotnosťou, ako je napríklad umelo vytvorený prvok 117, dúfa výskumník. (Nature Communications, 2013; doi: 10, 1038 / ncomms2189)

(Univerzita v Yorku, 15.05.2013 - NPO)