ასტატი

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                              ასტატი

                               

                                                                            ელემენტის ატომის სქემა

                                                                    ასტატი, 85At

ზოგადი თვისებები
მასური რიცხვი	210
ასტატი პერიოდულ სისტემაში
წყალბადი ჰელიუმი ლითიუმი ბერილიუმი ბორი ნახშირბადი აზოტი ჟანგბადი ფთორი ნეონი ნატრიუმი მაგნიუმი ალუმინი სილიციუმი ფოსფორი გოგირდი ქლორი არგონი კალიუმი კალციუმი სკანდიუმი ტიტანი ვანადიუმი ქრომი მანგანუმი რკინა კობალტი ნიკელი სპილენძი თუთია გალიუმი გერმანიუმი დარიშხანი სელენი ბრომი კრიპტონი რუბიდიუმი სტრონციუმი იტრიუმი ცირკონიუმი ნიობიუმი მოლიბდენი ტექნეციუმი რუთენიუმი როდიუმი პალადიუმი ვერცხლი კადმიუმი ინდიუმი კალა სტიბიუმი ტელური იოდი ქსენონი ცეზიუმი ბარიუმი ლანთანი ცერიუმი პრაზეოდიმი ნეოდიმი პრომეთიუმი სამარიუმი ევროპიუმი გადოლინიუმი ტერბიუმი დისპროზიუმი ჰოლმიუმი ერბიუმი თულიუმი იტერბიუმი ლუტეციუმი ჰაფნიუმი ტანტალი ვოლფრამი რენიუმი ოსმიუმი ირიდიუმი პლატინა ოქრო ვერცხლისწყალი თალიუმი ტყვია ბისმუტი პოლონიუმი ასტატი რადონი ფრანციუმი რადიუმი აქტინიუმი თორიუმი პროტაქტინიუმი ურანი (ელემენტი) ნეპტუნიუმი პლუტონიუმი ამერიციუმი კიურიუმი ბერკელიუმი კალიფორნიუმი აინშტაინიუმი ფერმიუმი მენდელევიუმი ნობელიუმი ლოურენსიუმი რეზერფორდიუმი დუბნიუმი სიბორგიუმი ბორიუმი ჰასიუმი მეიტნერიუმი დარმშტადტიუმი რენტგენიუმი კოპერნიციუმი ნიჰონიუმი ფლეროვიუმი მოსკოვიუმი ლივერმორიუმი ტენესინი ოგანესონი I ↑ At ↓ Ts პოლონიუმი ← ასტატი → რადონი
ატომური ნომერი (Z)	85
ჯგუფი	17 ჯგუფი (ჰალოგენები)
პერიოდი	6 პერიოდი
ბლოკი	p-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია	[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p5
ელექტრონი გარსზე	2, 8, 18, 32, 18, 7

ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში	მყარი სხეული
სიმკვრივე (ო.ტ.)	8.91–8.95 გ/სმ3
მოლური თბოტევადობა	23.6 ჯ/(მოლი·K)
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი	−1, +1, +3, +5, +7
ელექტროდული პოტენციალი
იონიზაციის ენერგია	1: 899.003 კჯ/მოლ
სხვა თვისებები
ბუნებაში გვხვდება	დაშლის შედეგად
მესრის სტრუქტურა	კუბური წახნაგცენტრირებული
CAS ნომერი	7440-68-8
ისტორია
სახელწოდება მომდინარეობს	after Greek ástatos (ἄστατος), meaning "unstable"
აღმომჩენია	Dale R. Corson, Kenneth Ross MacKenzie, Emilio Segrè (1940)
ასტატის მთავარი იზოტოპები
იზო­ტოპი გავრცე­ლება­დობა ნახევ. დაშლა (t1/2) რადიო. დაშლა პრო­დუქტი 209At სინთ 5.41 სთ β+ 209Po α 205Bi 210At სინთ 8.1 სთ β+ 210Po α 206Bi 211At სინთ 7.21 სთ ε 211Po α 207Bi

ასტატი^[1][2], ასტატინი^[3][4] (ლათ. Astatium < ძვ. ბერძნ. ἄστατος — „არამდგრადი“; ქიმიური სიმბოლო — ${\displaystyle \text{At}}$), ეკა-იოდი — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეექვსე პერიოდის, მეჩვიდმეტე ჯგუფის (ძველი კლასიფიკაციით — მეშვიდე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის, VIIა) რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია — 85, ყველაზე დიდი სიცოცხლისუნარიანი იზოტოპის მასური რიცხვია — 210, სიმკვრივე — 8.91–8.95 გ/სმ³. ცნობილია ასტატის 20-ზე მეტი იზოტოპი, რომელთა შორის არცერთია სტაბილური. ყველაზე მეტი ნახევრადდაშლის პერიოდი აქვს ${\displaystyle {}^{210}\text{At}}$ (T_1/2=8.1 სთ). 1940 წელს ასტატის პირველი იზოტოპი მიიღეს ბერკლიში ე. სეგრემ, უ. მაკ-კენზიმ და ტ. კერსონმა ციკლოტრონზე ა-ნაწილაკებით ბისმუთის ბომბარდირებით.

ისტორია

დიმიტრი მენდელეევის მიერ ნაწინასწარმეტყველები იყო როგორც «ეკა-იოდი». 1931 წელს ფრედ აპლისონმა თანამშრომლებთან ერთად (ალაბამის პოლიტექნიკური ინსტიტუტი) განაცხადეს ამ ახალი ელემენტის აღმოჩენის შესახებ ბუნებაში და მისთვის შესთავაზეს სახელი «ალაბამინი» (Ab), თუმცა ეს შედეგი ვერ დამტკიცდა. პირველად ასტატი მიღებულ იქნა ხელოვნურად 1940 წელს ბერკლის კალიფორნიის უნივერსიტეტში ტ. კორსონის, უ. მაკ-კენზის და ე. სერგეს მიერ ალფა-ნაწილაკებით ბასმუთის ბომბარდირებით. ასტატის ხელოვნურად მიღების შემდეგ დადგინდა, რომ ასტატის ოთხი იზოტოპი (${\displaystyle 215\text{At}}$, ${\displaystyle 216\text{At}}$, ${\displaystyle 218\text{At}}$ და ${\displaystyle 219\text{At}}$) წამორიქმნება ურანისა და თორიუმის რადიოაქტიური დაშლის სამი ბუნებრივი რიგის ნაკლებად სავარაუდო მწკრივებში. ასტატი თვისებებით ემსგავსება როგორც იოდს (არალითონებს), ისე პოონიუმს (ლითონებს). ჰალოგენების მსგავსად წარმოქმნის უხსნად მარილს ${\displaystyle \text{AgAt}}$ და იოდივით იჟანგება ხუთვალენტოვან მდგომარეობამდე. ამავე დროს ლითონების მსგავსად ლითონების მსგავსად ძლიერ მჟავა ხსნარებში გოგირდწყალბადით ილექება, ელექტროლიზის დროს კი კათოდზე გამოიყოფა.

1943-1946 წლებში ასტატის იზოტოპები აღმოჩენილ იქნა ბუნებრივი რადიოაქტიური რიგების შემადგენლობაში.

რუსულ ტერმინოლოგიაში 1962 წლამდე უწოდებდნენ «ასტატინს».

ასევე სურდათ ეწოდებინათ «გელვეტინი» (გელვეციის პატივსაცემად — შვეიცარიის ძველი სახელწოდება) და «ლეპტინი» (ბერძნ. «სუსტი, მორყეული»).

ბუნებაში

ასტატი წარმოადგენს ყველაზე იშვიათ ელემენტს ბუნებაში აღმოჩენილ ყველა ელემენტებს შორის. დედამიწის ქერქის ზედა ფენაში რომლის სისქეა 1,6 კმ შეიცავს მხოლოდ 70 მგრ ასტატს. ასტატის მუდმივი არსებობა დაკავშირებულია იმასთან, რომ მისი მცირედ მცხოვრები რადიონუკლიდები (²¹⁵At, ²¹⁸At და ²¹⁹At) შედიან რადიოაქტიური რიგების შემადგენლობაში ²³⁵U და ²³⁸U. მათი წარმოქმნის სიჩქარე მუდმივია და ტოლია მათი რადიოაქტიური დაშლის სიჩქარეს, ამიტომ დედამიწის ქერქი შეიცავს ასტატის იზოტოპების შედარებით მუდმივ გაწონასწორებლ რაოდენობას.

მიღება

ასტატს მიიღებენ მხოლოდ ხელოვნურად. ძირითადად ასტატის იზოტოპს მიიღებენ ლითონური ბისმუტის ან თორიუმის მაღალი ენერგიის α-ნაწილაკებით დასხივებით და ასტატის შემდგომი გამოყოფით ექსტრაციით, ქრომატოგრაფიით ან დისტილაციით.

ფიზიკური თვისებები

შესასწავლად მისი მცირე რაოდენობით ხელმისაწვდომლობის გამო, ამ ნივთიერების ფიზიკური თვისებები ცუდადაა შესწავლილი და, როგორც წესი აგებულია უფრო ხელმისაწვდომი ელემენტების ანალოგიაზე.

ასტატი — მყარი მოლურჯო-მოშავო ფერის ნივთიერებაა, გარეგნულად ჰგავს იოდს. მისთვის დამახასიათებელია არალითონების (ჰალოგენების) და ლითონების (პოლონიუმი, ტყვია და სხვა) თვისებები. როგორც იოდი, ასტატი კარგად იხსნება ორგანულ გამხსნელებში და მათი კარგად ექსტრაგირდება. აქროლადობით იოდს ცოტათი ჩამოუვარდება. თუმცა ადვილად ორთქლდება. დნობის ტემპერატურაა 302 °C, დუღილის (აორთქლების) 337 °C.

ქიმიური თვისებები

ჰალოგენი. ასტატი დაჟანგვის დადებით ხარისხში წარმოქმნის ჟანგბადშემცველ ფორმას, რომელსაც პირობითად აღნიშნავენ როგორც At^τ+ (ასტატ-ტაუ-პლუს).

ასტატის წყლის ხსნარზე წყალბადით ქმედებით რეაქციის მომენტში წარმოიქმნება აირადი ასტატწყალბადი HAt. ასტატი წყლის ხსნარში აღდგება SO₂ და იჟანგება Br₂. ასტატს, როგორც ლითონს, გარს აკრავს მარილმჟავის ხსნარები გოგირდწყალბადი (H₂S). ძევდება ხსნარიდან თუთიის მიერ (ლითონის თვისება).

ცნობილია ასტატის ჰალოგენებშორისი შენაერთი — ასტატის იოდიდი AtI და ასტატის ბრომიდი AtBr. ასევე იქნქ მიღებული ასტატწყალბადი HAt.

მაგრამ წყალბადისა და ასტატის ერთნაირი ელექტროუარყოფითობის გამო ასტატწყალბადი უკიდურესად არამდგრადია, ხოლო წყალხსნარებში არსებობს არა მარტო პროტონები, არამედ იონებიც At⁺, რაც არ აქვთ სხვა ჰალოგენწყალბად მჟავეებს.

ასტატი ლითონებთან წარმოქმნის შენაერთებს, რომლებიც ამჟღავნებენ −1 დაჟანგვის ხარისხს, როგორც ყველა დანარჩენი ჰალოგენები (NaAt-ს, მაგალითად, ეწოდება ნატრიუმის ასტატიდი). სხვა ჰალოგენების მსგავსად ასტატიდს შეუძლია ჩაანაცვლოს წყალბადი მეთანის მოლეკულაში ტეტრაასტატმეთანის წარმოქმნამდე CAt₄. ამასთან პირველად წარმოიქმნება ასტატმეთანი, დიასტატმეთანი, ასტატოფორმები.

გამოყენება

მეტად პერსპექტიულია ფარისებრი ჯირკვლების დაავადებების სამკურნალოდ ²¹¹At. არის ცნობები, რომ ასტატის α-ნაწილაკების რადიობიოლოგიური ქმედება ფარისებრ ჯირკვლებზე 2,8-ჯერ უფრო ძლიერია იოდ-131-ის β-ნაწილაკზე. ამასთან გასათვალისწინებელია, რომ როდანიდის იონის დახმარებით საიმედოდ შეიძლება ასტატის ორგანიზმიდან გამოყვანა.

ბიოლოგიური როლი

იოდის მსგავსად, ასტატი ტოქსიკურია. ორგანიზმში მოხვედრისას კონცენტრირდება ღვიძლში. როგორც იოდი, ასტატი ასევე გროვდება ფარისებრ ჯირკვლებში. ასტატის α-გამოსხივება აზიანებს ახლომდებარე ქსოვილებს, შლის მათ ფუნქციებს პერსპექტივაში კი — წარმოქმნის სიმსივნეს. ამას გარდა, ასტატის ნაწილობრივ კონცენტრაცია შეიმჩნევა სარძევე ჯირკვლებში.

იზოტოპები

  ასტატის იზოტოპები.

2003 წლისათვის ცნობილი იყო ასტატის 33 იზოტოპი, ასევე 23 მეტასტაბილური აღგზნებულ მდგომარეობაში მყოფი ასტატის ბირთვი. ყველა ისინი რადიოაქტიურია. მათ შორის ყველაზე მდგრადია ( ²⁰⁷At-დან ²¹¹At-მდე) ისინი რომლებსაც ნახევარდაშლის პერიოდი ერთ საათზე მეტი (შედარებით სტაბილურია ²¹⁰At, T_1/2=8,1 საათი); თუმცა სამი ბუნებრივი იზოტოპის ნახევარდაშლის პერიოდი არ აღემატება წუთს.

გამოყენება და სიფრთხილის ზომები

211At-ის შემცველი რამდენიმე მოლეკულა და მათი ექსპერიმენტული გამოყენება

აგენტის აპლიკაციები

[211 At]astatine-tellurium colloids განყოფილების სიმსივნეები

6-[211At]astato-2-methyl-1,4-naphtaquinol diphosphate ადენოკარცინომა

211 At- მარკირებული მეთილენის ლურჯი მელანომა

მეტა-[211At]astatobenzyl გუანიდინის ნეიროენდოკრინული სიმსივნეები

5-[211At]astato-2'-დეოქსიურიდინი სხვადასხვა

211At-ის მარკირებული ბიოტინის კონიუგატები სხვადასხვა წინასწარ დამიზნება

211At-ის მარკირებული ოქტრეოტიდი სომატოსტატინის რეცეპტორი

211At-ის მარკირებული მონოკლონური ანტისხეულები და ფრაგმენტები სხვადასხვა

211At-ის მარკირებული ბიფოსფონატები ძვლის მეტასტაზები

ახლად ჩამოყალიბებული ატატინ-211 არის ბირთვული მედიცინის მიმდინარე კვლევის საგანი. ის სწრაფად უნდა იქნას გამოყენებული, რადგან იშლება ნახევარგამოყოფის პერიოდით 7,2 საათი; ეს საკმარისია იმისათვის, რომ დაუშვას მრავალსაფეხურიანი მარკირების სტრატეგიები. ასტატინ-211-ს აქვს ალფა-ნაწილაკების მიზანმიმართული თერაპიის პოტენციალი, რადგან ის იშლება ან ალფა ნაწილაკების ემისიით (ბისმუტ-207-მდე),  ან ელექტრონის დაჭერით (ძალიან ხანმოკლე ნუკლიდამდე, პოლონიუმ-211-მდე, რომელიც განიცდის შემდგომ ალფა დაშლას), ძალიან სწრაფად აღწევს თავის სტაბილურ შვილიშვილს ტყვია-207. პოლონიუმის რენტგენის სხივები, რომლებიც გამოსხივებულია ელექტრონის დაჭერის განშტოების შედეგად, 77-92 კევ დიაპაზონში, საშუალებას აძლევს ატატინის თვალყურის დევნებას ცხოველებში და პაციენტებში. მიუხედავად იმისა, რომ ასტატინ-210-ს აქვს ოდნავ გრძელი ნახევარგამოყოფის პერიოდი, ის სრულიად უვარგისია, რადგან ჩვეულებრივ განიცდის ბეტა-პლუს დაშლას უკიდურესად ტოქსიკურ პოლონიუმ-210-მდე.

ძირითადი სამკურნალო განსხვავება ატატინ-211-სა და იოდ-131-ს შორის (რადიოაქტიური იოდის იზოტოპი, რომელიც ასევე გამოიყენება მედიცინაში) არის ის, რომ იოდი-131 ასხივებს მაღალი ენერგიის ბეტა ნაწილაკებს, ხოლო ატატინი - არა. ბეტა ნაწილაკებს აქვთ ბევრად უფრო დიდი შეღწევის ძალა ქსოვილებში, ვიდრე ბევრად მძიმე ალფა ნაწილაკებს. ასტატინ-211-ის მიერ გამოთავისუფლებულ საშუალო ალფა ნაწილაკს შეუძლია 70 მკმ-მდე იმოგზაუროს მიმდებარე ქსოვილებში; საშუალო ენერგიის ბეტა ნაწილაკს, რომელიც გამოყოფს იოდი-131-ს, შეუძლია იმოგზაუროს 30-ჯერ უფრო შორს, დაახლოებით 2 მმ-მდე. ალფა გამოსხივების ხანმოკლე ნახევარგამოყოფის პერიოდი და ქსოვილებში შეღწევადობის შეზღუდული ძალა გვთავაზობს უპირატესობებს იმ სიტუაციებში, როდესაც "სიმსივნური დატვირთვა დაბალია და/ან ავთვისებიანი უჯრედების პოპულაციები განლაგებულია არსებით ნორმალურ ქსოვილებთან ახლოს."  მნიშვნელოვანი ავადობა უჯრედულ კულტურაში ადამიანის კიბოს მოდელები მიღწეულია უჯრედზე შეკრული ერთიდან ათამდე ატატინ-211 ატომით.

ასტატინი ... საცოდავია გასაკეთებელი და ჯოჯოხეთი მუშაობა.

პ დურბინი, ადამიანის რადიაციის კვლევები: ადრეული წლების გახსენება, 1995 წ

კიბოს სამკურნალოდ ატატინზე დაფუძნებული რადიოფარმაცევტული საშუალებების შემუშავებისას წარმოიშვა რამდენიმე დაბრკოლება. მეორე მსოფლიო ომმა შეაჩერა კვლევა დაახლოებით ათწლეულით. ადრეული ექსპერიმენტების შედეგებმა აჩვენა, რომ კიბოს სელექციური გადამზიდავი უნდა შემუშავებულიყო და მხოლოდ 1970-იან წლებში გახდა ხელმისაწვდომი მონოკლონური ანტისხეულები ამ მიზნით. იოდისგან განსხვავებით, ასტატინი ავლენს დეჰალოგენაციის ტენდენციას მოლეკულური მატარებლებისგან, როგორიცაა ეს, განსაკუთრებით sp3 ნახშირბადის ადგილებში[n] (ნაკლებად sp2 ადგილებიდან). სხეულში დაგროვილი და შენარჩუნებული ატატინის ტოქსიკურობის გათვალისწინებით, ეს ხაზს უსვამს აუცილებლობას, რომ ის დარჩეს მის მასპინძელ მოლეკულაზე. მიუხედავად იმისა, რომ ასტატინის მატარებლები, რომლებიც ნელა მეტაბოლიზდება, შეიძლება შეფასდეს მათი ეფექტურობით, უფრო სწრაფად მეტაბოლიზებული მატარებლები რჩება მნიშვნელოვან დაბრკოლებად ატატინის შეფასებისთვის ბირთვულ მედიცინაში. ეტიკეტირების ქიმიისა და მატარებელი მოლეკულების ასტატინით გამოწვეული რადიოლიზის ეფექტის შერბილება კიდევ ერთი სფეროა, რომელიც შემდგომ განვითარებას მოითხოვს. ატატინის პრაქტიკული გამოყენება, როგორც კიბოს სამკურნალო საშუალება, პოტენციურად შესაფერისი იქნება პაციენტთა "გამაოგნებელი" რაოდენობისთვის; ატატინის წარმოება იმ რაოდენობით, რაც საჭირო იქნებოდა, პრობლემად რჩება.

ცხოველებზე ჩატარებულმა კვლევებმა აჩვენა, რომ ასტატინი, იოდის მსგავსად - თუმცა უფრო მცირე ზომით, შესაძლოა მისი ოდნავ მეტალური ბუნების გამო 110 - უპირატესად (და საშიშად) კონცენტრირებულია ფარისებრ ჯირკვალში. იოდისგან განსხვავებით, ატატინი ასევე ავლენს მიდრეკილებას ფილტვებისა და ელენთა მიერ შეწოვისკენ, შესაძლოა ორგანიზმში At--დან At+-მდე დაჟანგვის გამო. რადიოკოლოიდის სახით მიღების შემთხვევაში ის ღვიძლში კონცენტრირდება. ვირთხებსა და მაიმუნებზე ჩატარებული ექსპერიმენტები ვარაუდობს, რომ ატატინი-211 უფრო დიდ ზიანს აყენებს ფარისებრ ჯირკვალს, ვიდრე იოდ-131, ნუკლიდის განმეორებითი ინექციით, რაც იწვევს ჯირკვლის ნეკროზს და უჯრედულ დისპლაზიას. ადრეულმა კვლევამ აჩვენა, რომ ატატინის ინექცია მდედრ მღრღნელებში იწვევდა მორფოლოგიურ ცვლილებებს მკერდის ქსოვილში; ეს დასკვნა საკამათო რჩებოდა მრავალი წლის განმავლობაში. მოგვიანებით მიღწეული იქნა ზოგადი შეთანხმება, რომ ეს სავარაუდოდ გამოწვეული იყო სარძევე ჯირკვლის ქსოვილის დასხივების ეფექტთან ერთად საკვერცხეების დასხივების გამო ჰორმონალურ ცვლილებებთან ერთად. ატატინის კვალი რაოდენობით უსაფრთხოდ დამუშავება შესაძლებელია კვამლის გამწოვებში, თუ ისინი კარგად არის აერირებული; ელემენტის ბიოლოგიური ათვისება თავიდან უნდა იქნას აცილებული.

იხ.ვიდეო - The world's rarest element - Astatine #shorts