Astat

Astat (aus dem griechischen: astatos = unbeständig), chemisches Symbol At, Ordnungszahl 85, ist ein radioaktives, nichtmetallisches chemisches Element aus der Gruppe der Halogene.

Astat ist in der Natur das am seltensten anzutreffende Element (geschätzte 0,0000000000000000000000003 Gewichtsprozent der Erdkruste) , was insbesondere in der Instabilität der Astat-Atome begründet ist. Entsprechend rar sind daher auch die Kenntnisse über das Element selbst sowie über die Astat-Verbindungen.

Eine Probe reinen Astats konnte nie hergestellt werden, da jedes Präparat durch die Wärme ihrer eigenen Radioaktivität sofort verdampfen würde.Dennoch gibt es seit einiger Zeit einige Ansätze, Astat zur Strahlensterapie bei bestimmten Tumorarten und in der Schilddrüsendiagnostik einzusetzten.

Die Eigenschaften des reinen Astats sind nicht mit Sicherheit bekannt. Viele von ihnen basieren auf der Position des Elements im Periodensystem als schwereres Analogon von Iod und als Mitglied der Halogene.

Astat hat wahrscheinlich ein dunkles oder glänzendes Aussehen und kann ein Halbleiter oder möglicherweise ein Metall sein. Es hat wahrscheinlich einen höheren Schmelzpunkt als Iod. Chemisch sind mehrere anionische Astat-Varianten bekannt und die meisten dieser Verbindungen ähneln denen von Jod. Astat zeigt ein gewisses metallisches Verhalten, einschließlich der Fähigkeit, in wässriger Lösung - im Gegensatz zu den leichteren Halogenen - ein stabiles einatomiges Kation At⁺ zu bilden.

Übersicht: Allgemeine Daten zum Astat

Bezeichnung:Astat Symbol:At Ordnungszahl:85 Atommasse:209,987146832 u Periodensystem-Stellung:17. Gruppe, 7. Hauptgruppe, 6. Periode Gruppen-Zugehörigkeit:Halogene Entdeckung:1940 Bedeutung des Namens:Griechisch: unbeständig Historische Bezeichnungen:Helvetium, Anglohelvetium, Alabamin, Dakin (verworfene Vorschläge); Eka-Iod Irdisches Vorkommen:Gilt als seltenstes natürliches chemisches Element. Englischer Name:Astatine CAS-Nummer:7440-68-8 InChI-Key:RYXHOMYVWAEKHL-UHFFFAOYSA-N

Das Astat-Atom

Das At-Atom - und damit das chemische Element Astat - ist eindeutig durch die 85 positiv geladenen Protonen im Atomkern definiert. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Astat-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Astat-Isotope bzw. Astat-Nuklide zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Elektronenkonfiguration

Symbol	OZ	Kurzform
At	85	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵

Langform:

1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	6s	6p	6d	6f
2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10		2	5

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Astat-Atom zu trennen.

1. IE:

9,31751(8) eV

2. IE:

20 eV

3. IE:

29 eV

4. IE:

41 eV

5. IE:

51 eV

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Astat-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
95730	17493	16785	14214

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p_1/2	3p_3/2	3d_3/2	3d_5/2
4317	4008	3426	2909	2787

NI	NII	NIII	NIV	NV	NVI	NVII
4s	4p_1/2	4p_3/2	4d_3/2	4d_5/2	4f_5/2	4f_7/2
1042	886	740	533	507	210	210

OI	OII	OIII	OIV	OV
5s	5p_1/2	5p_3/2	5d_3/2	5d_5/2
195	148	115	40	40

Weitere Daten

Kovalente Radien:150 pm (nach Cordero et al.)
147 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
138 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
138 pm (in Dreifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.) Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:32,94 cm³ mol^-1 (At₂) Fluoreszenz-Ausbeute:ω_K: 0,966; ω_L1: 0,138; ω_L2: 0,438; ω_L3: 0,374 Coster-Kronig-Übergänge:F₁₂: 0,057; F₁₃: 0,62; F₂₃: 0,113

Chemische Daten

Elektronegativität:2,20 nach Pauling
2,60 nach AllenElektronaffinität:2,41578(7) eV bzw. 233,0865 kJ mol^-1Oxidationsstufen:- 1, + 1 + 3, + 5, + 7

Material- und physikalische Eigenschaften des Astats

Die nachfolgende Tabelle führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des elementaren Astats auf. Soweit nicht anders vermerkt beziehen sich die Werte auf At-210.

Schmelzpunkt:302 °C Schmelzenthalpie (molar):23,8 kJ mol^-1 Siedepunkt:337 °C Verdampfungsenthalpie:54,39 kJ mol^-1 Thermische Leitfähigkeit:1,7 W m^-1 K^-1 Dichte:6,35 g cm^-3 (At₂) Kristallstruktur:Kubisch-flächenzentriert - fcc

Literatur und Quellen

[1] - D. R. Corson, K. R. MacKenzie, E. Segre:
Artificially Radioactive Element 85.
In: Physical Review, 1940, DOI 10.1103/PhysRev.58.672.

[2] - Alice Leigh-Smith, Walter Minder:
Experimental Evidence of the Existence of Element 85 in the Thorium Family.
In: Nature, 1942, DOI 10.1038/150767a0.

[3] - Stephen J. Hawkes:
Polonium and Astatine Are Not Semimetals.
In: Journal of Chemical Education, 2010, DOI 10.1021/ed100308w.

[4] - Andreas Hermann, Roald Hoffmann, and N. W. Ashcroft:
Condensed Astatine: Monatomic and Metallic.
In: Physical Review Letters, 2013, DOI 10.1103/PhysRevLett.111.116404.

[5] - David Teze et al.:
Targeted radionuclide therapy with astatine-211: Oxidative dehalogenation of astatobenzoate conjugates.
In: Scientific Reports, 2017, DOI 10.1038/s41598-017-02614-2.

[6] - David Leimbach, Julia Karls, Yangyang Guo et al.:
The electron affinity of astatine.
In: Nature Communications, 2020, DOI 10.1038/s41467-020-17599-2, open access.

Kategorie: Chemische Elemente

Letzte Änderung am 27.02.2021.

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