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

История открытия:

Предсказан (как «эка-иод») Д. И. Менделеевым в 1898 году. «... при открытии галоида Х с атомным весом, большим, чем йод, он все же будет образовывать КХ, КХО3 и т. п., что его водородное соединение НХ будет газообразным, очень непрочной кислотой, что атомный вес будет …215»
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 годах изотопы астата были обнаружены в составе природных радиоактивных рядов.
Название Астат (Astatium) произведено от греч. слова (astatoz ) означающего "неустойчивый".

Получение:

Короткоживущие радионуклиды астата (215 At, 218 At и 219 At) образуются при радиоактивном распаде 235 U и 238 U, этим обусловлено постоянное присутствие следов астата в природе (~ 1 г). В основном изотопы астата получают облучением металлических висмута или тория a -частицами высокой энергии с последующим отделением астата соосаждением, экстракцией, хроматографией или дистилляцией. Массовое число наиболее стабильного из известных изотопов равно 210.

Физические свойства:

Из-за сильной радиоактивности его не удаётся получить в макроскопических количествах, достаточных для глубокого изучения свойств. По расчетам простое вещество астат при обычных условиях - нестабильные кристаллы тёмно-синего цвета, состоящие не из молекул At 2 , а из отдельных атомов. Температура плавления около 230-240°C, кипения (возгонки) - 309°С.

Химические свойства:

По химическим свойствам астат близок как к иоду (проявляет свойства галогенов), так и к полонию (свойства металла).
Астат в водном растворе восстанавливается диоксидом серы; как и металлы, он осаждается даже из сильнокислых растворов сероводородом, вытесняется из сернокислых растворов цинком.
Как и все галогены (кроме фтора), астат образует нерастворимую соль AgAt (астатид серебра). Он способен окисляться до состояния At(V), как и иод (например, соль AgAtO 3 идентична по свойствам AgIO 3). Астат реагирует с бромом и иодом, при этом образуются межгалогенные соединения - иодид астата AtI и бромид астата AtBr.
При действии на водный раствор астата водородом в момент реакции образуется газообразный астатоводород HAt, вещество крайне неустойчивое.

Применение:

Неустойчивость астата делает применение его соединений проблематичным, тем не менее изучалось возможность использования различных изотопов этого элемента для борьбы с онкологическими заболеваниями. См. также: Астат // Википедия. . Дата обновления: 02.05.2018. URL: https://ru.wikipedia.org/?oldid=92423599 (дата обращения: 02.08.2018).
Открытие элементов и происхождение их названий.

Астат – пятый галоген – наименее распространенный элемент на нашей планете, если, конечно, не считать трансурановые элементы. Приблизительный расчет показывает, что во всей земной коре содержится лишь около 30 г астата, и эта оценка – самая оптимистическая. У элемента №85 стабильных изотопов нет, а самый долгоживущий радиоактивный изотоп имеет период полураспада 8,3 часа, т.е. от полученного утром астата к вечеру не остается и половины.

Таким образом, в названии астата – а по-гречески αστατος значит «неустойчивый» – удачно отражена природа этого элемента. Чем же тогда может быть интересен астат и стоит ли заниматься его изучением? Стоит, ибо астат (так же, как прометий , технеций и франций) в полном смысле слова создан человеком, и изучение этого элемента дает много поучительного – прежде всего для познания закономерностей в изменении свойств элементов периодической системы. Проявляя в одних случаях металлические свойства, а в других – неметаллические, астат представляет собой один из наиболее своеобразных элементов.

До 1962 г. в русской химической литературе этот элемент называли астатином, а теперь за ним закрепилось название «астат», и это, видимо, правильно: ни в греческом, ни в латинском названии этого элемента (по-латыни astatium) нет суффикса «ин».

Поиски экаиода

Д. И, Менделеев именовал последний галоген не только экаиодом, но и галоидом X. Он писал в 1898 г.: «Можно, например, сказать, что при открытии галоида X с атомным весом, большим, чем иод, он все же будет образовывать KX, KXO 3 и т.п., что его водородное соединение будет газообразной, очень непрочной кислотой, что атомный весь будет... около 215».

В 1920 г. немецкий химик Э. Вагнер вновь привлек внимание к все еще гипотетическому пятому члену группы галогенов, утверждая, что этот элемент должен быть радиоактивным.

Тогда и начались интенсивные поиски элемента №85 в природных объектах.

В предположениях о свойствах 85-го элемента химики исходили из местоположения его в периодической системе и из данных о свойствах соседей этого элемента по таблице Менделеева. Рассматривая свойства других членов группы галогенов, легко заметить следующую закономерность: фтор и хлор – газы, бром – уже жидкость, а иод – твердое вещество, проявляющее, хотя и в малой степени, свойства металлов. Экаиод – самый тяжелый галоген. Очевидно, он должен быть еще более металлоподобен, нежели иод, и, обладая многими свойствами галогенов, так или иначе похож и на своего соседа слева – полоний... Вместе с другими галогенами экаиод, по-видимому, должен находиться в воде морей, океанов, буровых скважин. Его пытались, подобно иоду, искать в морских водорослях, рассолах и т.п. Английский химик И. Фриенд пытался найти нынешние астат и франций в водах Мертвого моря, в которых, как было известно, и галогенов, и щелочных металлов более чем достаточно. Для извлечения экаиода из раствора хлоридов осаждалось хлористое серебро; Фриенд полагал, что осадок увлечет за собой и следы 85-го элемента. Однако ни рентгеноспектральный анализ, ни масс-спектрометрия не дали положительного результата.

В 1932 г. химики Политехнического института штата Алабама (США) во главе с Ф. Аллисоном сообщили, что ими из монацитового песка выделен продукт, в котором содержится около 0,000002 г одного из соединений элемента №85. В честь своего штата они назвали его «алабамий» и описали даже его соединение с водородом и кислородсодержащие кислоты. Название «алабамий» для 85-го элемента фигурировало в учебниках и справочниках по химии до 1947 г.

Однако уже вскоре после этого сообщения у нескольких ученых возникли сомнения в достоверности открытия Аллисона. Свойства алабамия резко расходились с предсказаниями периодического закона. Кроме того, к этому времени стало ясно, что все элементы тяжелее висмута не имеют стабильных изотопов. Допустив же стабильность элемента №85, наука оказалась бы перед необъяснимой аномалией. Ну, а если элемент №85 не стабилен, тогда на Земле его можно обнаружить лишь в двух случаях: если у него есть изотоп с периодом полураспада больше возраста Земли или если его изотопы образуются при распаде долгоживущих радиоактивных элементов.

Предположение, что элемент №85 может быть продуктом радиоактивного распада других элементов, стало отправной точкой для другой большой группы исследователей, занимавшихся поисками экаиода. Первым в этой группе следует назвать известного немецкого радиохимика Отто Гана, который еще в 1926 г. предположил возможность образования изотопов 85-го элемента при бета-распаде полония.

За 19 лет, с 1925 по 1943 г., в периодической печати появилось по меньшей мере полдюжины сообщений об открытии экаиода. Ему приписывали определенные химические свойства, присваивали звучные названия: гельвеций (в честь Швейцарии), англогельвеций (в честь Англии и Швейцарии), дакин (от названия древней страны даков в Средней Европе), лептин (в переводе с греческого «слабый», «шаткий», «обездоленный») и т.д. Однако первое достоверное сообщение об открытии и идентификации элемента №85 сделали физики, занятые синтезом новых элементов.

На циклотроне Калифорнийского университета Д. Корсон, К. Мак-Кензи и Э. Сегре облучили альфа-частицами мишень из висмута. Энергия частиц составляла 21 МэВ, и ядерная реакция получения элемента №85 была такова:

209 83 Bi + 4 2 He → 211 85 At + 2 1 0 n .

Новый синтетический элемент получил название лишь после войны, в 1947 г. Но еще раньше, в 1943 г., было доказано, что изотопы астата образуются во всех трех рядах радиоактивного распада. Следовательно, астат есть в природе.

Астат в природе

Астат в природе первыми нашли австрийские химики Б. Карлик и Т. Бернерт. Изучая радиоактивность дочерних продуктов радона, они обнаружили, что незначительная часть радия-А (так называли тогда, да и сейчас еще называют, изотоп 218 Po) распадается двояко (так называемая радиоактивная вилка):

В свежевыделенном образце RaA наряду с альфа-частицами, порождаемыми полонием-218, были зарегистрированы и альфа-частицы с иными характеристиками. Как раз такие частицы могли, по теоретическим оценкам, испускать ядра изотопа 218 85.

Позже в других опытах были обнаружены короткожи-вущие изотопы 215 At, 216 At и 217 At. А в 1953 г. американские радиохимики Э. Хайд и А. Гиорсо химическим путем выделили изотоп 219 At из франция-223. Это единственный случай химической идентификации изотопа астата из имеющегося в природе изотопа. Намного проще и удобней получать астат искусственным путем.

Обнаружить, выделить, узнать

Приведенную выше реакцию облучения висмуса альфа-частицами можно использовать и для синтеза других изотопов астата. Достаточно повысить энергию бомбардирующих частиц до 30 МэВ, как пойдет реакция с вылетом трех нейтронов и вместо астата-211 образуется астат-210. Чем выше энергия альфа-частиц, тем больше образуется вторичных нейтронов и тем меньше, следовательно, массовое число образующегося изотопа. В качестве мишеней для облучения используют металлический висмут или его окись, которые наплавляют или напыляют на алюминиевую или медную подложку.

Рис. 6.

Другой метод синтеза астата состоит в облучении ускоренными ионами углерода мишени из золота. В этом случае происходит, в частности, такая реакция:

197 79 Au + 12 6 C → 205 85 At + 4 1 0 n .

Для выделения образующегося астата из висмутовых или золотых мишеней используют достаточно высокую летучесть астата – он же все-таки галоген! Дистилляция происходит в токе азота или в вакууме при нагревании мишени до 300...600°C. Астат конденсируется на поверхности стеклянной ловушки, охлаждаемой жидким азотом или сухим льдом.

Еще один способ получения астата основан на реакциях расщепления ядер урана или тория при облучении их альфа-частицами или протонами высоких энергий. Так, например, при облучении 1 г металлического тория протонами с энергией 680 МэВ на синхроциклотроне Объединенного института ядерных исследований в Дубне получается около 20 микрокюри (иначе 3·10 13 атомов) астата. Однако в этом случае гораздо труднее выделить астат из сложной смеси элементов. Эту нелегкую проблему сумела решить группа радиохимиков из Дубны во главе с В.А. Халкиным.

Сейчас известно уже 20 изотопов астата с массовыми числами от 200 до 219. Самый долгоживущий из них – изотоп 210 At (период полураспада 8,3 часа), а самый короткоживущий – 214 At (2·10 –6 секунды).

Поскольку астат не может быть получен в весомых количествах, его физические и химические свойства изучены неполно, а физико-химические константы чаще всего рассчитываются по аналогии с более доступными соседями по периодической системе. В частности, вычислены температуры плавления и кипения астата – 411 и 299°C, т.е. астат, как и иод, должен легче возгоняться, чем плавиться.

Все исследования по химии астата проводились с ультрамалыми количествами этого элемента, порядка 10 –9 ...10 –13 г на литр растворителя. И дело даже не в том, что нельзя получить более концентрированные растворы. Если бы их и удалось получить, работать с ними было бы крайне сложно. Альфа-излучение астата приводит к радиолизу растворов, сильному их разогреву и образованию больших количеств побочных продуктов.

И все же, несмотря на все эти трудности, несмотря на то, что количество атомов астата в растворе сравнимо со случайными (хотя и тщательно избегаемыми) загрязнениями, в изучении химических свойств астата достигнуты определенные успехи. Установлено, что астат может существовать в шести валентных состояниях – от 1 – до 7+. В этом он проявляет себя как типичный аналог иода. Как и иод, он хорошо растворяется в большинстве органических растворителей, но зато легче, чем иод, приобретает положительный электрический заряд.

Получены и изучены свойства ряда межгалогенных соединений астата, например AtBr, AtI, CsAtI 2 .

Попытка с годными средствами

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 211 At для лечения заболеваний щитовидной железы более выгодно, чем радиоактивный 131 I.

Астат-211 испускает лишь альфа-лучи – весьма энергичные на небольших расстояниях, но не способные уйти далеко. В итоге они действуют лишь на щитовидную железу, не затрагивая соседнюю – паращитовидную. Радиобиологическое действие альфа-частиц астата на щитовидную железу в 2,8 раза сильнее, чем бета-частиц, излучаемых иодом-131. Это говорит о том, что в качестве терапевтического средства при лечении щитовидной железы астат весьма перспективен. Найдено и надежное средство выведения астата из организма. Роданид-ион блокирует накопление астата в щитовидной железе, образуя с ним прочный комплекс. Так что элемент №85 уже нельзя назвать практически бесполезным.

Краткая характеристика

АСТАТ (лат. Astatium), - один из важнейших радиоактивных химических элементов в природе. Он относится к VII группе периодической системы Менделеева. Атомный номер - 85.

У астата нет стабильных изотопов. Радиоактивных изотопов астата, открытых к данному времени около 20, все они очень неустойчивы. Наиболее долгоживущий 210 At имеет период полураспада T 1/2 8,3 ч. Именно по этой причине в земном поверхностном слое (1,6 км), как показали расчеты, содержится 69мг астата-218. Это очень мало.

История открытия

Открытие астата, как и многих других элементов периодической системы было случайным. Долгое время неоднократные попытки ученых разных стран открыть элемент № 85 всевозможными химическими и физическими способами в природных объектах были неудачны.

Лишь сравнительно недавно, в 1940 Э. Сегре, Т. Корсон и У. Мак-Кензи получили в Беркли (США) первый изотоп 211 At, бомбардируя висмут a–частицами, ускоренными на циклотроне.

Астат получил свое название от греческого astatos, что в переводе означает - неустойчивый. Однако к такому короткому ударному названию, подобно галогенам, пришли сравнительно недавно, а ранее его называли астатий, или астатин.

Только после искусственного получения астата в 1940 году было установлено, что 215 At, 216 At, 218 At и 219 At - 4 его изотопа образуются в очень маловероятных ответвлениях трех природных рядов радиоактивного распада урана и тория (5 * 10 -5 - 0,02%).

Свойства

Физические свойства

Как чистый металл астат обладает уникальным свойством – возгоняется в молекулярной форме из водных растворов, такой способности нет ни у одного из известных элементов.

Астат легко испаряется как в обычных условиях, так и в вакууме. А также хорошо адсорбируется на металлах - Ag, Au, Pt.

Именно благодаря этим свойствам удается выделить астат из продуктов облучения висмута. Этого добиваются путем их вакуумной дистилляции с поглощением астата серебром или платиной (до 85%).

Химические свойства.

По своим химическим свойствам астат близок как к иоду, так и к полонию. Таким образом химические свойства астата очень интересны и своеобразны, т. к. он одновременно проявляет свойства металла и неметалла (галогена). Это объясняется положением астата в периодической системе Менделеева. С одной стороны он относится к группе галогенов, и в то же время он является наиболее тяжелым из них, приобретая “металлические” свойства.

Астат осаждается сероводородом даже из сильно кислых растворов, как и типичные металлы, вытесняется цинком из сернокислых растворов. Осаждается на катоде при электролизе.

Астат, подобно хлору дает с серебром нерастворимое астатинистое серебро AgAt; подобно иоду окисляется до 5-валентного состояния (соль AgAtO 3 аналогична AgJO 3), но главное отличие астата от йода – радиоактивность. Присутствие астата определяют по характерному a -излучению.

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.