همانطور که در جدول تناوبی عناصر پیش می‌رویم، به عنصر جالبی به نام استاتین می‌رسیم. این عنصر با نماد شیمیایی “At” شناخته می‌شود و عدد اتمی آن ۸۵ است. یعنی هر اتم استاتین، ۸۵ پروتون در هسته خود دارد.
استاتین یکی از عناصر نادر و رادیواکتیو است. رادیواکتیو بودن به این معناست که اتم‌های آن به مرور زمان تجزیه می‌شوند و از خود پرتو ساطع می‌کنند. به همین دلیل، این عنصر در طبیعت بسیار کمیاب است و معمولاً در آزمایشگاه و به صورت مصنوعی ساخته می‌شود.
یکی از ویژگی‌های مهم استاتین، ناپایداری آن است. به این معنی که اگر مقدار کمی از آن را داشته باشیم، به سرعت تجزیه شده و به عناصر دیگر تبدیل می‌شود. به دلیل همین ناپایداری و پرتوزایی، مطالعه و کار با این عنصر بسیار دشوار و نیازمند رعایت نکات ایمنی ویژه است.
از لحاظ ظاهری، اگر بتوانیم آن را ببینیم، احتمالاً فلزی جامد و تیره رنگ خواهد بود. اما در عمل، به دلیل سرعت بالای فروپاشی، مشاهده و بررسی خصوصیات فیزیکی آن تقریباً غیرممکن است.
با وجود تمام این چالش‌ها، دانشمندان به کاربردهای احتمالی استاتین، به ویژه در حوزه پزشکی و درمان برخی بیماری‌ها، فکر می‌کنند. تحقیقات در این زمینه همچنان ادامه دارد.
استاتین که با نماد شیمیایی At و عدد اتمی ۸۵ نشان داده می‌شود، یکی از عنصرهای جدول تناوبی است. این عنصر در گروه شبه‌فلزها قرار دارد. در ادامه، اطلاعات بیشتری درباره این عنصر در اختیار شما قرار می‌گیرد.
استاتین چیست؟
استاتین، کمیاب‌ترین عنصر روی کره زمین است و کل مقدار موجود آن در سراسر جهان تنها حدود ۳۰ گرم تخمین زده می‌شود. این عنصر، جسمی جامد و سیاهرنگ است که خاصیت پرتوزایی دارد و در جدول تناوبی عناصر، در گروه هفدهم و دوره هفتم جای گرفته است. عناصر گروه هفدهم به هالوژن‌ها معروف هستند و استاتین، سنگین‌ترین عضو این خانواده به شمار می‌رود. همچنین نقطه ذوب و انجماد آن از دیگر هالوژن‌های سبک‌تر بیشتر است. طولانی‌ترین عمر در میان ایزوتوپ‌های استاتین، مربوط به ایزوتوپ At-۲۱۰ است که نیمه‌عمر آن تنها ۸٫۱ ساعت می‌باشد.
شناسنامه استاتین
عدد اتمی: ۸۵
جرم اتمی: ۲۱۰
دمای ذوب: ۳۰۲ درجه سانتی‌گراد
دمای جوش: ۳۳۷ درجه سانتی‌گراد
شعاع اتمی: ۱.۴۳ آنگستروم
ظرفیت شیمیایی: ۷
رنگ: فلزی
حالت در دمای اتاق: جامد
نام گروه: ۱۷
انرژی مورد نیاز برای جدا کردن الکترون: ۹۲۶ کیلوژول بر مول
آرایش الکترونی: Xe4f¹⁴4d¹⁰5s²5p⁵
میزان تمایل به جذب الکترون: ۲.۲
حالت‌های اکسایش: ±۱، ۳، ۵، ۷
دوره تناوب: ۶
تاریخچه استاتین
عنصر استاتین در سال ۱۹۴۰ میلادی توسط سه شیمیدان آمریکایی به نام‌های امیلیو گینو سگر، کنت روس مکنزی و دیل ریموند کارسون در دانشگاه کالیفرنیا در برکلی شناسایی شد. این عنصر، رادیواکتیو است و به صورت خالص و آزاد در طبیعت یافت نمی‌شود. در عوض، معمولاً همراه با ایزوتوپ‌های اورانیوم و توریم در طبیعت وجود دارد.
با وجود رادیواکتیو بودن، از استاتین در رآکتورهای هسته‌ای استفاده نمی‌کنند. استاتین-۲۱۷ با اورانیوم-۲۳۳ و نپتونیوم-۲۳۹ در تعادل است و از برهم‌کنش توریم و اورانیوم با نوترون‌های طبیعی به دست می‌آید. یکی از ترکیب‌های شناخته‌شدهٔ استاتین، هیدرید استاتین (به لاتین: HAt) است. این ترکیب فقط با یک اتم هیدروژن تشکیل می‌شود و در دستهٔ هالیدها قرار نمی‌گیرد. همچنین، استاتین تنها با هالوژن‌های سبک می‌تواند واکنش دهد.
پیدایش استاتین
برای مدت‌ها، جایگاه عنصر شماره ۸۵ در جدول تناوبی خالی بود و هیچ کس موفق به یافتن آن نشده بود. با این حال، با نگاه به جدول تناوبی مشخص بود که این عنصر باید ویژگی‌هایی شبیه به کلر و ید داشته باشد. مندلیف نیز وجود چنین عنصری با نام “اکاید” و عدد اتمی ۸۵ را پیش‌بینی کرده بود.
در طول سال‌های مختلف، چندین بار ادعا شد که این عنصر کشف شده و نام‌های گوناگونی روی آن گذاشته شد. اما تمام این ادعاها نادرست و غیرواقعی بودند. سرانجام پس از پژوهش‌های گسترده، دانشمندان فهمیدند که تنها یک ماده می‌تواند برای تولید این عنصر رادیواکتیو مورد استفاده قرار گیرد و آن ماده، عنصر شماره ۸۳، یعنی بیسموت است.
بنابراین، دو پژوهشگر آمریکایی به نام‌های کورسن و مکنزی، همراه با فیزیکدانی به نام سگره، با بمباران ایزوتوپ ۲۰۹ بیسموت توسط ذرات آلفای پرسرعت (یون‌های هلیم) در یک شتاب‌دهنده، موفق به ساخت عنصر ۸۵ شدند. این گروه در ۱۶ ژوئیه ۱۹۴۰ مقاله‌ای با عنوان “عنصر رادیواکتیو ۸۵” به مجله “فیزیکال ریویو” ارسال کردند. آزمایش‌ها نشان داد که این عنصر از نظر ویژگی‌ها، شباهت زیادی به ید دارد.
روش‌های اندازه‌گیری و ساخت به شیوه‌های مصنوعی (تجاری)
عنصر استاتین را می‌توان با برخورد دادن بیسموت به ذرات آلفا تولید کرد. روش دیگر برای به دست آوردن این عنصر، گرم کردن و تقطیر هوا است. وقتی ایزوتوپ بیسموت (²⁰⁹Bi) با ذرات آلفا (⁴He) برخورد کند، استاتین به وجود می‌آید که عمر کوتاهی دارد و همراه با آن نوترون نیز آزاد می‌شود. برای اینکه استاتین تبخیر نشود و از بین نرود، از روش سرد کردن بیسموت در هنگام بمباران استفاده می‌کنند.
واکنش مربوط به این روش به این شکل است:
²⁰⁹Bi + ⁴He → ²¹¹At + 2n
(ایزوتوپ ²¹¹At نیمه‌عمری حدود ۶ ساعت و ۴۹ دقیقه دارد؛ به همین دلیل باید سریع با آن کار شود.)
برای شناسایی و سنجش مواد رادیواکتیو مانند استاتین در آزمایشگاه، از روشی به نام «طیف‌سنجی پرتوهای مولکولی» استفاده می‌شود. این روش را آزمایشگاه بین‌المللی بروک‌هاون (Brookhaven) ارائه داده است.
ایزوتوپ های استاتین
استاتین حدود ۲۰ نوع ایزوتوپ مختلف دارد که هر کدام طول عمر متفاوتی دارند. مدت زمانی که هر ایزوتوپ پایدار می‌ماند، به این شرح است:
At-206: ۲۹٫۴ دقیقه
At-208: ۱٫۶ ساعت
At-211: ۷٫۲ ساعت
At-215: ۰٫۱ هزارم ثانیه
At-217: ۳۲ هزارم ثانیه
At-218: ۱٫۶ ثانیه
At-219: ۵۰ ثانیه
اثرات استاتین بر روی سلامتی
مقدار عنصر استاتین در کل پوسته زمین کمتر از ۳۰ گرم است و فقط مقدار بسیار کمی از آن، در حد چند میکروگرم، به صورت مصنوعی در آزمایشگاه ساخته می‌شود. این عنصر هیچ اثر بدی برای سلامتی انسان ندارد.
استاتین در آزمایشگاه‌های هسته‌ای مورد مطالعه قرار می‌گیرد. به دلیل خاصیت رادیواکتیو بودن این عنصر، برای کار با آن باید از روش‌های ویژه‌ای استفاده کرد و نهایت دقت را به خرج داد.
استاتین در دسته عناصر هالوژن قرار دارد و به احتمال زیاد، رفتاری شبیه به ید دارد و در غده تیروئید جمع می‌شود. از جنبه شیمیایی نیز میزان سمیت آن مشابه سمیت ید است.
اثرات زیست محیطی استاتین
عنصر استاتین به طور طبیعی در محیط زیست بسیار کمیاب است. به همین دلیل، این ماده خطری برای طبیعت و موجودات زنده به شمار نمی‌آید.
پیشنهاد: اطلاعات کامل در مورد عنصر بیسموت
تاریخچه عنصر استاتین و تأثیر آن بر محیط زیست – مدیر تولز