Astat: Chemisches Element mit dem Elementsymbol At und der Ordnungszahl 85

Im Periodensystem steht es in der 7. Hauptgruppe bzw. der 17. IUPAC-Gruppe und zählt damit zu den Halogenen. Astat entsteht beim natürlichen Zerfall von Uran. Astat ist das seltenste natürlich vorkommende Element der Erde und muss bei Bedarf künstlich erzeugt werden.

Eigenschaften
[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p5 Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Astat, At, 85
Elementkategorie	Halogene
Gruppe, Periode, Block	17, 6, p
Aussehen	metallisch
CAS-Nummer	7440-68-8
Massenanteil an der Erdhülle	3 · 10−21 ppm
Atomar
Atommasse	209,9871 u
Kovalenter Radius	150 pm
Van-der-Waals-Radius	202 pm
Elektronenkonfiguration	[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p5
1. Ionisierungsenergie	9.31751(8) eV ≈ 899.00 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie	17.880(20) eV ≈ 1725 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie	26.58(5) eV ≈ 2565 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie	39.65 eV ≈ 3826 kJ/mol
5. Ionisierungsenergie	50.39 eV ≈ 4862 kJ/mol
6. Ionisierungsenergie	72.0(2,0) eV ≈ 6950 kJ/mol
7. Ionisierungsenergie	85.1(2,0) eV ≈ 8210 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand	fest
Schmelzpunkt	575 K (302 °C)
Siedepunkt	610 K (337 °C)
Verdampfungsenthalpie	ca. 40 kJ/mol
Schmelzenthalpie	ca. 6 kJ·mol−1
Wärmeleitfähigkeit	2 W·m−1·K−1
Chemisch
Oxidationszustände	±1, 3, 5, 7
Elektronegativität	2,2 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP 209At {syn.} 5,41 h ε 3,486 209Po α 5,757 205Bi 210At {syn.} 8,3 h ε 3,981 210Po α 5,631 206Bi 211At {syn.} 7,214 h ε 0,786 211Po α 5,982 207Bi 212At {syn.} 0,314 s ε 1,754 212Po α 7,829 208Bi β− 0,043 212Rn 213At {syn.} 125 ns α 9.254 209Bi 214At {syn.} 558 ns α 8.987 210Bi 215At in Spuren 0,10 ms α 8,178 211Bi … … … … … … 218At in Spuren 1,5 s α (99,90 %) 6,874 214Bi β− (0,10 %) 2,883 218Rn 219At in Spuren 56 s α (97 %) 6,390 215Bi β− (3 %) 1,700 219Rn 220At {syn.} 3,71 min β− 9,900 220Rn
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
Gefahren- und Sicherheitshinweise
Radioaktiv
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine Einstufung verfügbar
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

 

Als Dmitri Mendelejew 1869 sein Periodensystem festlegte, sagte er die Existenz einiger zu dieser Zeit noch nicht entdeckter Elemente voraus, darunter eines, das den Platz unter Iod einnehmen würde. In der Folge versuchten einige Wissenschaftler dieses Element, das als „Eka-Iod“ bezeichnet wurde, zu finden.

Im Jahre 1931 behauptete Fred Allison, er und seine Mitarbeiter am Alabama Polytechnic Institute (heute Auburn University) hätten das fehlende Element entdeckt, und gaben ihm die Bezeichnung Alabamine (Ab). Ihre Entdeckung konnte jedoch nicht bestätigt werden und wurde später als falsch erkannt.

Ebenfalls auf der Suche nach einem Mitglied der Familie des radioaktiven Thoriums fand der Chemiker De Rajendralal Mitra im Jahre 1937 in Dhaka, Bangladesch (damals Britisch-Indien), zwei neue Elemente. Das erste nannte er Dakin (Eka-Iod), wohl nach der englischen Bezeichnung für Dhaka (Dacca), das andere Gourium. Beide Entdeckungen konnten jedoch nicht bestätigt werden.

Der Name Helvetium wurde wiederum von dem Schweizer Chemiker Walter Minder vorgeschlagen, als er die Entdeckung des Elements 85 im Jahr 1940 ankündigte. Er änderte im Jahr 1942 jedoch seinen Vorschlag in Anglohelvetium.

Bestätigt werden konnte die Entdeckung des Astats (altgriechisch ἀστατέω = „unbeständig sein“, aufgrund des radioaktiven Zerfalls) erstmals im Jahre 1940 durch die Wissenschaftler Dale R. Corson, Kenneth Ross MacKenzie und Emilio Gino Segrè, die es in der University of California künstlich durch Beschuss von Bismut mit Alphateilchen herstellten.

Drei Jahre später konnte das kurzlebige Element von Berta Karlik und Traude Bernert auch als Produkt des natürlichen Zerfallsprozesses von Uran gefunden werden. Ihr Namensvorschlag Viennium wurde jedoch nicht bestätigt.

Astat wird durch Beschuss von Bismut mit Alphateilchen im Energiebereich von 26 bis 29 MeV hergestellt. Man erhält dabei die relativ langlebigen Isotope ²⁰⁹At bis ²¹¹At, die dann im Stickstoffstrom bei 450 bis 600 °C sublimiert und an einer gekühlten Platinscheibe abgetrennt werden.

Bei diesem radioaktiven Element wurde mit Hilfe von Massenspektrometrie nachgewiesen, dass es sich chemisch wie die anderen Halogene, besonders wie Iod verhält (es sammelt sich wie dieses in der Schilddrüse an). Astat ist stärker metallisch als Iod. Forscher am Brookhaven National Laboratory haben Experimente zur Identifikation und Messung von elementaren chemischen Reaktionen durchgeführt, die Astat beinhalten.

Mit dem On-Line-Isotopen-Massenseparator (ISOLDE) am CERN wurde 2013 das Ionisationspotenzial von Astat mit 9,31751(8) Elektronenvolt bestimmt.

Astat hat etwa 20 bekannte Isotope, die alle radioaktiv sind; das langlebigste ist ²¹⁰At mit einer Halbwertszeit von 8,3 Stunden.

Organische Astatverbindungen dienen in der Nuklearmedizin zur Bestrahlung bösartiger Tumoren. Astat-Isotope eignen sich aufgrund der kurzen Halbwertszeiten innerlich eingenommen als radioaktive Präparate zum Markieren der Schilddrüse. Das Element wird in der Schilddrüse angereichert und in der Leber gespeichert.

Die chemischen Eigenschaften von Astat konnten aufgrund der geringen Mengen bisher nur mit Tracerexperimenten festgestellt werden. Sie ähneln stark denjenigen des Iods, wobei es aber ein schwächeres Oxidationsmittel ist. Bisher konnten diverse Astatide, Interhalogenverbindungen und organische Verbindungen nachgewiesen werden. Auch die Anionen der entsprechenden Sauerstoffsäuren sind bekannt. Wegen des im Vergleich zu anderen Halogenen elektropositiveren Charakters wird es von Silber nur unvollständig ausgefällt. Dafür existiert das komplexstabilisierte Kation At(Py)₂ (Py=Pyridin), wodurch Astat auch kathodisch abgeschieden werden kann. Nachgewiesen wurde auch das Hydrid, Astatwasserstoff HAt.

Einstufungen nach der CLP-Verordnung liegen nicht vor, weil diese nur die chemische Gefährlichkeit umfassen und eine völlig untergeordnete Rolle gegenüber den auf der Radioaktivität beruhenden Gefahren spielen. Auch Letzteres gilt nur, wenn es sich um eine dafür relevante Stoffmenge handelt.

• A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 443.
• Eric Scerri: A tale of seven elements. Oxford University Press, Oxford 2013, ISBN 978-0-19-539131-2.