化学知识点第338篇元素的故事(85)砹(读ài)元素符号At

旺旺化学

<p class="ql-block">  砹的元素符号为“At”,这一符号简洁而庄重,承载着科学探索的厚重历史与未来发展的无限可能。</p> <p class="ql-block">  砹的原子结构示意图揭示了其电子分布的复杂性:85个电子依能级依次排布,最外层的7s²5f⁷构型决定了其独特的化学行为。这一结构不仅体现了元素周期律的严谨性,也预示了砹在卤素家族中的特殊地位。</p> <p class="ql-block">  砹(At),原子序数85,是一种人工合成的放射性元素,位于第七周期,属于卤素族。其电子排布式为:1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f⁷,共85个电子,层层分布,结构严谨。最外层的7s和5f轨道上的电子决定了砹的化学性质,使其在卤素中独具特色。</p><p class="ql-block"> 砹的发现历程曲折而传奇。它最早由门捷列夫预言为“类碘”,后经多位科学家的不懈努力,最终于1940年由意大利化学家埃米利奥·西格雷与美国科学家科森等人在加利福尼亚大学伯克利分校成功合成。他们利用回旋加速器加速氦原子核,轰击铋-209,首次制得了砹-211。这一发现填补了元素周期表的空白,也开启了对极不稳定元素研究的新篇章。</p><p class="ql-block"> 砹的命名源自希腊文“astator”,意为“不稳定”。这一名称恰如其分地描述了该元素的特性——所有同位素均具有放射性,半衰期最长的也只有8.3小时。在自然界中,砹极为稀少,地壳中含量不足0.28克,是地壳中最稀有的元素之一。它主要通过铀和钍的衰变产生,也常通过人工核反应合成。</p><p class="ql-block"> 砹的物理性质显示出其极端不稳定性。密度约为6.35 g/cm³,熔点约</p><p class="ql-block">302℃,沸点约337℃。由于其极短的半衰期,任何时刻自然界中都难以积累可观的量。其颜色推测为深黑色固体,受热时升华成深紫色气体,颜色比碘更深,显示出卤素元素随原子序数增大颜色加深的趋势。</p><p class="ql-block"> 砹的化学性质与碘相似,但更偏向金属特性。它可与银反应生成难溶于水的砹化银(AgAt),理论上也可与钠等金属形成离子化合物。由于其高度放射性和极短的半衰期,研究其化学行为极具挑战性,科学家通常需在极端条件下进行微量实验。</p><p class="ql-block"> 砹的制备方法主要包括人工核反应和天然衰变。最常用的方法是用α粒子轰击铋-209,生成砹的同位素,如²¹¹At、</p><p class="ql-block">²¹⁰At和²⁰⁹At。反应式如下:</p><p class="ql-block">²⁰⁹Bi + α → ²¹¹At + 2n</p><p class="ql-block">²⁰⁹Bi + α → ²¹⁰At + 3n</p><p class="ql-block">²⁰⁹Bi + α → ²⁰⁹At + 4n</p><p class="ql-block"> 这些反应为研究砹提供了基础,也为医学应用打开了大门。</p><p class="ql-block"> 尽管砹的极不稳定性限制了其广泛应用,但其同位素在医学领域展现出独特价值。尤其是砹-211,因其释放α粒子且半衰期为7.2小时,已被用于放射治疗。研究表明,砹-211标记的化合物在治疗肿瘤方面表现出良好的靶向性和安全性,成为核医学研究的热点。</p><p class="ql-block"> 砹的研究充满挑战,也充满希望。它不仅是元素周期表中的重要一员,更是探索极端条件下物质行为的窗口。随着科学技术的进步,未来有望在更安全、高效的条件下深入研究砹的性质,拓展其在医学与材料科学中的应用潜力。</p><p class="ql-block">望亚玲写于2025年7月19日下午5点20分</p>