Úvod
Astat (At) je vysoce radioaktivní chemický prvek s protonovým číslem 85, který se v periodické tabulce řadí mezi halogeny. Je to nejvzácnější prvek přirozeně se vyskytující v zemské kůře. Kvůli jeho extrémní nestabilitě se předpokládá, že by měl podobu tmavé, kovově lesklé pevné látky, ale nikdy nebyl pozorován ve větším množství. V přírodě se nachází pouze ve stopovém množství jako produkt radioaktivního rozpadu uranu a thoria. Pro výzkumné účely se získává uměle, nejčastěji bombardováním bismutu alfa částicemi v cyklotronu.
Vlastnosti
Astat, s protonovým číslem 85, je nejvzácnější a nejtěžší halogen. Tento prvek je extrémně radioaktivní, přičemž všechny jeho známé izotopy jsou nestabilní s velmi krátkými poločasy rozpadu. Nejstabilnější izotop, astat-210, má poločas přeměny pouhých 8,1 hodiny, což znemožňuje studium ve větším množství. V důsledku toho jsou jeho fyzikální vlastnosti, jako barva nebo hustota, převážně teoreticky předpovězeny. Očekává se, že se jedná o černou pevnou látku s polokovovým vzhledem, která sublimuje. Chemicky se chová jako halogen, tvoří astatidy, ale vykazuje i silnější kovový charakter.
Vznik názvu
Název astat pochází z řeckého slova „astatos“ (ἄστατος), což v překladu znamená „nestálý“ nebo „nestabilní“. Toto pojmenování dokonale vystihuje jeho hlavní charakteristiku, jelikož všechny známé izotopy astatunu jsou extrémně radioaktivní a mají velmi krátký poločas rozpadu, kvůli čemuž se rychle mění na jiné prvky.
Objev
Existence astatu, tehdy nazývaného eka-jod, byla předpovězena již Dmitrijem Mendělejevem. Jeho skutečný objev však přišel až v roce 1940 na Kalifornské univerzitě v Berkeley. Tým vědců, Dale R. Corson, Kenneth Ross MacKenzie a Emilio Segrè, úspěšně syntetizoval tento prvek umělou cestou. V cyklotronu bombardovali terč z bismutu-209 vysokoenergetickými alfa částicemi, čímž vytvořili izotop astat-211. Jeho jméno bylo odvozeno od řeckého slova „astatos“, což v překladu znamená „nestabilní“. Tento název výstižně charakterizuje jeho nejvýraznější vlastnost, tedy extrémní radioaktivitu a absenci jakéhokoliv stabilního izotopu.
Výskyt v přírodě
Astat je považován za nejvzácnější prvek přirozeně se vyskytující v zemské kůře. Jeho přítomnost je extrémně pomíjivá, neboť vzniká pouze jako meziprodukt v rozpadových řadách těžkých prvků, jako je uran a thorium. Celkové množství astatu na planetě v jakýkoliv okamžik je odhadováno na méně než jeden gram. Kvůli této extrémní vzácnosti je veškerý astat pro výzkum a aplikace získáván uměle. Vyrábí se v cyklotronech bombardováním bismutových terčů alfa částicemi. Tímto procesem vzniká především izotop astat-211, který je slibným kandidátem pro cílenou alfa radioterapii rakovinných nádorů.
Využití
Astat, nejtěžší halogen, nachází své primární uplatnění v experimentální nukleární medicíně. Konkrétně jeho izotop astat-211 je silným zdrojem alfa částic, které dokáží s vysokou přesností ničit nádorové buňky. Je součástí takzvané cílené alfa terapie, kdy se naváže na molekuly vyhledávající rakovinné bujení a doručí smrtící dávku záření přímo do cíle s minimálním poškozením okolní zdravé tkáně. V přírodě astat nemá žádné praktické využití ani biologickou roli. Vyskytuje se pouze v zanedbatelném, stopovém množství jako přechodný produkt v rozpadových řadách těžkých prvků, například uranu.
Sloučeniny
Vzhledem k extrémní nestabilitě astat studují vědci pouze na uměle připravených mikroskopických vzorcích. Podařilo se syntetizovat několik jednoduchých anorganických sloučenin, jako jsou astatidy (například astatid sodný) nebo meziprvkové sloučeniny s jinými halogeny, jako je astat jodid. Pro lékařské účely jsou klíčové organické sloučeniny, kde je astat vázán na biologicky aktivní molekuly, například na protilátky. V přírodě se kvůli okamžitému radioaktivnímu rozpadu prakticky žádné jeho stabilní sloučeniny nenacházejí. Jakákoli teoreticky vzniklá molekula, třeba astatovodík, by existovala jen nepatrný zlomek sekundy před zánikem atomu astatu.
Zajímavosti
Astat je považován za nejvzácnější prvek přirozeně se vyskytující v zemské kůře. Odhaduje se, že v kterémkoli okamžiku existuje na celé planetě méně než jeden gram tohoto prvku. Všechny jeho izotopy jsou radioaktivní a ten nejstabilnější má poločas rozpadu jen něco málo přes osm hodin. Díky tomu je jeho chemické a fyzikální studium extrémně náročné. Nikdy nebyl připraven vzorek viditelný pouhým okem, protože jakékoli makroskopické množství by se okamžitě vypařilo teplem z vlastního intenzivního radioaktivního záření. Jeho skupenství za normálních podmínek je proto neznámé.
