Astatin: Özellikleri Tahmin Edilen Gizemli Element

Astatin, dünyanın en az bulunan elementtir. Açıklanan birçok özelliği tahminden ibaret. Bazı bilim adamları astatinin keşfedilmediğini iddia ediyor.

Astatin, “astat” olarak da bilinir. Dünyada en az bulunan elementtir. Bu sebeple birçok özelliği tespit edilemediğinden gizemli bir element olarak görülüyor. Halojen grubundan bir elementtir; ancak bilim dünyası dahil kimse özelliklerini tam olarak bilemiyor. Yarılanma ömrü çok düşük olduğu için çıplak gözle gözlenememiştir. Bu sebeple astatinin bazı özellikleri, grubundaki ve element tablosundaki yerinin altında veya üstündeki diğer elementlerin özelliklerinden yola çıkılarak tahmin edilmiştir. Tahminlerin deneysel olarak test edilip edilemeyeceği de tam olarak bilinemiyor.

Herhangi bir makroskopik numune ve radyoaktif ısınma ile hemen buharlaşacağı için elemental astatin incelenememiştir. Yani görünür bir astatin parçası, yoğun radyoaktivitesi sebebiyle ortaya çıkan ısıdan hemen buharlaşır. Yeterli bir soğutma tekniği geliştirilebilirse astatin buharlaşmadan ince bir film tabakası şeklinde incelenebilecektir. Fiziksel özellikleri de teorik ve ampirik olarak türetilen bazı yöntemlerle tahmin edilmiştir.

Bu kadar gizemli olmasından mıdır bilinmez, 2010 yılında bazı araştırmacılar astatinin aslında keşfedilemediğini bile öne sürmüştür. Astatini bu kadar gizemli yapan da yerkabuğunda en fazla 25 gram kadar bulunması ve yapay olarak bugüne kadar sadece 1 gram elde edilebilmesi… Diğer merak ettiğiniz noktalar makalemizde…

Tarihçesi

Astatin, ilk kez 1940 yılında Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesi’nden Dale R. Corson, Kenneth Ross MacKenzie ve Emilio G. Serge tarafından suni olarak elde edilmiştir. Bilim adamı ekibi, bizmutun hızlandırılmış alfa parçacıklarıyla bombardımanı sonucu yapay astatin sentezlemiştir. Daha sonra yapılan araştırmalarda doğal radyoaktif bozunma zincirlerinde çok az miktarlarda astatinin doğal izotoplarına rastlanmıştır.

Astatin, periyodik cetvelde iyodun altındaki alanda yeri boşken “eka-iyot” olarak adlandırıldı. 1930 – 1940 yılları arasında birçok kimyager iyot, radon, uranyum ve radyum elementlerinin bulunduğu cevherlerde bu boş alanı dolduracak elementi aradı; ancak bulamadı. 1940 yılında Corson, McKenzie ve Serge adlı kimyagerlerden oluşan ekip, siklotron adlı hızlandırıcı cihazda bizmutu alfa tanecikleri ile bombardımana tutarak elde ettikleri elementle, tablodaki boş alanı doldurdu. Ancak elde edilen yapı neredeyse bir anda buharlaşacak kadar yüksek radyoaktifliğe sahipti. Elde edilen yapay astatinin haricinde 1943 yılında uranyum ve toryum cevherleri arasında denge halinde çok cüzi miktarlarda astatin izotoplarına rastlandı.

“Astatin” kelimesi, ilk keşfeden ekip tarafından Yunanca “istikrarsız, dengesiz” anlamındaki “astatos” sözcüğünden esinlenerek türetilmiştir.

Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Astatinin kimyasal simgesi “At”, atom numarası 85, atom ağırlığı 210’dur. Erime noktası 302 derece, kaynama noktası 337 derecedir. Periyodik element tablosunun 7-A grubunda ve metaloid element serisinde yer alan radyoaktif bir elementtir. Halojenler grubunun beşinci sırasında yer alan bir ametaldir. Halojenler grubundaki en ağır ve en az reaktif olan elementtir. Astatin, iyodun altında bulunduğu için ve iyot koyu gümüşî bir katı olduğu için metalik gri olarak tanımlanıyor. Ancak iyot tam olarak metalik özellikler göstermez. Astatinin iki atomlu moleküllerden değil, diğer halojenler gibi tek atomlu olduğu öngörülüyor.

Son yıllarda yapılan araştırmalara göre, bazı bilim adamları, astatinin şaşırtıcı davranışlar sergilediğini; sürpriz bir şekilde iki uçlu olduğunu; bir ucunun moleküler olmayan biçimde, diğer ucunun da normal basınç altında metalik karakterde olduğunu belirtiyor. Astatinin özellikleri, periyodik tablodaki pozisyonuna göre ve florin, bromin, florin ve iyot gibi elementlerin oluşturduğu halojenlerin özelliklerine dayanılarak tahmin ediliyor. Koyu renkli ve parlak bir görünüme sahip yarı iletken bir metal olduğu öngörülüyor. Astatinin birkaç anyonik türü biliniyor ve çoğu bileşimi iyoda benziyor. Organik kimyası da iyotla benzerlik gösterir. Bazı metalik davranışlar sergilediği de biliniyor. Erime ve kaynama noktaları da tahmini değerlerdir ve diğer halojenlerden daha düşük olacağı öngörülmektedir. Pauling ölçeğine göre revize edilmiş elektronegatifliği 2,2’dir. Bu özelliği de hidrojene benzer ve iyodunkinden düşüktür. Sadece “astatides” şeklinde birkaç sodyum bileşiği vardır. Bazı metallerle ve alkalilerle de bileşik oluşturabileceği tahmin ediliyor.

Astatin, yerkabuğunda doğal olarak en nadir bulunan elementtir. Genellikle nükleer tepkimeler sonucu yatay olarak sentezlenebilmektedir. Kütle numaraları 210-219 arasında değişen 19 izotopu bulunur. Bu izotopların en uzun ömürlü olan izotopu At-210’dur ve yarılanma ömrü 8,1 saattir. En kararsız izotopu At-219 ise, 0,9 dakika yarılanma ömrüne sahiptir. İzotoplarının çoğu 1 saniye veya daha kısa süreli yarılanma ömrüne sahiptir.

At-210, aynı zamanda astatinin en kararlı izotopudur. Bunun dışındaki izotoplarının hiçbiri kararlı değildir. Bu sebeple izotoplarında yeteri kadar inceleme yapma imkânı bulunamamıştır. At-210 ve At-211 izotoplarında radyokimyasal izleme yöntemleri kullanılarak bazı araştırmalar yapılmış ve bazı kimyasal ve fiziksel özellikleri ortaya çıkarılmıştır. Ancak izotoplarının bütün özellikleri henüz ortaya çıkarılamamıştır. Astatinin bazı izotopları, doğal bazı radyoaktif bozunma zincirleri içinde bulunur. Bunlar; uranyum bozunma zincirinde yer alan At-218, toryum bozunma zincirine yer alan At-216, aktinyum bozunma zincirinde yer alan At-215 ve At-219 izotoplarıdır.

Hangi Alanlarda Kullanılır?

Astatin, çok az miktarda bulunduğu için henüz ticari bir kullanım alanı bulunmuyor. Ancak nükleer tıp uygulamalarında kullanılması için araştırmalar devam ediyor. İzotoplarının yarılanma ömürleri çok kısa olduğu için çok küçük miktarlar üzerinde inceleme yapılabilmiştir. En kararlı izotopu At-210 ve tıbbi açıdan yararlı olabileceği değerlendirilen At-211 doğal olarak elde edilemez. Bazı uygulamalarda kullanılabilecek özellikteki bu iki izotop, Bizmut-209 izotopunun alfa parçacıklarıyla bombardımanı sonucu yapay olarak elde edilebilmektedir. Bu sebeple astatinin kullanımı birkaç alanla sınırlı kalmaktadır. Bazı izotoplarının kanser tedavisinde kullanılabileceği öngörülerek yapılan araştırmalar devam etmektedir. İyotla benzerlikleri göz önüne alınarak tiroid bezi hastalıkları tedavisinde de kullanılabileceği; iyot gibi tiroid bezindeki kanser hücrelerini yok edebileceği öngörülmektedir. Bu sebeple tiroid bezinde çok az miktarda astatin bulunabileceği belirtiliyor; ancak henüz bu ispat edilebilmiş değil.

Bunları Biliyor Musunuz?

• 2010 yılında İsveçli araştırmacı Brett F. Thornton ve Amerikalı araştırmacı Shawn C. Burdette’nin yayınladıkları makalelerde, astatinin aslında bulunmadığı ve izole edilemediği; bildirilen özelliklerin de yapılan testlerle uyuşmadığı öne sürüldü. Ayrıca, keşfine dair de bazı belirsizlikler olduğuna dikkat çektiler.
  
• Astatin dünyanın yerkabuğundan o kadar az bulunur ki; yerkabuğunun 1,6 kilometre kalınlığındaki katmanında toplam 50 miligram ile 25 gram arasında astatin bulunduğu tahmin edilmektedir.
  
• Astatin doğada gram miktarlarda bulunur ve suni olarak da çok zor elde edilir. Laboratuvar ortamında bugüne kadar üretilebilen astatin miktarı 1 gramı geçmemiştir.
  
• Astatin, çok radyoaktif bir elementtir. Yani yüksek oranda radyasyon yayar. Ancak yüksek radyoaktivitesi sebebiyle ortaya çıkan ısıdan hemen buharlaştığı için yaydığı radyasyon suni olarak elde edilmesinde çalışanlara bile etki etmemiştir.
  
• Astatin üzerinde çalışmalar yapan İskoçya’daki Edinburgh Üniversitesi bilim adamlarından Andreas Hermann, astatinle ilgili gizemi şöyle açıklıyor; “Tahminimce bu element tek atomlu ve zayıf bağlı bir tek atomlu metal olacaktır; ama her türlü sürprize de açığım.”
  
• Astatin izotopları, periyodik tablodaki 101 elementten sadece fransiyumdan biraz daha kararlıdır ve bunların hepsi sentetiktir.
  
• Astatini ilk olarak keşfeden bilim adamları, astatinin, İkinci Dünya Savaşı sırasında nükleer silah üretmek için geliştirilen Manhattan Projesi’ne dahil edilmesi teklifini reddetti.
  
• Astatin, teknesyumdan 3 yıl sonra kesin olarak tanımlanan ikinci suni elementtir.
  
• En kararlı izotop At-210, alüminyum çürümesi ile Bizmut-206’ya, elektron yakalama yoluyla da Polonyum-210’a dönüşür.
  
• Nükleer özellikleri haricinde astatinin doğrudan ölçülebilen tek bir fiziksel özelliği astatin atomunun spektrumudur. Diğer fiziksel özellikler teoriden ve diğer elementlerin özelliklerinden ekstrapolasyon yoluyla yapılan tahminlerden ibarettir. (Ekstrapolasyon: (TDK) Bir zaman dizisinin kapsadığı dönemin veya verilerin dışındaki değerlerin geçmiş değerlerden hareketle tahmin edilmesi. Ölçme aralığı dışında kalan bir değerin grafik uzatma veya tahmin etme yoluyla bulunması işlemi…)
  

NOT: Yazıdaki görsel Astatinin tahmini görünümünü simgelemek için oluşturulmuş hayali bir çalışmadır.