Astato (At)

O astato é um elemento químico de símbolo “At” e número atômico 85 que pertence ao grupo dos halogênios, localizado no grupo 17 e quinto período da tabela periódica, com uma ocorrência na crosta terrestre estimada em menos de um grama. Embora possua algumas características de metais, ele é quimicamente um ametal com capacidade de formar ligações covalentes. Além disso, devido à sua radioatividade e difícil obtenção, sua química é teórica e baseada principalmente em modelagens, já que a quantidade disponível para experimentos é muito pequena e a maioria dos seus isótopos tem uma vida útil muito curta.

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Resumo sobre astato

• Astato é um halogênio, ametal com algumas características de metal, altamente radioativo e instável.
• É sólido à temperatura ambiente, com propriedades teóricas que sugerem uma aparência metálica escura.
• Compartilha algumas características com os outros halogênios, mas com reatividade geralmente menor.
• O seu estudo oferece informações sobre a química dos elementos pesados e radioativos.
• É encontrado em quantidades extremamente pequenas na natureza, principalmente como produto do decaimento de elementos mais pesados.
• Pode ser produzido artificialmente em aceleradores de partículas por meio do bombardeio de bismuto ou outros elementos com partículas alfa.
• Pode formar compostos semelhantes aos de outros halogênios, embora sua química exata ainda não seja bem compreendida.
• Não possui aplicações práticas amplas devido à sua radioatividade e escassez.
• A exposição direta deve ser evitada, e os procedimentos de segurança incluem o uso de barreiras de proteção e equipamentos especializados para evitar a contaminação e a exposição à radiação.
• Foi descoberto em 1940 pelos químicos Fredrick Oskar Giesel e Dale R. Corson.

Propriedades do astato

• Símbolo: At.
• Massa atômica: 210 u.
• Número atômico: 85.
• Configuração eletrônica: [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵.
• Eletronegatividade: 2,2 (na escala Pauling).
• Eletroafinidade: -270 kJ/mol.
• Série química: halogênios.
• Ponto de fusão: 302°C.
• Ponto de ebulição: 337°C.
• Energia de ionização: 890 kJ/mol (primeira ionização).
• Densidade: ~ 6,35 g/cm³.
• Estado de oxidação: -1, +1, +3, +5, +7.
• Raio atômico (van der Waals): 202 pm.

Características do astato

O astato é sólido à temperatura ambiente, embora não se tenha uma descrição visual precisa devido à sua instabilidade e baixa quantidade disponível. Contudo, com base em suas propriedades teóricas e na comparação com outros halogênios, acredita-se que ele seja um não metal (ametal), possivelmente com uma aparência metálica escura. Seu ponto de fusão e ebulição são estimados para estar em uma faixa mais alta do que o iodo, embora esses valores exatos não sejam bem conhecidos devido à dificuldade de realizar medições precisas.

Embora seja um halogênio, ele possui algumas características que o aproximam dos metais, como a capacidade de formar cátions, o que é incomum para ametais. Além disso, provavelmente forma compostos com estados de oxidação variados, similar ao iodo, e pode apresentar uma química que se assemelha ao polônio, outro elemento pesado. Entretanto, o seu comportamento em reações químicas sugere que ele atua como um halogênio menos reativo do que o flúor e o cloro, porém mais reativo que o iodo e o brometo, e tende a formar ligações covalentes.

Veja também: Como a radioatividade é utilizada no nosso dia a dia

Onde o astato é encontrado?

O astato é extremamente raro na natureza, encontrado, portanto, apenas em vestígios na crosta terrestre, sendo formado principalmente através do decaimento de elementos mais pesados, como o urânio e o tório, e ocorre em quantidades ínfimas devido à sua meia-vida muito curta. Em vista disso, ele é geralmente produzido em laboratório por meio de reações nucleares, especialmente em aceleradores de partículas, para fins de pesquisa científica e aplicações médicas limitadas.

Obtenção do astato

A obtenção do astato ocorre principalmente em laboratórios, devido a sua escassez na natureza. Sendo assim, o seu processo de produção ocorre por meio de reações nucleares, cujas etapas serão descritas a seguir:

1. Produção inicial: consiste em bombardear átomos de bismuto com partículas alfa (núcleos de hélio) em um acelerador de partículas.
2. Formação de astato: essa reação nuclear resulta na produção de átomos de astato, que são altamente radioativos e possuem meia-vida curta.
3. Separação e purificação: após a produção, os átomos de astato são rapidamente separados de outros produtos de reação e purificados utilizando técnicas de extração química e cromatografia.

Vale ressaltar que essas etapas são realizadas rapidamente para evitar a desintegração do astato antes de ser utilizado em pesquisas científicas ou aplicações específicas, como na medicina nuclear.

Ocorrência do astato

O astato ocorre como resultado do decaimento de elementos pesados, como o urânio e o tório, em minerais que contêm esses elementos. Devido à sua meia-vida muito curta, ele está presente apenas em traços muito pequenos, com uma distribuição bastante esparsa na crosta terrestre. Em meio a isso, na literatura, ele é conhecido por ter diversos isótopos, todos altamente radioativos, cuja variação em número de massa vai de 191 a 223, sendo que os mais comuns e estudados são:

• Astato-210: esse tem uma meia-vida de cerca de 8,1 horas e é utilizado principalmente em pesquisas científicas.
• Astato-211: é o isótopo mais utilizado na medicina nuclear, especialmente em tratamentos de terapia alfa, devido à sua meia-vida de aproximadamente 7,2 horas e à sua emissão de partículas alfa.
• Astato-213: é menos comum e possui uma meia-vida de apenas 125 nanossegundos, sendo de interesse principalmente para estudos teóricos e em física nuclear.

Aplicações do astato

As aplicações do astato são limitadas, mas ele tem algumas utilizações importantes, especialmente na medicina nuclear. Sendo assim, abaixo destacamos os principais usos desse elemento:

• Terapia Alfa Direcionada (TAT): em tratamentos de câncer, o astato-211 emite partículas alfa, que podem destruir células cancerígenas com alta precisão, minimizando danos aos tecidos saudáveis.
• Pesquisas científicas: nos estudos sobre propriedades químicas e físicas de elementos superpesados, ele é utilizado para entender melhor o comportamento dos elementos na tabela periódica e suas reações.
• Radiofármacos experimentais: é usado no desenvolvimento de novos compostos radioativos para diagnóstico e tratamento de doenças, podendo ajudar na detecção e tratamento precoce de diversas condições médicas.
• Estudos de radioquímica: a investigação das suas propriedades químicas, em diferentes estados de oxidação, é importante para o desenvolvimento de métodos de síntese e separação de isótopos radioativos.

Precauções com o astato

Ao lidar com o astato, é crucial tomar várias precauções devido à sua alta radioatividade e instabilidade, como, por exemplo:

• Utilizar blindagem adequada, como barreiras de chumbo, para proteger contra a radiação alfa emitida.
• Realizar manipulações em câmaras de contenção ou capelas de exaustão, que são especialmente projetadas para evitar a dispersão de material radioativo e proteger os operadores.
• Utilizar luvas, aventais de chumbo e óculos de segurança para evitar a contaminação direta da pele e dos olhos.
• Implementar sistemas de monitoramento contínuo para detectar níveis de radiação no ambiente de trabalho. Por exemplo, o uso de detectores de radiação e dosímetros pessoais para medir a exposição dos trabalhadores.
• Armazenar o astato em recipientes apropriados e em locais seguros, longe de áreas de trabalho frequentes.
• Seguir rigorosamente os protocolos para descarte de resíduos radioativos, garantindo que materiais contaminados sejam tratados de acordo com as regulamentações de segurança nuclear.

Curiosidades sobre o astato

• O nome “astato” vem do grego astatos, que significa "instável", devido à sua alta radioatividade e tendência a decair rapidamente.

• Nunca foi obtido em forma pura, pois qualquer amostra macroscópica se vaporiza devido ao calor gerado pela sua própria radioatividade. Isso faz com que o astato seja um dos elementos mais difíceis de estudar.

• É o elemento mais raro da crosta terrestre, com uma quantidade extremamente limitada. Estima-se que haja menos de um grama de astato em toda a Terra em qualquer momento.

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História do astato

A história do astato começa em meados do século XX, durante uma era de intensas pesquisas em física nuclear e química dos elementos pesados. Em 1940, os químicos Fredrick Oskar Giesel e Dale R. Corson, trabalhando na Universidade da Califórnia, Berkeley, conseguiram sintetizar o astato pela primeira vez. Eles bombardearam átomos de bismuto com partículas alfa em um ciclotron, um tipo de acelerador de partículas, produzindo o novo elemento. A descoberta foi um marco na Química, pois o astato preencheu uma lacuna na tabela periódica e completou o grupo dos halogênios.

Nesse sentido, a radioatividade intensa do astato e a rápida desintegração de seus isótopos tornaram a sua obtenção e estudo bastante desafiadores. Ao longo dos anos, poucas amostras foram produzidas e manipuladas, tornando esse elemento um dos mais raros e menos compreendidos. Ademais, a contribuição dele para a ciência, embora limitada em termos práticos, é significativa no contexto da química nuclear e da física dos elementos. Isto é, a compreensão de suas propriedades, mesmo que incompleta, ajuda a esclarecer comportamentos gerais dos halogênios e fornece dados importantes sobre a interação entre radioatividade e estrutura atômica.

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