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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.
Leia também: Quais elementos fazem parte do grupo dos halogênios?
Tópicos deste artigo
- 1 - Resumo sobre astato
- 2 - Propriedades do astato
- 3 - Características do astato
- 4 - Onde o astato é encontrado?
- 5 - Obtenção do astato
- 6 - Ocorrência do astato
- 7 - Aplicações do astato
- 8 - Precauções com o astato
- 9 - Curiosidades sobre o astato
- 10 - História do astato
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:
- Produção inicial: consiste em bombardear átomos de bismuto com partículas alfa (núcleos de hélio) em um acelerador de partículas.
- Formação de astato: essa reação nuclear resulta na produção de átomos de astato, que são altamente radioativos e possuem meia-vida curta.
- 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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