Astat ist ein chemisches Element mit dem Symbol
At und der Ordnungszahl 85. Es steht im
Periodensystem unter Iod und gehört somit zur Gruppe der Halogene
(Fluor, Chlor, Brom, Iod, Astat). Während die anderen Halogene
gasförmig oder flüssig sind, ist Astat ein festes
Halbmetall, das sowohl metallische als auch
nichtmetallische Eigenschaften besitzt.
Der
Name Astat leitet sich vom griechischen Wort astatos
(„unbeständig“) ab – ein passender Name, denn dieses Element
ist hochgradig radioaktiv und extrem selten.
Auf der Erde existieren zu jedem Zeitpunkt schätzungsweise nur
wenige Milligramm Astat insgesamt!
Astat wurde 1940 von den amerikanischen
Wissenschaftlern Dale R. Corson, Kenneth R. MacKenzie
und Emilio Segrè an der University of
California in Berkeley entdeckt. Sie stellten es künstlich
her, indem sie Bismut (Bi) mit Alpha-Teilchen
(Heliumkernen) beschossen. Dadurch entstand das Isotop
Astat-211.
Vor dieser künstlichen Herstellung
vermuteten Chemiker schon lange, dass es ein Element zwischen Iod und
Polonium geben müsse, doch aufgrund seiner Instabilität war es
nicht direkt in der Natur nachweisbar. Erst durch moderne
Kernforschung konnte seine Existenz eindeutig bestätigt werden.
Astat ist eines der seltensten Elemente auf der Erde.
Es kommt nur in Spuren als Produkt beim radioaktiven
Zerfall von schwereren Elementen wie Uran und Thorium vor.
Da es schnell weiter zerfällt, sammelt es sich nirgends in
nennenswerter Menge an.
Für Forschungszwecke wird Astat daher
künstlich hergestellt, meist durch Beschuss von
Bismut-209 mit Alpha-Teilchen in
einem Teilchenbeschleuniger. Das dabei entstehende
Isotop Astat-211 hat eine Halbwertszeit von
nur etwa 7,2 Stunden, was bedeutet, dass nach dieser Zeit
bereits die Hälfte der Atome zerfallen ist. Das erschwert
Experimente und Anwendungen erheblich.
Astat steht in der Gruppe der Halogene, zeigt aber mehr
metallische Eigenschaften als seine leichteren
Verwandten. Es wird daher oft als Halbmetall
bezeichnet.
Da es so selten und kurzlebig ist, konnte man seine
Eigenschaften nur durch indirekte Messungen und theoretische
Berechnungen bestimmen.
Wichtige Eigenschaften:
Aggregatzustand: fest (bei Raumtemperatur)
Farbe: vermutlich dunkel, schwarz-violett oder metallisch glänzend
Schmelzpunkt: etwa 302 °C (geschätzt)
Siedepunkt: etwa 337 °C (geschätzt)
Dichte: ca. 7 g/cm³ (geschätzt)
Elektrische Leitfähigkeit: gering, aber höher als bei typischen Nichtmetallen
Chemisch ähnelt Astat dem Iod, ist jedoch weniger reaktiv. Es kann mit Wasserstoff ein Halogenwasserstoff bilden (Astatwasserstoff, HAt) und reagiert mit Metallen zu Astatiden (At⁻). In wässrigen Lösungen kann Astat in verschiedenen Oxidationsstufen auftreten, meist +1, +3, +5 oder +7.
Da es radioaktiv zerfällt, leuchtet es schwach und gibt Alpha- und Beta-Strahlung ab. Wegen dieser Strahlung ist der Umgang mit Astat nur in speziellen Laboren unter strengsten Sicherheitsvorkehrungen möglich.
Wegen seiner Seltenheit und Radioaktivität wird Astat nicht industriell verwendet. Es existieren jedoch einige medizinische und wissenschaftliche Anwendungen, vor allem in der Krebsforschung:
Nuklearmedizin: Das Isotop Astat-211
wird in der sogenannten zielgerichteten Alpha-Therapie (TAT)
untersucht. Dabei werden Astat-Atome an Antikörper gekoppelt, die
gezielt Krebszellen im Körper erkennen. Die kurzreichweitige
Alpha-Strahlung kann die Krebszellen zerstören, ohne umliegendes
Gewebe stark zu schädigen.
Diese Methode ist noch in der
Forschungsphase, zeigt aber vielversprechende Ergebnisse.
Forschung: Astat dient als Modell zur Untersuchung des Übergangs von Nichtmetallen zu Metallen innerhalb der Halogengruppe. Es hilft Wissenschaftlern, das chemische Verhalten schwerer Elemente besser zu verstehen.
Astat ist hochradioaktiv und darf nur in
speziellen, abgeschirmten Laboren gehandhabt werden. Schon kleinste
Mengen können wegen der Alpha- und Beta-Strahlung
Gewebe schädigen. Direkter Kontakt ist gefährlich, und das Einatmen
oder Verschlucken ist unbedingt zu vermeiden.
Allerdings
zerfällt Astat so schnell, dass es in der Umwelt kaum vorkommt und
kein natürliches Strahlungsrisiko darstellt.
Astat ist ein faszinierendes Element – einerseits fast
unbekannt, weil es so selten ist, andererseits
hochinteressant für die moderne Medizin. Seine
Fähigkeit, gezielt Krebszellen zu zerstören, macht es zu einem
wertvollen Kandidaten für zukünftige Krebstherapien.
Auch in
der Grundlagenforschung hilft Astat, unser Verständnis der
Elementeigenschaften im Periodensystem zu erweitern
– besonders im Bereich der Übergänge von Nichtmetallen zu
Halbmetallen.
Trotz seiner Unbeständigkeit symbolisiert Astat die enorme Vielfalt und Komplexität der chemischen Welt: Ein winziger Bestandteil der Erde, der uns dennoch wichtige Einblicke in die Natur der Materie und mögliche medizinische Anwendungen der Zukunft bietet.