Astatin, periyodik tablonun 85. sırasında yer alan, son derece radyoaktif bir elementtir. 1940 yılında Kaliforniya Üniversitesi'ndeki bir ekip tarafından yapay olarak üretilerek keşfedilmiştir. Adını Yunanca "kararsız" anlamına gelen "astatos" kelimesinden alan astatin, yerkabuğunda doğal olarak bulunan en nadir elementtir. Yüksek radyoaktivitesi ve kararsızlığı nedeniyle özellikleri büyük ölçüde teorik olarak veya eser miktarlar üzerinden incelenmiştir.

Sınıflandırma ve Temel Özellikler

Astatin (At), periyodik tablonun 6. periyodunda, 17. grupta (halojenler grubu) yer alır. Elektron dizilimi [Xe] 4f¹⁴5d¹⁰6s²6p⁵ şeklindedir. Bir halojen olmasına rağmen, grubundaki en ağır element olması nedeniyle önemli metalik karakter göstermesi beklenir ve genellikle bir yarı metal (metaloit) olarak sınıflandırılır. Teorik hesaplamalar ve periyodik trendler, astatinin oda sıcaklığında katı halde, koyu renkli veya metalik parlaklığa sahip bir element olacağını öngörmektedir.

Keşfi

Periyodik tablodaki yeri (iyot ve radon arasında) nedeniyle varlığı uzun süredir tahmin edilen astatin, ilk olarak 1940 yılında Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley'deki bir ekip tarafından sentezlenmiştir. Dale R. Corson, Kenneth Ross MacKenzie ve Emilio Segrè, bir siklotron (parçacık hızlandırıcı) kullanarak bizmut-209 (²⁰⁹Bi) hedeflerini yüksek enerjili alfa parçacıklarıyla (helyum iyonları) bombardıman etmişlerdir. Bu reaksiyon sonucunda, astatin-211 (²¹¹At) izotopunu ve bir nötronu üretmeyi başarmışlardır. Doğal olarak var olduğu daha sonra kanıtlanmış olsa da, ilk tanımlanması bu yapay üretimle gerçekleşmiştir.

^{Astatin (Yapay Zeka İle Üretilmiştir.)}

Etimoloji

Elementin adı, kaşifleri tarafından, Yunancada "kararsız" veya "stabil olmayan" anlamına gelen "astatos" (ἄστατος) kelimesinden türetilmiştir. Bu isimlendirme, elementin bilinen hiçbir kararlı izotopunun olmamasına ve tüm izotoplarının radyoaktif bozunmaya uğramasına bir göndermedir.

Doğada Bulunuşu

Astatin, yerkabuğunda doğal olarak bulunan en nadir elementtir. Herhangi bir anda tüm yerkabuğunda toplamda sadece birkaç gram (hatta bir gramdan az) astatin bulunduğu tahmin edilmektedir. Doğal astatin, uranyum ve toryumun doğal radyoaktif bozunma zincirlerinde çok kısa ömürlü bir ara ürün olarak sürekli oluşur ve hemen bozunur. Bu nedenle doğadan izole edilmesi pratik olarak imkansızdır. Araştırma ve potansiyel tıbbi uygulamalar için gereken astatin, tıpkı keşfedildiği gibi, bizmut-209 izotopunun nükleer reaktörlerde veya parçacık hızlandırıcılarda alfa parçacıklarıyla bombardıman edilmesiyle yapay olarak üretilir.

Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Astatinin fiziksel ve kimyasal özellikleri, bugüne dek yalnızca eser miktarlarda üretilebilmesi ve yoğun radyoaktivitesi nedeniyle büyük ölçüde teorik tahminlere ve diğer halojenlerle karşılaştırmalara dayanmaktadır. Oda sıcaklığında katı bir madde olması beklenir. Erime noktasının yaklaşık 300 °C, kaynama noktasının ise 350 °C civarında olabileceği öngörülmektedir. Atom ağırlığı, bilinen en uzun ömürlü izotopu ²¹⁰At için yaklaşık 210 g/mol’dür. Atom yarıçapı yaklaşık 202 pm, elektronegatiflik değeri ise 2,2'dir. Elektron ilgisi 270,2 kj/mol olarak belirtilmiştir.

Kimyasal açıdan, halojenlerin en az reaktifi olması beklenir, ancak yine de reaktif bir elementtir. Diğer halojenler gibi, çeşitli oksidasyon durumları (-1, +1, +3, +5, +7) sergileyebilir ve interhalojen bileşikleri (örneğin, AtI, AtBr, AtCl) oluşturabilir. Ancak iyottan daha belirgin bir metalik karaktere sahiptir. Bazı deneyler, astatinin sulu çözeltilerde hem pozitif (At⁺) hem de negatif (At⁻) iyonlar oluşturabildiğini göstermiştir.

İzotopları

Astatinin bilinen kararlı bir izotopu yoktur; tüm izotopları radyoaktiftir ve bilinen yaklaşık 40 izotopu vardır.

• ²¹⁰At (Astatin-210): Bilinen en uzun ömürlü izotopudur ve yarı ömrü yaklaşık 8,1 saattir.

• ²¹¹At (Astatin-211): Yarı ömrü yaklaşık 7,2 saattir. Tıbbi uygulamalar için en çok potansiyel taşıyan izotoptur çünkü alfa bozunmasına uğrar. Alfa parçacıkları, kısa menzilli ve yüksek enerjili olmaları nedeniyle çevre dokulara zarar vermeden hedeflenen kanser hücrelerini yok etme potansiyeline sahiptir.

Kullanım Alanları

Astatinin son derece nadir olması ve yoğun radyoaktivitesi nedeniyle ticari bir uygulaması yoktur. Günümüzde sadece bilimsel araştırma amaçlı üretilmekte ve kullanılmaktadır. Potansiyel kullanım alanı nükleer tıptır:

• Kanser Tedavisi (Radyoterapi): Astatin-211 izotopu, hedeflenmiş alfa tedavisi (TAT) adı verilen bir kanser tedavisi türü için araştırılmaktadır. Bu yöntemde, ²¹¹At atomları, kanser hücrelerini tanıyan monoklonal antikorlar gibi moleküllere bağlanır. Bu birleşik molekül vücuda verildiğinde, antikor kanser hücresine tutunur ve astatinin yaydığı kısa menzilli, yüksek enerjili alfa parçacıkları, yakındaki sağlıklı hücrelere minimum zarar vererek doğrudan tümör hücresini yok eder. Bu alandaki çalışmalar devam etmektedir.

Biyolojik Rolü ve Önlemler

Astatinin bilinen bir biyolojik rolü yoktur. Tehlikeli derecede radyoaktif bir elementtir ve bu nedenle çok zehirlidir. Kimyasal olarak iyota benzediği için, vücuda girdiğinde iyot gibi tiroit bezinde birikme eğiliminde olabilir. Bu birikim, yaydığı yoğun alfa radyasyonu nedeniyle tiroit dokusuna ciddi zararlar verebilir ve kanser riskini artırabilir. Astatinle çalışılırken, yaydığı radyasyondan korunmak için özel donanımlı laboratuvarlar, uzaktan kontrol sistemleri ve sıkı radyasyon güvenliği protokolleri gibi son derece katı önlemler alınması zorunludur.