Astat – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

In der Natur entsteht Astat nur als seltene Nebenreaktion der Zerfallsreihen von Uran und Thorium. Einige radioaktive Kerne wandeln sich nicht nur in das nächste Glied der Reihe um, sondern zu einem kleinen Teil in Astat-Isotope. Diese zerfallen binnen Sekundenbruchteilen bis etwa einer Minute wieder. Neubildung und Zerfall halten sich die Waage, und so bleibt die Menge winzig. Astat ist damit seltener als jedes andere Element, das natürlich vorkommt. Berta Karlik und Traude Bernert wiesen es in den frühen 1940er-Jahren in Wien in diesen Zerfallsreihen nach.

Schon Jahre zuvor hatten Forscher die Entdeckung des fehlenden Halogens unter dem Iod gemeldet, doch ihre Befunde ließen sich nicht bestätigen. Der Nachweis gelang 1940 an der University of California in Berkeley: Dale Corson, Kenneth MacKenzie und Emilio Segrè beschossen Bismut im Zyklotron mit Alphateilchen und erhielten Astat-211. Den Namen wählten sie wegen der Unbeständigkeit des Elements.

Eigenschaften und Reaktionen

Im Periodensystem sitzt Astat in Periode 6 und Gruppe 17: unter dem Iod und zwischen Polonium links und Radon rechts. Es hat 7 Valenzelektronen, die Elektronenkonfiguration lautet [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵. Als Atommasse gilt 210 u, die Massenzahl des langlebigsten Isotops Astat-210, dessen Halbwertszeit rund acht Stunden beträgt.

Von den physikalischen Eigenschaften ist fast nichts gemessen. Der Schmelzpunkt von 302 °C, die Dichte von 7 g/cm³ und die Elektronegativität von 2,2 sind Schätzungen, abgeleitet aus Trends im Periodensystem und aus Rechnungen. Für den Siedepunkt liegt kein Wert vor. Vermutlich ist Astat ein dunkler Feststoff. Ob er sich eher wie ein Metall oder wie ein Halbmetall verhält, ist nicht geklärt.

Eine sichtbare Menge ließ sich nie herstellen. Die Strahlung würde sie so stark erhitzen, dass sie sofort verdampfte. Untersuchungen laufen deshalb mit unsichtbar kleinen Spuren in Lösung.

Chemisch ähnelt Astat dem Iod, ist aber metallischer. Es bildet Astatid-Ionen, At⁻, und Verbindungen mit Iod und mit Kohlenstoff. Wie Iod sammelt es sich im Körper in der Schilddrüse an.

Forschung und Herstellung

Astat gewinnt man nicht aus Erzen, sondern künstlich in Teilchenbeschleunigern. Wie bei der Entdeckung beschießt man Bismut im Zyklotron mit Alphateilchen. Weil Astat-211 nur eine Halbwertszeit von rund sieben Stunden hat, muss es unmittelbar danach verarbeitet werden. Nur wenige Zyklotrone weltweit liefern Alphastrahlen mit passender Energie.

Eine Alltagsverwendung gibt es nicht, aber eine vielversprechende Forschung. Astat-211 sendet Alphateilchen aus, die im Gewebe nur wenige Zellschichten weit reichen. Das macht man sich in der gezielten Alpha-Therapie zunutze: Man koppelt Astat-211 an Antikörper oder andere Moleküle, die Tumorzellen erkennen. Die Strahlung wirkt dann vor allem im Tumor und schont das umliegende gesunde Gewebe. Erste klinische Studien laufen, etwa zu Hirntumoren und Blutkrebs. Das Verfahren gehört noch zur Forschung und ist kein Standard.

Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Astat (At)?

Häufige Fragen