Самый редкий природный элемент на Земле испарится, если его собрать слишком много

Фото из открытых источников

По последним подсчетам, в периодической таблице есть 118 подтвержденных элементов, но из этого огромного числа у нас более чем в девять раз больше шансов вступить в контакт только с пятью, чем с остальными 113.

Это потому, что из всех десятков элементов, обнаруженных в земной коре, именно эти пять — кислород, кремний, алюминий, железо и кальций — составляют в общей сложности более 92 процентов. На самом деле, почти половина атомов, с которыми мы сталкиваемся каждый день, — это кислород, что делает его самым распространенным элементом на планете.

А на другом конце шкалы находится астат: самый редкий природный элемент на Земле. Считается, что в любой момент времени на планете существует менее 25 граммов этого вещества. На самом деле, это настолько редкое явление, что ученые до сих пор не знают основной информации об этом элементе, например, как он выглядит.

Астат (или Астатин) назван в честь греческого слова «нестабильный», и это подходящее прозвище: он невероятно радиоактивный, с периодом полураспада чуть более восьми часов даже в самой стабильной форме, астате-210. Это означает, что даже если удастся заполучить некоторые из них, через 24 часа останется только одна восьмая, а остальные распадутся либо на висмут-206, либо на полоний-210.

И это самый стабильный изотоп — у большинства форм астата период полураспада составляет одну секунду или меньше. В своей элементарной форме все становится еще более изменчивым: она настолько радиоактивна, что, если бы ее можно было увидеть невооруженным глазом, она буквально испарилась бы под действием собственного тепла.

Чтобы иметь дело с астатом напрямую, ученые идут путем искусственного создания его с помощью ядерных реакций — обычно путем бомбардировки висмута-209 альфа-частицами. 

Таким образом, большая часть того, что мы знаем об этом элементе, получена в результате теоретической работы, а не практических экспериментов. Например, мы думаем, что астат, вероятно, выглядит как черное твердое вещество, потому что он находится в столбце галогенов периодической таблицы. Галогены темнеют по мере того, как становятся тяжелее: фтор практически бесцветен, хлор желто-зеленый, бром красно-коричневый, йод темно-серо-фиолетовый, следовательно, по логике вещей, астат, как следующий галоген в списке, должен быть еще темнее.

Конечно, это предполагает, что элемент на самом деле не больше похож на металл, чем на галоген — вопрос, который разделяет химиков, поскольку астат также расположен вдоль диагональной линии в периодической таблице, которая содержит такие металлоиды, как бор и кремний. В химических реакциях он иногда действует как галоген, а иногда как металл, что не поддается легкой классификации даже экспертами.

Несмотря на то, что он настолько редок, что его практически не существует, и настолько сбивает с толку, что мы практически ничего не знаем о нем наверняка, астат может найти довольно важное практическое применение. Когда элемент распадается, он испускает α-частицы: радиоактивные частицы, образованные комбинацией двух протонов и двух нейтронов, которые по разным причинам действительно хорошо воздействуют на раковые клетки.

Астат излучает меньше альфа-частиц, чем другие изотопы. Это делает его менее мощным, но более целенаправленным в своих выбросах. У него чрезвычайно короткий период полураспада, а это означает, что он не будет задерживаться в течение длительного времени. Важно отметить, что он испускает только α-частицы — наименее вредные из различных типов излучения.

Если бы ученые смогли присоединить изотопы астатина к молекулам, нацеленным на рак, то они могли бы создать противораковое лечение, которое могло бы разрезать ДНК раковой клетки и оставлять окружающие ткани относительно невредимыми. Когда дело доходит до потенциальных методов лечения рака, Макванди сказал: «Ничто не может даже приблизиться к такой же целевой эффективности».

Конечно, во всем этом есть довольно большое предостережение: исследователи должны сначала взяться за материал. Поскольку он настолько редок и нестабилен, это непростая задача — возможно, поэтому этот элемент до сих пор официально указан как не имеющий известной биологической роли или использования вне исследований.

Но, может быть, это и к лучшему. В конце концов, если бы мы знали, что это действительно важно, нам, вероятно, понадобилось бы гораздо больше, чем 25 граммов вещества.