Методы предсказания свойств и подтверждения качественных предположений.
Задача №5.
Общие сведения. История открытия.
Астат (от греческого «неустойчивый») – один из самых редких элементов, встречающихся в земной коре (в верхнем километровом слое литосферы содержится не более 44 мг). Это связано с тем, что все естественные изотопы, получаемые в естественных радиоактивных рядах, имеют период полураспада менее 1 мин. Впервые получен и охарактеризован Д. Корсоном, К. Р. Маккензи и Э. Сегре в 1940 году (Калифорнийский университет в Беркли). 211At (t1/2 = 7,21 ч) был получен бомбардировкой a-частицами мишени из 209Bi в большом циклотроне:
20983Bi + 42He→ 21185At + 210n
Наиболее концентрированный раствор, который был когда-либо изучен, содержал 10-8 моль/л вещества.
Так как при движении вниз по группе цвет простых веществ становится темнее, можно предположить, что астат – твердое вещество сине-черного цвета, что подтверждается квантовыми расчётами. Скорее всего, существует виде молекул At2. Астат имеет электроотрицательность 2,2 по пересмотренной шкале Полинга (основана на энергии связи при образовании сложного вещества из простого). В HAt отрицательный заряд, скорее всего, находится на атоме водорода, что согласуется с электроотрицательностью по Олреду-Рохову (1,9) (основана на электростатической силе, действующей на внешний электрон). Сродство к электрону снижается на треть из-за спин-орбитального взаимодействия. Температура кипения 302°C.
|
|
|
Химические свойства.
Точно установлено 5 степеней окисления (СО): -1, 0, 1, 5, 7. +3 предполагается, но пока что соединения с данной СО не были получены. Главным отличием астата от других галогенов является термодинамическая устойчивость соединений в степенях окисления между 0 и +5 к диспропорционированию, что следует из диаграммы Латимера астата: 
At- может быть получен из At с помощью восстановителей средней силы (Zn в кислой среде). VO+, Fe3+ переводят астат в AtO-. Ce4+, IO4-, NaBiO3 переводят At в AtO3-. Перастатат (AtO4-) впервые был получен группой Халкина в 1970 г в СССР с использованием твердого XeF2 (температура плавления 128,6 °C) в горячем растворе NaOH при pH=10. Перастатат неустойчив в кислых растворах. Астат реагирует с Hal2 c образованием AtHal.
Астаторганические соединения похожи на йодорганические. Был предложен ряд методов синтеза астатбензола:
Самыми устойчивыми из астаторганичсеких соединений являются те, в которых At несёт на себе положительный заряд.
Более того, астат рассматривается как перспективный нуклид для создания радиофармацевтических препаратов. 211At образует комплекс с инсулином, период полураспада которого 6 часов, что хорошо подходит для лечения гепатоцеллюлярной карциномы. Также соединениями астата можно модифицировать однодоменные антитела.
|
|
|
Теннессин.
Был получен в 2010 году в Объединенном институте ядерных исследований при поддержке Национальной лаборатории Ок-Ридж бомбардировкой 249Bk атомами 48Ca.
Время полураспада 78 миллисекунд. Теннессин должен быть металлоидом. Скорее всего, он существует в виде одноатомных молекул. Предполагаемая температура кипения 618°C. СО -1, в отличие от остальных галогенов, наиболее термодинамически нестабильна, так как стандартный потенциал полуреакции восстановления Ts/Ts- должен быть -0,25 В. Максимальная степень окисления +5, потому что энергия спаривания 7s-электронов слишком высока, что связано с релятивистским эффектом (слабое экранирование 7-s орбиталей). Самая устойчивая степень окисления +3.
Методы предсказания свойств и подтверждения качественных предположений.
Обычно для предсказания свойств используют квантовохимический метод Хартри-Фока, но для больших атомов (например, теннессин) модель становится настолько громоздкой, что на данный момент для её решения не хватает вычислительной способности компьютеров. Поэтому используют более приближенные квантовохимические методы.
|
|
|
Для предсказания свойств теннессина были использованы:
• Теория возмущений Мёллера-Плессета (учитывает электронные корреляции, используя теорию возмущений Рэлея-Шредингера, в которой гамильтониан не зависит от времени);
• Метод Хартри-Фока-Дирака (релятивистское обобщение метода Хартри-Фока);
• Теория связанного кластера (использует оператор экспоненциального кластера для учета электронной корреляции).
Список литературы:
• J. Choi, G. Vaidyanathan, E. Koumarianou. “Astatine-211 labeled anti-HER2 5F7 single domain antibody fragment conjugates: radiolabeling and preliminary evaluation”.
• N. Takahashi. “Boiling points of the superheavy elements 117, 118”.
• S. Lahiri , K. Roy , S. Sen. “Complexation study on no-carrier-added astatine with insulin: A candidate radiopharmaceutical”.
• Fægri Jr., K. Saue, (2001). “Diatomic molecules between very heavy elements of group 13 and group 17: A study of relativistic effects on bonding”.
• P. J. Karol, R. C. Barber, B. M. Sherrill. «IUPAC Technical Report. Discovery of the elements with atomic numbers Z=113,115,117”.
• J. C. Bailar. “Comprehensive inorganic chemistry”.
• H. M. Neumann. “Solvent distribution studies of the chemistry of astatine”.
• Н. Гринвуд, А. Эрншо. «Химия элементов».
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 156; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!