А.К. Лаврухина, А.А. Поздняков - Аналитическая химия технеция, прометия, астатина и франция (1113384), страница 53
Текст из файла (страница 53)
В основном эти изотопы являются а-активными; они распадаются с образованием различных изотопов висмута. Так как все эти изотопы весьма короткоживущне, они не могут быть использованы в качестве меченых атомов при изучении химических свойств астатина. Наиболее важными изотопами астатина для изучения его химических свойств являются А!м7а, АРго и АР", которые получаются при облучении висмута а-частицами с энергией 30 — 60 Мэв [31, 46, !!4, 117, 141, 1741 и свинца, висмута и тория протонами высокой энергии 12, 4, 5, 7, 17, 18, 24, 150, 153, 1661. В случае облучения свинца и висмута протонами высокой энергии астатин образуется по вторичным реакциям ааРЬ(1л', хп)з, А!и ааВ!(а, хп)а,А(, а вслучае торин — по реакции глубокого расщепления с сечением 1О " см' [2, 9, 17, 150, 153!.
Порог реакции ВР" (а, 2п)АР" равен 21 Мэв, и при повышении энергии а-частиц до ЗО Мэв сечение образования увеличивается примерно до 0,9 барна (рис. 101) [14! 1. АР" распадается, с одной стороны, путем электронного захвата, образуя короткоживущий а-активный Ро"', с другой — путем а-распада, давая долгоживущий радиоизотоп висмута В[~7. Схема распада изотопа АР" представлена на рис. 102.
Вследствие очень короткого периода полураспада Росы практически каждый 232 е ,у/ 47,/ ~~ Ъ и, 7 д (гд/г?' д/г- ф й д генсек дг,эу сз г д, гдсед гг и 17'е~, 7 7о Ст Сз дгг Период иолурисоиди д,идеек. 7о/г+ 1633/ о д/г- 3 гат 33 д/г- дуо 7 гд сек. д/г-ддд,7 вз ддд ддд , 'ддг ра гат 32 7гз Рис. 102. Схема распада изотопа Д1™ [141 использовать для изучения химических свойств астатина изотоп АР". Для получения последнего в радиохимически чистом состоянии по реакции ВР" (а,2п) энергия бомбардирующих а-частиц не должна превышать порога реакции (а,Зп), т. е.
30 Мэв. Изотоп АРоа получают при бомбардировке висмута а-частицами с энергией 60 Мэв по реакции В!"' (а,4п). Однако изотоп А!ао' в этом случае загрязнен другими радиоактивными изотопами астатина. Поэтому для получения радиохимически чистого АРоа предложено выделять его из каста, образующегося при бомбардировке тория протонами с энергией 350 Мэв [46, 1651. 233 акт распада А!см сопровождается испусканием а-частиц с энергией 5,86 Мэв за счет а-!распада А!а" и а-частиц с энергией 7,44 Мэв за счет а-распада Рога [87, 1411. Как следует из рис.
101, при энергии бомбардирующих а-частиц выше 30 Мэв достигается порог реакции (а,Зп) и образуется АР'о с периодом полураспада 8,3 часа. Этот изотоп распадается в основном путем электронного а~газ аи захвата, образуя Ро"'. Лишь на 0,17%А(азо 7гиоси распадается с испусканием а-частнц, Поэтому когда измерение активности проводится / путем регистрации а-частиц, целесообразне Период оолурисоида При получении астатина на ускорителях многозарядных ионов металлический висмут наплавляют или напыляют слоем в 50— 100 мгтс.и' на металлическую подложку из золота [168), серебра [117) или алюминия [62, 63, 123). Если для облучения используется окись висмута, в качестве подложки применяют медную пластинку, в которую впрессовывают Вь,О,.
Для предупреждения улетучивания астатина за счет разогревания мишени при ее облучении подложка с нанесенным металлом охлаждается снизу водой. При облучении тория протонами высокой энергии изотопы астатина с массовыми числами 209 †2 получаются как непосредственно по реакции расщепления, так и за счет распада нейтронодефицитных изотопов более тяжелых элементов.
Сечение образования А1вм в этой реакции составляет 10 +. пх 1 мбариа, Л(гвв — 15 мбарна. Изотопы астатина, полученные в реакциях глубокого расщепления и по вторичным ядерным реакциям на висмуте и свинце, успешно используются при изучении химических свойств астатина [4 — 8, 22, 23). Физиологическое действие астатина Биологические свойства астатина широко освещены в работах Гамильтона и сотр. [1О, 37, 48, 72, 73, 85, 99 — 107, 163, 180, 200).
Несмотря на заметное различие в химических свойствах иода и астатина, последний заметно концентрируется в щитовидной железе, хотя и менее эффективно, чем иод. Если астатин вводится в организм в виде радиоколлоида, он задерживается в основном печенью. При попадании Л[Н1 (обычно применяющегося в исследованиях) в щитовидную железу происходит разрушение ее тканей, однако в отличие от Ув', излучаюшего [)-частицы, а-частицы А[ем не разрушают соседнюю паращитовидную железу (пробег а-частицы Л[н1 в ткани составляет 70 як, в то время как пробег р-частицы У" — 2000 мк). Благодаря малому пробегу а-частиц и короткому периоду полураспада Л(см (Тч, — — 7,3 часа) этот изотоп имеет существенные преимущества при диагностике заболеваний щитовидной железы по сравнению с часто используемым У" (Тч, =- 8,1 дня).
Однако воздействие а-частиц астатина на шитовидную железу значительно сильнее, чем р-частиц У". Многократное введение больших доз астатина крысам и обезьянам приводит к нарушению их роста, по-видимому, в результате разрушения ткани щитовидной железы и изменения функций желез внутренней секреции. Введение еще больших доз астатина крысам приводит к почти полному разрушению у них щитовидной железы через 2 года и образованию опухоли слизистых тканей и грудных желез.
По данным работы [101], при инъекции астатина крысам и обезьянам в смертельных дозах астатин концентрируется только в щитовидной железе; морфологических изменений, кроме щитовидной 234 железы, в других органах и тканях не обнаружено. Однако в более поздней работе [37) имеется указание на то, что астатин частично концентрируется и в грудных железах. В работе [49) изучены закономерности замещения в организме одного галоида на другой. ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АСТАТИНА И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ Лстатин находится в 1ГП группе периодической системы Д.
И. Менделеева и является аналогом фтора, хлора, брома и иода. Как известно, наиболее типичными для галоидов являются соединения, в которых они играют роль одновалентных металлоидов. Однако при переходе от фтора к иоду наблюдается некоторое ослабление металлоидного и усиление металлического характера элементов. Тенденция к образованию отрицательно заряженных ионов для галогенов должна уменьшаться с увеличением их порядкового номера, в то время как тенденция к образованию положительно заряженных ионов — увеличиваться. Электроположительные свойства у астатина проявляются 'более резко, чем у иода [128), а в некоторых случаях он ведет себя как металл: выделяется на катоде при электролизе [128), соосаждается из солянокислых растворов с сульфидамн металлов [62, 128), образует в азотнокислых растворах в присутствии биохромата однозарядный катион [6, 23) и др.
Согласно термодинамическим расчетам [19, 36, 50), иод может сушествовать в виде гидратированного катиона, однако вероятность образования катиона при переходе от астатина к иоду и далее к хлору резко падает. Все сведения о химических и физико-химических свойствах астатина и его соединений получены с помощью экспериментов с ультрамалыми количествами элемента и экстраполяции данных для его ближайших аналогов и теоретических расчетов.
Обычно для исследования используют концентрации элемента порядка 10 "— 10" М. При таких концентрациях астатин взаимодействует с микропримесями, следами пыли, образуя радиоколлоиды [109), сорбируется стенками стеклянной посуды [23, 31, 32, 123, 128) и т. д. В этом отношении, а также и по некоторым другим свойствам, астатин более похож на полоний и висмут, чем на иод [62, 143).
Наиболее концентрированный раствор астатина (10 ' М) был использован в работе [31). Для приготовления более концентрированных растворов потребовалось бы получение очень больших активностей (например, 1 М раствор астатина в количестве 1мл обладал бы а-активностью — 7000 кюри), что неизбежно приводило бы к значительным радиационным эффектам и осложняло бы изучение астатииа в определенном валентном состоянии. Изучение химии астатина, находящегося в индикаторных количествах, осложняется еще и тем, что для него нет удовлетворительного неизотопного носителя.
Использование в качестве носителя ближайшего аналога — иода весьма ограничено, так как химическое поведение астатина, а также иода в микроконцентрациях сильно отличается от поведения макроколичеств иода [?5, 89, 131, 198!. В настоящее время для астатина установлено наличие трех валентных состояний — 1; 0 и +5 [21, 39, 123[. Наиболее устойчивыми являются состояния 0 и — 1. Обсуждается вопрос о существовании астатина в валентных состояниях +1, +3, +7 [3, 29, 31, 39, 123, 128[.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
