아스타틴

요약 주기율표 17족 6주기에 속하는 할로젠족으로 지금까지 발견된 할로젠 중에서 가장 무거운 원소이다. 우라늄이나 토륨이 붕괴하면서 생성되는 방사성 원소로 원소기호는 At, 녹는점은 302℃, 끓는점은 337℃인 검은색의 고체이다.

주기율표(아스타틴)

원소기호	At
원자번호	85
화학계열	할로젠
원자량	(210)g/mol
전자배열	[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p5
상태	고체
녹는점	302℃
끓는점	337℃
기화열	40KJ/mol
산화상태	7,5,3,1,-1
전기음성도	2.2(Pauling scale)

역사

예전부터 자연계에 존재하는 것인가에 대해 많은 논란이 있었으나, 1940년에 미국의 버클리에 있는 캘리포니아대학교에서 데일 R.코슨, 케네스 R.매켄지, 에밀리오 세그레가 입자가속기를 이용하여 에너지가 높은 알파 입자, 즉 헬륨을 비스무트에 충돌시켜 ²¹¹At를 만들어냈다. 1947년 그리스어에서 불안정을 뜻하는 astatos를 따서 astatine이라 명명하였다.

아스타틴, At

자연 상태로는 우라늄광석에 적은 양이 포함되어 있지만, 대부분은 인공적으로 합성한다. 자연상에서는 가장 희귀한 원소중 하나이며 전체 지구지각에서 30g(1온스) 이하 정도만 존재한다. 298˚K에서 휘발성이 있는 준금속성 고체로 화학적 성질은 아이오딘과 비슷하지만, 화학반응에서 아이오딘보다 전자를 잃기 쉽고, 받기는 어려우며 요오드보다 금속성이 강하다. 벤젠과 사염화탄소에는 잘 녹으며 묽은 질산과 묽은 염산에 용해된다. 할로젠 Br₂ 또는 I₂와 반응하여 할로젠 (interhalogen) 종인 AtBr과 AtI를 각각 생성하며 모두 CCl₄에 용해된다.

동위원소 원자량의 범위는 191~223로 33개의 동위원소가 존재한다. 그 가운데 ²¹⁰At이 반감기가 8.1시간으로 가장 길다. 아스타틴의 몇몇 동위원소들(²¹⁵At, ²¹⁸At, ²¹⁹At)은 방사능 붕괴 계열의 한 부분으로서 우라늄과 토륨 광물들 내에 존재한다. 자연계에서 발견되는 동위원소는 215, 217, 218, 219(가장 긴 반감기로 0.9분)이며, 천연에서는 악티늄계열의 ²¹⁹At, ²¹⁶At, 우라늄 계열의 ²¹⁸At이 소량 발견되었다. 그후에 폴로늄 또는 프랑슘의 분기붕괴생성물로서 자연계에도 존재한다는 것이 알려졌는데, 모두 반감기 1분 이하로 수명이 짧다.

제조법

아스타틴은 방사성이 있으며, 자연계에서 이용할 수 없으므로 핵 반응기 외에서는 제조될 가능성이 없다. 비스무스 동위원소, ²⁰⁹Bi 에 알파 입자를 충돌시키면 짧은 수명의 아스타틴과 중성자들을 생성한다. 증발에 의해 소실되는 아스타틴을 억제하기 위하여, 비스무스 표적을 조사하는 동안 냉각한다.

아스타틴의 용도

방사능이 큰 아스타틴은 핵시설이나 실험실 외에서는 이용되는 일이 거의 없다.