Astat
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Englisch: astatine
Definition
Astat ist ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 85. Es handelt sich um das seltenste natürlich vorkommende Element in der Erdkruste. Die gleichzeitig auf der Erde natürlich vorhandene Astatmenge wird auf etwa 100 bis 130 mg geschätzt.[1] Astat ist radioaktiv. Das langlebigste Isotop Astat-210 weist eine Halbwertszeit von ca. 8,1 Stunden auf.[2] Es befindet sich im Periodensystem der Elemente in der Periode 6 und in der Gruppe 17 (Halogene).
Chemie und Eigenschaften
Als Halogen zeigt Astat chemische Ähnlichkeiten zu Iod, ist jedoch metallischer in seinem Verhalten. Es kann in verschiedenen Oxidationsstufen auftreten, wobei -1, +1, +3, +5 und +7 die wichtigsten sind. Aufgrund seiner extremen Seltenheit und Radioaktivität sind viele chemische Eigenschaften nur theoretisch oder durch Extrapolation bekannt. Astat bildet Wasserstoffverbindungen (HAt) und kann sowohl anionisch als auch kationisch vorliegen.
Isotope
Alle Isotope des Astats sind radioaktiv. Wichtige Isotope sind:
- Astat-210: Halbwertszeit ca. 8,1 Stunden
- Astat-211: Halbwertszeit 7,2 Stunden, medizinisch bedeutsam als Alphastrahler
- Astat-209: Halbwertszeit 5,4 Stunden
- Astat-215: Halbwertszeit 0,1 Millisekunden
- Astat-217: Halbwertszeit 32 Millisekunden
Vorkommen und Herstellung
Astat entsteht in der Natur ausschließlich als Zwischenprodukt natürlicher Zerfallsreihen von Uran und Thorium. Die winzigen Mengen in der Erdkruste resultieren aus dem kontinuierlichen radioaktiven Zerfall dieser Elemente. Für wissenschaftliche und medizinische Zwecke wird Astat künstlich durch Kernreaktionen hergestellt, typischerweise durch Beschuss von Bismut-209 mit Alphateilchen in einem Zyklotron. Die Produktion ist aufwendig und die Ausbeuten sind gering, was die Verfügbarkeit stark einschränkt.
Anwendung
Astat-211 wird als Alphastrahler für gezielte Alphatherapien inzwischen auch in frühen klinischen Studien untersucht. Die kurze Reichweite der Alphastrahlung im Gewebe macht es für die Behandlung von Mikrometastasen und einzelnen Tumorzellen interessant. Potenzielle Anwendungsgebiete umfassen Leukämien, Glioblastome und andere maligne Erkrankungen.[3]
Toxikologie und Strahlenschutz
Astat ist aufgrund seiner Radioaktivität hochgradig radiotoxisch. Die Hauptgefahr geht von der Alphastrahlung aus, die bei Inkorporation schwere Zellschäden verursachen kann. Mögliche Expositionswege sind Inhalation, Ingestion oder Hautresorption. Die Datenlage zur Toxikologie ist aufgrund der extremen Seltenheit und kurzen Halbwertszeiten begrenzt. Beim Umgang mit Astat-Radionukliden sind strenge Strahlenschutzmaßnahmen erforderlich, einschließlich Arbeit in Handschuhboxen, kontinuierlicher Luftüberwachung und spezieller Abschirmung. Die kurzen Halbwertszeiten erfordern zudem eine präzise Zeitplanung bei allen Arbeitsschritten.
Quellen
- ↑ Qiu et al., How much astatine is existing in nature?, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 2025
- ↑ Kondev et al., The NUBASE2020 evaluation of nuclear physics properties, Chinese Physics C, 2021
- ↑ Albertsson et al., Astatine-211 based radionuclide therapy: Current clinical trial landscape, Front Med (Lausanne), 2022