Найрідкісніший природний елемент на Землі випарується, якщо збирати його занадто багато

За останніми підрахунками, в періодичній таблиці налічується 118 підтверджених елементів – але з цієї величезної кількості ви більш ніж у дев’ять разів частіше контактуєте лише з п’ятьма елементами, ніж з іншими 113.

Це тому, що з усіх десятків елементів, знайдених у земній корі, ці п’ять – кисень, кремній, алюміній, залізо та кальцій – складають понад 92 відсотки від загальної кількості. Фактично, майже половина атомів, з якими ми стикаємося щодня, складаються з кисню, що робить його найпоширенішим елементом на планеті.

На іншому кінці шкали, однак, знаходиться астатин – найрідкісніший елемент, який зустрічається в природі на Землі. Вважається, що на всій планеті існує менше 25 грамів – тобто менше однієї унції – цього елемента в будь-який момент часу. Насправді він настільки рідкісний, що вчені досі не знають базової інформації про нього, наприклад, як він виглядає.

Астатин названий від грецького слова, що означає “нестабільний”, і це доречне прізвисько: він неймовірно радіоактивний, з періодом напіврозпаду трохи більше восьми годин навіть у своїй найстабільнішій формі, астатині-210. Це означає, що навіть якщо вам вдасться роздобути трохи, через 24 години від нього залишиться лише одна восьма частина – решта розпадеться на вісмут-206 або полоній-210.

І це найстабільніший ізотоп – більшість форм астатину мають період напіврозпаду в одну секунду або менше. В елементарній формі все ще більш нестабільно: він настільки радіоактивний, що якби ви побачили його неозброєним оком, він би буквально випарувався під дією власного тепла.

Хоча вчені й можуть мати справу з астатином безпосередньо, вони можуть це зробити лише штучно, створюючи його за допомогою ядерних реакцій – зазвичай шляхом бомбардування вісмуту-209 альфа-частинками.

Тому більша частина того, що ми знаємо про цей елемент, походить з теоретичних робіт, а не практичних експериментів. Наприклад, ми вважаємо, що астатин, ймовірно, виглядає як чорна тверда речовина, тому що він знаходиться в колонці галогенів періодичної таблиці Менделєєва. Галогени стають темнішими, коли стають важчими: фтор майже безбарвний, хлор – жовто-зелений, бром – червоно-коричневий, йод – темно-сіро-фіолетовий – тож логічно, що астатин, як наступний галоген у списку, повинен бути ще темнішим.

Звісно, за умови, що цей елемент насправді не є більше схожим на метал, ніж на галоген – питання, яке розділяє хіміків, оскільки астатин також лежить по діагоналі в періодичній таблиці, яка містить металоїди, такі як бор і кремній. У хімічних реакціях він іноді поводиться як галоген, а іноді як метал, не піддаючись легкій класифікації навіть експертами.

Незважаючи на те, що астатин настільки рідкісний, що його практично не існує, і настільки заплутаний, що ми практично нічого не знаємо про нього напевно, він може мати досить важливе практичне застосування. При розпаді цей елемент випромінює α-частинки: радіоактивні частинки, утворені з комбінації двох протонів і двох нейтронів, які з різних причин дуже добре впливають на ракові клітини.

“Астатин – це золота зірка серед α-випромінювачів”, – сказав Мехран Макванді, радіолог зі Школи медицини Університету Пенсильванії, в інтерв’ю журналу Chemical and Engineering News, що видається Американським хімічним товариством, ще у 2020 році. Він випромінює менше α-частинок, ніж інші ізотопи, такі як актиній-225, пояснив Макванді, що робить його менш потужним, але більш сфокусованим у своїх випромінюваннях. Він має надзвичайно короткий період напіврозпаду, що означає, що він не затримується надовго. Важливо, що він випромінює лише α-частинки, найменш шкідливі з усіх видів радіації.

Якби вчені змогли приєднати ізотопи астатину до молекул, націлених на рак, то, можливо, вони змогли б створити протиракову терапію, яка могла б розрізати ДНК ракової клітини, залишаючи навколишні тканини відносно неушкодженими. Що стосується потенційних методів лікування раку, то, за словами Макванді, “ніщо не може навіть наблизитися до того, щоб мати таку ж цілеспрямовану дію”.

Звичайно, є одне велике застереження: дослідники повинні спочатку отримати цю речовину в свої руки. Оскільки він такий рідкісний і нестабільний, це непросте завдання – можливо, саме тому елемент досі офіційно не має відомої біологічної ролі або застосування поза дослідженнями.

Але, можливо, це й на краще. Зрештою, якби ми знали, що він дійсно важливий, нам би знадобилося набагато більше, ніж 25 грамів, чи не так?