Układ okresowy, na tę chwilę, klasyfikuje 118 pierwiastków. 94 z nich daje się odnaleźć w przyrodzie, również na naszej planecie. Który z nich występuje najrzadziej? Jest duża szansa, że nawet nie słyszałeś jego nazwy.
Krótko: Najrzadziej występującym naturalnie pierwiastkiem, zatem bez ingerencji człowieka, jest astat. Przefiltrowując materię calutkiej Kuli Ziemskiej, znaleźlibyśmy najwyżej kilkadziesiąt gramów tej substancji.
Ciut dłużej: Dość łatwo oszacować, których pierwiastków jest wokół nas najwięcej. Powszechnie wiadomo, że aż 99% widzialnej materii wszechświata stanowią wodór i hel, że 78% atmosfery to azot oraz, że 46% skorupy ziemskiej zawiera atomy tlenu, złapanego w przeróżne związki chemiczne. Ale co znajduje się na przeciwległym biegunie popularności? Istnieje co prawda kilkadziesiąt egzotycznych i ekstremalnie masywnych pierwiastków otrzymywanych w warunkach laboratoryjnych, rozpadających się jeszcze zanim pomyślimy o ich właściwościach. Pytanie dotyczy jednak najrzadszych substancji powstających w sposób całkowicie naturalny.
Poszukując informacji w sieci, szybko dowiemy się, że do największych chemicznych unikatów należą ren, iryd oraz osm. Stężenie tych metali w skorupie ziemskiej oscyluje w okolicach 0,0001 ppm, więc na każde 10 miliardów ziemskich atomów najwyżej 1 to atom renu, irydu lub osmu. Metale te stanowią najwyżej 0,00000001% składu naszej planety, czyli rzeczywiście wartość śladową. Dla porównania, uran zajmuje 0,00018% skorupy ziemskiej. Występuje zatem jakieś 18 tysięcy razy obficiej od wyżej wymienionych.
Istnieje jednak substancja jeszcze skromniejsza. Ren, iryd czy osm są niezwykle rzadkie, ale gdyby przeczesać całą Ziemię i skumulować je w jednym miejscu, zebralibyśmy zapewne niemały kontener o masie liczonej w tonach. Z kolei pierwiastek, o którym mowa, w całości nie zapełniłby nawet solniczki. Nosi on nazwę astatu.
Jak to się stało, że astat niby jest, ale tak jakby go nie było? Wszystko zawdzięczamy przywołanemu już uranowi, a konkretniej jego rozpadowi. Na nasze potrzeby uprośćmy cały proces. Przeciętnie po 700 milionach lat, połowa atomów uranu U‑235 w efekcie rozpadu alfa przekształca się w tor Th-231. Połowa tego toru już po około dobie ulega transformacji w protaktyn Pa-231. Połowa protaktynu po 32 tysiącach lat rozpada się do aktynu Ac-227. Po kolejnych 21 tysiącach lat aktyn zamienia się w tor Th-227 bądź Frans Fr-223. W pierwszym przypadku w ciągu 18 dni, w drugim w 21 minut połowa atomów przybierze formę radu Ra-223. Połowa radu po 11 dniach staje się radonem Rn-219, który błyskawicznie rozpada się na polon Po-215. I wreszcie połowa polonu, w czasie niecałych dwóch milisekund, w ramach rozpadu alfa, przejdzie przemianę w… ołów Pb-211. Dokładniej ponad 99,9% spośród tej połowy Po-215 zachowa się w ten sposób, podczas gdy zbuntowany ułamek procenta atomów przejdzie rozpad beta minus rodząc astat At-215.
Na astat można się natknąć w kilku takich procesach, ale zawsze stanowi on jedynie fazę przejściową na drodze rozpadu w solidniejsze pierwiastki. Sam fluorowiec w większości swoich form znika w ciągu mikrosekund, ustępując miejsca bizmutowi. Mając tę wiedzę i uwzględniając ilość występującego na naszej planecie uranu i toru, jesteśmy w stanie oszacować, że w każdym momencie w skorupie ziemskiej istnieje nie więcej niż 30 gramów astatu. Rzecz jasna ciągle znikającego i zastępowanego przez świeże atomy.
Jedynie sztucznie wytwarzane izotopy astatu, jak At-210 oraz At-211, potrafią przetrwać około 7–8 godzin, co powoli uczymy się wykorzystywać w medycynie – w ramach radioterapii.
Komentarze