O astato detém um recorde único: é o elemento natural mais raro na Terra. Segundo estimativas, a quantidade total de astato presente na crosta terrestre em um dado momento é inferior a 30 gramas. Essa raridade extrema deve-se ao fato de que todos os seus isótopos são radioativos com meias-vidas muito curtas. O mais longo, o astato-210, tem uma meia-vida de apenas 8,1 horas. Assim, qualquer astato primordial presente durante a formação da Terra já se desintegrou há muito tempo. O astato presente hoje é constantemente recriado como intermediário de decaimento nas cadeias naturais de urânio e tório, mas desaparece quase imediatamente.
Vários isótopos do astato aparecem nas cadeias de decaimento do urânio e do tório, por meio de decaimentos beta de seus elementos pais, o polônio ou o bismuto. Por exemplo:
Esses isótopos são produzidos em quantidades infinitesimais e têm vidas tão curtas que não podem se acumular.
Além dos decaimentos radioativos, o astato pode ser produzido naturalmente, em quantidades ainda menores, por espalação cósmica: quando raios cósmicos de alta energia atingem núcleos mais pesados, como chumbo ou bismuto na crosta terrestre, eles podem fragmentá-los e produzir núcleos exóticos, incluindo o astato.
O astato está localizado em uma região da tabela periódica onde a estabilidade nuclear é muito baixa. O estudo de seus isótopos, especialmente aqueles com um número "mágico" de nêutrons (como \(^{211}\mathrm{At}\) com 126 nêutrons, um número mágico), ajuda os físicos nucleares a refinar os modelos da estrutura nuclear e a entender os limites da estabilidade dos núcleos pesados.
A existência do astato foi prevista por Dmitri Mendeleev desde a criação de sua tabela periódica em 1869. Ele lhe deu o nome provisório de "eka-iodo", prevendo que seria um halogênio mais pesado que o iodo, com propriedades químicas semelhantes, mas com massa atômica mais elevada e provavelmente características metálicas. A busca por esse elemento faltante mobilizou vários químicos por décadas, sem sucesso, devido à sua extrema instabilidade.
O astato foi finalmente produzido artificialmente em 1940 por uma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley: Dale R. Corson, Kenneth Ross MacKenzie e Emilio Segrè. Eles bombardearam um alvo de bismuto-209 com partículas alfa aceleradas no ciclotron de 60 polegadas de Berkeley. A reação nuclear produziu astato-211:
\(^{209}\mathrm{Bi} + \alpha \, (^{4}\mathrm{He}) \rightarrow \,^{211}\mathrm{At} + 2n\)
Eles o identificaram por sua radioatividade característica e inicialmente o chamaram de "alabamine" (símbolo Ab), mas esse nome não foi mantido.
Após a Segunda Guerra Mundial, em 1943, Berta Karlik e Traude Bernert conseguiram identificar traços de astato (os isótopos \(^{218}\mathrm{At}\) e \(^{219}\mathrm{At}\)) em produtos de decaimento naturais do urânio e do tório, confirmando assim que ele existia na natureza, embora em quantidades ínfimas. O nome definitivo, "astato" (derivado do grego astatos, αστατος, que significa "instável"), foi proposto pelos descobridores e adotado, destacando sua propriedade mais marcante.
Hoje, o astato é produzido exclusivamente de forma artificial, principalmente em aceleradores de partículas (ciclotrons). Os métodos mais comuns são:
A produção mundial é extremamente baixa, da ordem de alguns microgramas a alguns miligramas por ano, principalmente em laboratórios de pesquisa especializados (Estados Unidos, Rússia, Europa, Japão). Seu custo é astronômico (milhões de dólares por grama, se é que se poderia acumular um grama), e não existe um "mercado" no sentido convencional.
O astato (símbolo At, número atômico 85) é um elemento do grupo 17, o dos halogênios. É o membro mais pesado e radioativo dessa família, que inclui flúor, cloro, bromo, iodo e tennessino. Seu átomo possui 85 prótons e, dependendo do isótopo, de 116 a 140 nêutrons. O isótopo mais utilizado, \(^{211}\mathrm{At}\), tem 126 nêutrons. Sua configuração eletrônica é [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵, com sete elétrons de valência (6s² 6p⁵).
Devido à sua instabilidade e à pequena quantidade já produzida (estima-se que menos de um milionésimo de grama de astato elementar tenha sido sintetizado no total), a maioria de suas propriedades físicas nunca foi medida diretamente em uma amostra macroscópica. Elas são deduzidas de cálculos teóricos, extrapolações das tendências do grupo dos halogênios e estudos em quantidades ínfimas.
Ponto de fusão estimado: ~575 K (~302 °C).
Ponto de ebulição estimado: ~610 K (~337 °C).
Quimicamente, espera-se que o astato se comporte como um halogênio, mas com diferenças marcadas devido ao seu peso e aos efeitos relativísticos. Espera-se que seja o menos reativo dos halogênios e que apresente um caráter metálico (tendência a formar cátions, At⁺). Seus possíveis estados de oxidação variam de -1 a +7, sendo os estados -1, +1, +3, +5 e +7 plausíveis.
Número atômico: 85.
Grupo: 17 (Halogênios).
Configuração eletrônica: [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵.
Estado físico (20°C): Sólido (previsto).
Radioatividade: Todos os isótopos são radioativos.
Isótopo médico-chave: \(^{211}\mathrm{At}\) (meia-vida 7,2 h, emissor α).
| Isótopo / Notação | Prótons (Z) | Nêutrons (N) | Massa atômica (u) | Produção / Ocorrência | Meia-vida / Modo de decaimento | Observações / Aplicações |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Astato-210 — \(^{210}\mathrm{At}\) | 85 | 125 | 209,987148 u | Sintético / Traço natural | 8,1 horas (α, 99,8%; CE, 0,2%) | Isótopo com a meia-vida mais longa (mas menos puro α que \(^{211}\mathrm{At}\)). |
| Astato-211 — \(^{211}\mathrm{At}\) | 85 | 126 | 210,987496 u | Sintético (α sobre Bi-209) | 7,214 horas (α, 100%) | O isótopo mais importante. Emissor alfa puro de alta energia (5,87 MeV). Meia-vida ideal para a medicina (terapia). Alvo de escolha para pesquisa. |
| Astato-217 — \(^{217}\mathrm{At}\) | 85 | 132 | 216,992420 u | Produzido na cadeia de decaimento do \(^{225}\mathrm{Ac}\) | 32,3 ms (α, 99,99%) | Produto de decaimento do actínio-225, usado em terapia alfa direcionada (TAT). Sua cadeia produz três partículas alfa. |
| Astato-218 — \(^{218}\mathrm{At}\) | 85 | 133 | 217,995350 u | Traço natural (cadeia U-238) | 1,5 s (α, 99,9%; β⁻, 0,1%) | Isótopo natural muito fugaz. |
| Astato-219 — \(^{219}\mathrm{At}\) | 85 | 134 | 218,996590 u | Traço natural (cadeia U-235) | 56 s (α, 97%; β⁻, 3%) | Isótopo natural, com a meia-vida mais longa entre os astatos naturais. |
N.B.:
Camadas eletrônicas: Como os elétrons estão organizados ao redor do núcleo.
O astato possui 85 elétrons distribuídos em seis camadas eletrônicas. Sua configuração eletrônica [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵ apresenta sete elétrons de valência na camada 6 (s² p⁵), uma configuração característica dos halogênios. Isso também pode ser escrito como: K(2) L(8) M(18) N(32) O(18) P(7), ou de forma completa: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s² 5p⁶ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵.
Camada K (n=1): 2 elétrons (1s²).
Camada L (n=2): 8 elétrons (2s² 2p⁶).
Camada M (n=3): 18 elétrons (3s² 3p⁶ 3d¹⁰).
Camada N (n=4): 32 elétrons (4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴).
Camada O (n=5): 18 elétrons (5s² 5p⁶ 5d¹⁰).
Camada P (n=6): 7 elétrons (6s² 6p⁵).
O astato possui 7 elétrons de valência (6s² 6p⁵). Como os outros halogênios, tende a ganhar um elétron para atingir a configuração estável do gás nobre (radônio), formando assim o íon astateto (At⁻). Este é o estado de oxidação -1, que deveria ser o mais estável. No entanto, devido ao seu grande tamanho e aos efeitos relativísticos, o astato mostra uma forte tendência a existir em estados de oxidação positivos, ao contrário dos halogênios mais leves. Os estados +1 (At⁺), +3 (AtO⁻ ou At³⁺), +5 (AtO₃⁻) e +7 (AtO₄⁻) são possíveis e foram observados em compostos em traços. Essa química é mais semelhante à do iodo do que à do cloro ou do bromo.
A química do astato nunca pôde ser estudada com amostras visíveis. Ela é explorada por meio de técnicas de radioquímica em traços: acompanha-se o comportamento de alguns átomos ou moléculas marcados pela radioatividade do astato em soluções ultra-diluídas. Isso permite determinar propriedades como coeficientes de partição, potenciais de oxirredução ou a estabilidade de diferentes complexos.
Os estudos confirmam que o astato se comporta como um halogênio:
Mas também mostra diferenças:
Esta é a aplicação mais promissora e praticamente a única. O astato-211 é um emisor alfa puro ideal para radioterapia interna direcionada:
Para guiar o astato-211 até o tumor, ele deve ser fixado de maneira covalente e estável a uma molécula vetor que reconheça especificamente as células cancerosas. Esses bioconjugados são desafios químicos maiores, pois a ligação At-C (carbono-astato) é relativamente fraca e sensível à desastatinação (perda do átomo de astato). Os vetores estudados incluem:
Os ensaios pré-clínicos e clínicos (fases I/II) com \(^{211}\mathrm{At}\) focam em:
Os resultados preliminares são encorajadores, mostrando eficácia antitumoral com toxicidade limitada.
O astato-211 compartilha com o polônio-210 uma toxicidade radioativa extrema em caso de incorporação, devido à sua emissão alfa de alta energia. Seu perigo é ainda maior em alguns aspectos:
A manipulação do astato-211 é feita exclusivamente em laboratórios de alta segurança (nível P3) equipados com caixas de luvas estanques sob atmosfera controlada (nitrogênio ou argônio). A proteção contra emissões alfa é simples (luvas, caixa), mas a prevenção da incorporação (inalação de vapores, ingestão, contato cutâneo) é primordial. Todas as operações são projetadas para trabalhar com atividades da ordem do gigabecquerel (GBq) em volumes minúsculos.
Não existe antídoto específico. A prevenção é a única estratégia eficaz. Em caso de contaminação suspeita, medidas de emergência (descontaminação, monitoramento de excreções) e a administração de iodo estável (para saturar a tireoide e limitar a fixação do astato) poderiam ser consideradas, embora sua eficácia não esteja comprovada.
Assim como o polônio e outras matérias radioativas de categoria 1, o astato-211 está sujeito às regulamentações mais rigorosas da AIEA em matéria de segurança e proteção nuclear. Seu transporte é altamente regulamentado (regulamento ADR/RID para materiais radioativos). Apenas alguns laboratórios no mundo estão autorizados a produzi-lo e manipulá-lo.
O principal obstáculo ao desenvolvimento de terapias com astato-211 é sua produção limitada. Requer um ciclotron de média energia (~30 MeV) com uma linha de feixe dedicada ao bombardeio de bismuto. A separação química do astato do bismuto fundido (método de destilação) ou em solução é complexa e deve ser rápida. O desenvolvimento de métodos de produção mais eficientes e de uma logística que permita entregar o isótopo aos hospitais nas horas seguintes à sua produção é uma área de pesquisa ativa.
O futuro do astato está quase inteiramente ligado à medicina nuclear teranóstica:
O astato, esse "fantasma" da tabela periódica, poderia assim passar do status de curiosidade de laboratório para o de ferramenta terapêutica de precisão salvadora, encarnando o paradoxo dos radioelementos: um poder destrutivo canalizado para a cura.
O átomo em todas as suas formas: da intuição antiga à mecânica quântica 
Berílio (Be, Z = 4): um metal
raro com propriedades excepcionais 
