Chưa đầy 25 gram, đâu là nguyên tố hiếm nhất trên Trái Đất?

Theo các nhà khoa học, Astatine chính là nguyên tố hiếm nhất xuất hiện tự nhiên ở trong lớp vỏ của Trái Đất. Nguyên tố này chỉ có chưa đầy 25 gram trên hành tinh xanh ở bất kỳ thời điểm nào.

Trên thực tế, các nhà khoa học vẫn chưa biết được những thông tin cơ bản của nguyên tố cực hiếm này, chẳng hạn như nó trông như thế nào.

Astatine được đặt tên theo một từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là "kém ổn định". Bởi đây là nguyên tố phóng xạ có chu kỳ bán rã chỉ hơn 8 giờ, ngay cả khi nó ở dạng ổn định nhất là Astatine-210. Điều này có nghĩa là ngay cả khi chúng ta thu thập được một ít thì sau 24 giờ chỉ còn 1/8 trong số đó. Nguyên nhân do Astatine phân rã thành Bismuth-206 hoặc Polonium-210.

Hầu hết các đồng vị của Astatine có chu kỳ bán rã dưới 1 giây hoặc ít hơn. Ở dạng nguyên tố, chúng còn dễ bay hơi hơn. Cụ thể, tính phóng xạ của Astatine cao đến mức nếu chúng ta có một lượng đủ để quan sát bằng mắt thường, thì nó vẫn sẽ tự bốc hơi dưới sức nóng của chính nó.

Mặc dù các nhà khoa học có thể làm việc trực tiếp với Astatine, nhưng họ chỉ có thể thông qua sản xuất nhân tạo bằng phản ứng hạt nhân. Cụ thể, họ thường dùng hạt alpha để bắn phá Bismuth-209.

Vì vậy, phần lớn những gì chúng ta biết về nguyên tố Astatine đều đến từ nghiên cứu lý thuyết, thay vì thí nghiệm thực tế. Chẳng hạn, các nhà nghiên cứu cho rằng Astatine trông giống như một vật rắn màu đen vì nó nằm trong cột halogen của bảng tuần hoàn. Các nguyên tố ở trong cột halogen càng nặng thì càng sẫm màu hơn, như: Flo màu vàng nhạt (ở điều kiện tiêu chuẩn), Clo màu vàng lục, Brom có màu đỏ nâu, Iot màu xám/tím. Từ đó, theo logic, nguyên tố tiếp theo là Astatine sẽ càng trở nên tối màu hơn.

Việc nguyên tố hiếm Astatine giống kim loại hay phi kim hơn vẫn là câu hỏi gây tranh cãi giữa các nhà hóa học. Bởi vì nguyên tố này nằm dọc theo đường chéo trong bảng tuần hoàn chứa những á kim như Boron và Silic.

Hơn nữa, trong các phản ứng hóa học, đôi khi Astatine hoạt động như halogen, nhưng cũng có lúc giống kim loại. Điều này khiến cho các chuyên gia gặp khó khăn trong việc phân loại.

Công dụng bất ngờ của nguyên tố cực hiếm

Mặc dù hiếm đến mức tưởng như không tồn tại thật, nhưng Astatine lại có thể có một số ứng dụng thực tiễn quan trọng. Theo đó, khi Astatine phân rã, nguyên tố này phát ra các hạt alpha, hạt phóng xạ được hình thành từ sự kết hợp của hai proton và hai neutron. Vì nhiều lý do nên hạt alpha nhắm mục tiêu vào các tế bào ung thư rất hiệu quả.

Nhà X quang học Mehran Makvandi tại trường Y của Đại học Pennsylvania (Mỹ), cho biết, nguyên tố Astatine phát ra ít hạt alpha hơn đồng vị khác, chẳng hạn như Actinium-225. Ngoài ra, nguyên tố này chỉ phát ra hạt alpha là loại bức xạ ít độc hại nhất.

Do đó, nếu các nhà khoa học có thể gắn đồng vị Astatine vào phân tử để tìm tế bào ung thư. Từ đó, họ có thể tạo ra được một liệu pháp để điều trị ung thư mà không gây hại cho các mô ở xung quanh.

Đương nhiên đây không phải là một nhiệm vụ dễ dàng bởi Astatine quá hiếm và không ổn định.

Bài viết tham khảo nguồn: Iflscience, Thermofisher