L’astate occupe une place à part parmi les éléments chimiques : il est extrêmement rare dans la nature et disparaît rapidement par désintégration radioactive. Les quantités infimes disponibles compliquent l’étude de ses propriétés et excluent les usages ordinaires. Son intérêt se concentre surtout sur certains isotopes fabriqués en accélérateur, notamment l’astate-211, qui fait l’objet de recherches en médecine nucléaire.
Pourquoi l’astate est-il si rare ?
L’astate, de symbole At, porte le numéro atomique 85 : son noyau contient donc 85 protons. Il se situe dans le groupe 17, celui des éléments de la famille des halogènes, sous l’iode. Sa position laisse prévoir des ressemblances chimiques avec cet élément, mais l’astate est bien plus difficile à étudier, car tous ses isotopes sont radioactifs et aucun n’est stable.
On en trouve naturellement des traces fugaces dans les chaînes de désintégration d’éléments lourds comme l’uranium et le thorium. La quantité présente à un instant donné dans la croûte terrestre est infime : l’astate se forme puis se désintègre à son tour, sans s’accumuler. Le dossier de PubChem sur l’astate rappelle cette présence naturelle transitoire et sa rareté extrême.
Cette instabilité explique aussi pourquoi certaines propriétés macroscopiques attribuées à l’élément, comme son aspect ou son comportement physique détaillé, sont difficiles à vérifier directement. Les valeurs de la fiche d’identité décrivent l’élément, mais elles ne signifient pas qu’on puisse en disposer sous forme d’un échantillon visible ou manipulable.
Comment produit-on l’astate en laboratoire ?
Pour l’étudier, les chercheurs le produisent en petite quantité. Une méthode consiste à bombarder une cible de bismuth-209 avec des particules alpha dans un cyclotron, un accélérateur circulaire de particules. Cette réaction nucléaire peut former de l’astate-211. La production nécessite des installations spécialisées, puis une séparation chimique rapide de l’astate de la cible irradiée.
L’histoire de l’élément est étroitement liée à cette fabrication : il a été identifié en 1940 après une expérience de bombardement du bismuth. Son nom vient du grec astatos, « instable », une référence à la caractéristique qui rend l’élément si difficile à isoler. Le Laboratoire national de Los Alamos indique également son appartenance aux halogènes et son absence d’isotopes stables.
À quoi sert l’astate-211 ?
L’astate n’a pas d’usage courant ni industriel établi : les quantités produites sont trop faibles et sa radioactivité impose des conditions de travail spécialisées. En revanche, l’astate-211 est étudié comme candidat pour la radiothérapie alpha ciblée. Lorsqu’il se désintègre, il émet une particule alpha, un rayonnement très énergétique qui parcourt une courte distance dans les tissus.
L’objectif de la recherche est de fixer cet isotope à une molécule capable de le conduire vers des cellules ciblées. Cette stratégie cherche à concentrer le rayonnement au voisinage de la cible, mais elle dépend notamment de la stabilité de la liaison chimique entre l’astate et la molécule porteuse. L’astate-211 reste un objet de recherche : son intérêt potentiel ne signifie pas qu’il constitue un traitement établi. Le CEA présente les travaux récents sur l’astate-211 et sur les conditions de sa production et de son étude.
Que nous apprend sa place dans le tableau périodique ?
Comme halogène, l’astate partage des traits chimiques attendus avec le fluor, le chlore, le brome et l’iode. Sa position sous l’iode suggère toutefois un comportement plus complexe, et les mesures directes restent limitées par sa rareté et sa radioactivité. Les chimistes s’appuient donc sur des expériences réalisées à l’échelle de traces, ainsi que sur des comparaisons avec les autres halogènes.
La masse atomique indiquée pour l’astate, 209,98715 u, correspond au nombre de masse de l’isotope le plus stable de la fiche, et non à une masse atomique standard mesurée sur un mélange naturel d’isotopes. Comme aucun isotope stable n’existe et qu’aucune quantité naturelle mesurable ne s’accumule, il n’y a pas de composition isotopique naturelle ordinaire permettant de définir une masse atomique standard comme pour de nombreux autres éléments.