Астат ( 85 At) имеет 39 известных изотопов , все из которых радиоактивны ; диапазон их массовых чисел составляет от 191 до 229. Также известно 24 метастабильных возбужденных состояния . Самый долгоживущий изотоп - 210 At, период полураспада которого составляет 8,1 часа; самый долгоживущий изотоп, существующий в естественных цепочках распада, - это 219 At с периодом полураспада 56 секунд.
Астатин имеет 23 ядерных изомера (ядра с одним или несколькими нуклонами — протонами или нейтронами — в возбужденном состоянии ). Ядерный изомер можно также назвать « мета -состоянием»; это означает, что система имеет больше внутренней энергии , чем « основное состояние » (состояние с наименьшей возможной внутренней энергией), что повышает вероятность распада первого во второе. Для каждого изотопа может быть более одного изомера. Самый стабильный из них - астатин-202м1, [c]период полураспада около 3 минут; это больше, чем у всех основных состояний, кроме изотопов 203–211 и 220. Наименее стабильным является астат-214m1; его период полураспада, составляющий 265 нс, короче, чем у всех основных состояний, кроме астата-213. [2]
Энергия альфа-распада следует той же тенденции, что и для других тяжелых элементов. [3] Более легкие изотопы астата имеют довольно высокие энергии альфа-распада, которые становятся ниже по мере того, как ядра становятся тяжелее. Однако астат-211 имеет значительно более высокую энергию, чем предыдущий изотоп; у него ядро со 126 нейтронами, а 126 — магическое число (соответствует заполненной нейтронной оболочке). Несмотря на тот же период полураспада, что и у предыдущего изотопа (8,1 часа для астата-210 и 7,2 часа для астата-211), вероятность альфа-распада для последнего намного выше: 41,8 процента против всего лишь 0,18 процента. [2] [д]Два следующих изотопа выделяют еще больше энергии, при этом астат-213 выделяет наибольшее количество энергии из всех изотопов астата. По этой причине это самый короткоживущий изотоп астата. [3] Несмотря на то, что более тяжелые изотопы астата выделяют меньше энергии, долгоживущего изотопа астата не существует; это происходит из-за возрастающей роли бета-распада . [3] Этот способ распада особенно важен для астата: еще в 1950 году постулировалось, что у этого элемента нет бета-стабильных изотопов (т.е. таких, которые вообще не подвергаются бета-распаду), [4] хотя измерения ядерной массы показывают что 215 At на самом деле бета-стабилен, так как имеет наименьшую массу из всех изобар .с A = 215. [5] Для всех других изотопов астата, кроме астата-213, астата-214 и астата-216m, обнаружен режим бета-распада. [2] Среди других изотопов: астат-210 и более легкие изотопы распадаются с испусканием позитронов ; астат-216 и более тяжелые изотопы подвергаются бета-распаду ; астат-212 может распадаться в любом случае; вместо этого астат-211 распадается за счет электронного захвата . [2]
Наиболее стабильным изотопом астата является астат-210, период полураспада которого составляет около 8,1 часа. Основной способ распада этого изотопа — испускание позитронов относительно долгоживущим альфа-излучателем, полонием-210 . В общей сложности только пять изотопов астата имеют период полураспада более одного часа: от 207 до 211. Наименее стабильным изотопом в основном состоянии является астат-213 с периодом полураспада около 125 наносекунд . Он подвергается альфа-распаду до чрезвычайно долгоживущего (на практике стабильного) изотопа висмута-209 . [2]