¿Por qué es Astatino monoatómico?

Question

Aprendí que los halógenos siempre forman enlaces covalentes para convertirse en moléculas diatómicas. Entonces, ¿por qué el astato es monoatómico?

Digo, tienen las mismas propiedades, ¿por qué no deberían ser todas diatómicas?

Answer 1

Un problema clave con el astato es que es increíblemente inestable. No se conocen isótopos estables, y el más duradero tiene una vida media de ~8 horas. Por lo tanto, nadie ha sido capaz de (todavía) preparar suficiente para realizar mediciones reales. Por lo tanto, no sabemos con certeza si el At sólido es diatómico (como los otros halógenos) o monoatómico.

Por otro lado, se han realizado cálculos de primeros principios (cuánticos) de alto nivel que sugieren que el astato tiene algunas propiedades inusuales. El artículo completo de Roald Hoffmann y Neil Ashcroft en Cornell fue publicado en 2013 en Phys. Rev. Lett.: "Condensed Astatine: Monatomic and Metallic" y también fue cubierto en múltiples sitios de noticias científicas, incluido Chemistry World.

Los cálculos sobre At:

 

predicen que será un sólido metálico. Eso quizás no sea tan sorprendente dado que el yodo, el halógeno que está arriba en la tabla periódica, es en sí mismo un sólido de color plateado oscuro (aunque no es verdaderamente metálico en sí mismo) y que el punto de fusión del astato es de 302°C. Pero la verdadera sorpresa de los nuevos resultados es que el sólido no estaría compuesto de moléculas diatómicas, como todos los demás halógenos, sino que sería monoatómico.

¿Por qué sería diferente el At del sólido $\ce{I2}$?

 

... La forma monoatómica solo apareció con el acoplamiento espín-órbita incluido. "Estos efectos influyen en la propensión de los átomos a formar ciertos enlaces y estructuras cristalinas, por lo general al reducir las energías de enlace molecular," dice Hermann. Cálculos anteriores han indicado que en la fase gaseosa, el astato seguiría formando una molécula diatómica débilmente unida.

En otras palabras, es la contribución del acoplamiento espín-órbita de los efectos relativistas lo que evitaría la formación de moléculas diatómicas en el sólido At.