A polónium (Po) egy nagyon ritka és erősen illékony radioaktív fém. Mielőtt a lengyel-francia fizikus, Marie Curie 1898-ban felfedezte a polóniumot, az urán és a tórium volt az egyetlen ismert radioaktív elem. Curie szülőföldje, Lengyelország után a polóniumot nevezte el.
A polónium kevés hasznot jelent az emberek számára, néhány fenyegető alkalmazás kivételével: Az első atombomba kiváltó okaként használták fel, és néhány magas szintű haláleset feltételezhetően mérge is.
Kereskedelmi alkalmazásokban a polóniumot alkalmanként használják a gépekben lévő statikus elektromosság vagy por eltávolítására a fényképészeti filmből. Könnyű hőforrásként is felhasználható az űr műholdak termoelektromos áramához.
Osztályozás
A polónium a 16. csoportban és a 6. periódusban található az elemek periódusos táblázatában. Fémnek minősül, mivel a polónium elektromos vezetőképessége a hőmérséklet emelkedésével csökken, a Kémiai Társaság szerint.
Az elem a kalkogének legnehezebb fémje, egy elemcsoport, amelyet "oxigéncsaládnak" is hívnak. Minden kalkogén megtalálható a rézércben. A kalkogéncsoport további elemei az oxigén, a kén, a szelén és a tellurium.
33 polonium ismert izotóp (azonos elem atomjai eltérő számú neutronnal) és mindegyik radioaktív. Ennek az elemnek a radioaktív instabilitása teszi alkalmassá az atombombákban való felhasználást.
Fizikai tulajdonságok
- Atomi szám (protonok száma a magban): 84
- Atom szimbólum (az elemek periodikus tábláján): Po
- Atomsúly (az atom átlagos tömege): 209
- Sűrűség: 9,32 gramm / cm3
- Fázis szobahőmérsékleten: Szilárd
- Olvadáspont: 489,2 Fahrenheit fok (254 Celsius fok)
- Forráspont: 1 763,6 F fok (962 C)
- Leggyakoribb izotóp: Po-210, amelynek felezési ideje csak 138 nap
Felfedezés
Amikor Curie és férje, Pierre Curie felfedezték a polóniumot, radioaktivitás forrását keresték egy természetben előforduló, uránban gazdag ércben, nevezetesen pitchblende-nek.
Mindketten észrevették, hogy a finomítatlan dobozos radioaktív radioaktív, mint az elválasztott urán. Ezért azt állították, hogy a hangmagasságnak legalább egy másik radioaktív elemet tartalmaznia kell.
A Curies rengeteg pitchblendet vásárolt, hogy kémiailag elválaszthassák az ásványi anyagok vegyületeit. Hónapos fájdalmas munka után végül elkülönítették a radioaktív elemet: egy anyag, amely 400-szor radioaktívbb, mint az urán, a Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Szövetsége (IUPAC) szerint.
A polónium extrahálása kihívást jelentett, mert volt ilyen kis mennyiség; 1 tonna uránérc csak mintegy 100 mikrogramm (0,0001 gramm) polóniumot tartalmaz.
Ennek ellenére a Curies képes volt kihúzni azt a izotópot, amelyet jelenleg polónium-209 néven ismertünk, a Kémiai Királyi Társaság szerint.
Források
A Po-210 nyomai megtalálhatók a talajban és a levegőben. Például a Po-210-et a radon-222 gáz bomlásának során állítják elő, amely a rádium bomlásának eredménye. A rádium viszont az urán bomlásterméke, amely szinte minden kőzetben és a kőzetekből képződött talajban megtalálható.
A zuzmók képesek abszorbeálni a polóniumot közvetlenül a légkörből. Az északi területeken az emberek, akik rénszarvast esznek, a polonium koncentrációja magasabb lehet a vérükben, mivel a rénszarvas zuzmust eszik, állítja a Smithsonian.com.
A polónium ritka természetes elem. Noha uránércben található, nem gazdaságos kinyerni, mivel csupán 1 tonna (0,9 metrikus tonna) uránércben van körülbelül 100 mikrogramm polónium - állítja a Jefferson Lab.
Ehelyett a polóniumot úgy nyerik, hogy a bizmut-209-et (stabil izotóp) egy neutronokkal egy atomreaktorban bombázzák. Ez radioaktív bizmutot-210 hoz létre, amely béta-bomlásnak nevezett folyamat révén polóniummá alakul, a Kémiai Társaság szerint.
Az Egyesült Államok Nukleáris Szabályozó Bizottságának becslései szerint évente világszerte csak körülbelül 100 gramm (3,5 uncia) polónium-210-et termelnek.
Kereskedelmi felhasználás
Magas radioaktivitása miatt a polóniumnak kevés kereskedelmi alkalmazása van. Az elem korlátozott felhasználásai között szerepel a statikus elektromosság kiküszöbölése a gépekben és a por eltávolítása a fényképészeti filmből. Mindkét alkalmazásban a polóniumot gondosan le kell zárni, hogy megvédje a felhasználót.
Az elemet könnyű hőforrásként is használják műholdak és más űrhajók termoelektromos áramához. Ennek oka az, hogy a polónium gyorsan lebomlik, és ugyanakkor nagy mennyiségű energiát bocsát ki hő formájában. A Királyi Kémia Egyesület szerint csupán egy gramm polónium eléri az 500 ° C hőmérsékletet, amikor lebomlik.
Atombomba
A II. Világháború közepén a Mérnökök Testülete megkezdte a Manhattan Mérnöki Kerület szervezését, egy szigorúan titkos kutatási és fejlesztési programot, amely végül elkészíti a világ első nukleáris fegyvereit.
Az 1940-es évek előtt nem volt oka a polónium tiszta formában történő izolálására vagy jelentős mennyiségben történő előállítására, mert ennek ismerete nem volt ismert, és nagyon kevés volt róla ismert. A körzet mérnökei azonban megkezdték a polónium tanulmányozását, és úgy találták, hogy az elem fontos összetevője nukleáris fegyverükhöz.
Az Atomic Heritage Foundation szerint a polónium és a berillium kombinációja, egy másik ritka elem, bomba kezdeményezőjeként működött.
A háború után a polónium kutatási projektet átadták az Ohio állambeli Miamisburgban található Mound Laboratory-nak. Az 1949-ben befejezett Mound Lab volt az első állandó atomenergia-bizottság nukleáris fegyverek fejlesztésére.
Mérgezés
A polónium mérgező az emberekre, még nagyon kis mennyiségben is.
Lehet, hogy Marie Curie leánya, Irène Joliot-Curie először meghalt a polóniummérgezésben. 1946-ban egy polónium kapszula felrobbant a laboratóriumi padon, ami oka lehet annak, hogy leukémiaba került és 10 évvel később meghalt, a Smithsonian.com szerint.
A polóniummérgezés ölte meg Alekszandr Litvinenkót, egy volt orosz kémet, aki 2006-ban Londonban lakott, miután politikai menedékjogot kért.
A mérgezés gyanúja a Yasser Arafat palesztin vezető 2004. évi halálában is megtörtént, mivel meglepően magas polónium-210 szintet fedeztek fel a ruháin, mondja a The Wall Street Journal.
A Nicotine & Tobacco Research folyóiratban közzétett 2011. évi tanulmány megállapította, hogy a dohánygyártók tisztában voltak azzal, hogy a cigaretták és más dohánytartalmú termékek alacsony szintű polóniumot tartalmaznak. A tanulmány szerzői kiszámították, hogy a cigaretták polóniumának radioaktivitása 1000 dohányosnál 25 év alatt 138 halált okoz.
Más kutatások kimutatták, hogy az Egyesült Államok Nemzeti Egészségügyi Intézet Toxikológiai Adat Hálózata szerint kétszer annyi polónium található a dohányosok bordáiban, mint a nem dohányzók bordáiban.
További irodalom:
