Polonium (Po) er et meget sjældent og meget flygtigt radioaktivt metal. Før den polsk-franske fysiker Marie Curies opdagelse af polonium i 1898 var uran og thorium de eneste kendte radioaktive grundstoffer. Curie opkaldte polonium efter sit hjemland, Polen.
Polonium er af ringe brug for mennesker, med undtagelse af nogle truende applikationer: Den blev brugt som en udløser i den første atombombe og er også en mistænkt gift i et par højt profilerede dødsfald.
I kommercielle applikationer bruges polonium lejlighedsvis til at fjerne statisk elektricitet i maskiner eller støv fra fotografisk film. Det kan også bruges som en letvægtskilde til termoelektrisk effekt i rumsatellitter.
Klassificering
Polonium er placeret i gruppe 16 og periode 6 i det periodiske system. Det klassificeres som et metal, fordi poloniums elektriske ledningsevne falder, når dets temperatur stiger ifølge Royal Society of Chemistry.
element er det tungeste metal af kalkenerne, en gruppe af grundstoffer også kendt som “iltfamilien.” Alle chalkogener findes i kobbermalm. Andre grundstoffer i chalcogengruppen inkluderer ilt, svovl, selen og tellur.
Der er 33 kendte isotoper (atomer af det samme element med et andet antal neutroner) af polonium, og alle er radioaktive. Dette elements radioaktive ustabilitet er det, der gør det til en passende kandidat til brug i atombomber.
Fysiske egenskaber
- Atomnummer (antal protoner i kernen): 84
- Atomsymbol (på elementernes periodiske system): Po
- Atomvægt (atomets gennemsnitlige masse): 209
- Densitet: 9,32 gram pr. kubikcentimeter
- Fase ved stuetemperatur: Fast
- Smeltepunkt: 254 grader Celsius (489,2 grader Fahrenheit)
- Kogepunkt: 962 grader C (1.763,6 grader F) )
- Mest almindelige isotop: Po-210, som kun har en halveringstid på 138 dage
Opdagelse
Når Curie og hendes mand, Pierre Curie, opdagede polonium, de søgte efter kilden til radioaktivitet i en naturligt forekommende uranrig malm kaldet pitchblende.
De to bemærkede at den uraffinerede pitchblende var mere radioaktiv end uranet, der var blevet adskilt fra det. Så de begrundede at pitchblende skal rumme mindst et andet radioaktivt element.
Curies købte masser af pitchblende, så de kemisk kunne adskille forbindelserne i mineralerne. Efter måneder med omhyggeligt arbejde isolerede de endelig det radioaktive element: et stof 400 gange mere radioaktivt end uran ifølge International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC).
Ekstraktion af polonium var udfordrende, fordi der var sådan et minimalt beløb 1 ton uranmalm indeholder kun ca. 100 mikrogram (0,0001 gram) polonium.
Ikke desto mindre var Curies i stand til at trække den isotop, vi nu kender som polonium-209, ifølge Royal Society of Chemistry .
Kilder
Spor af Po-210 kan findes i jorden og luften. For eksempel produceres Po-210 under henfaldet af radon-222 gas, hvilket er et resultat af rådnende radium. Til gengæld er radium et nedbrydningsprodukt af uran, som findes i næsten alle klipper og jord dannet af klipper.
Lichens er i stand til at absorbere polonium direkte fra atmosfæren. I nordlige områder kan mennesker, der spiser rensdyr, have højere koncentrationer af polonium i deres blod, fordi rensdyr spiser lav ifølge Smithsonian.com.
Polonium betragtes som et sjældent naturelement. Selvom det findes i uranmalm, er det ikke økonomisk at ekstrahere, da der kun er omkring 100 mikrogram polonium i 1 ton (0,9 ton) uranmalm, ifølge Jefferson Lab.
I stedet opnås polonium ved at bombardere bismuth-209 (en stabil isotop) med neutroner i en atomreaktor. Dette skaber radioaktiv bismuth-210, som derefter henfalder til polonium gennem en proces kaldet beta-henfald, ifølge Royal Society of Chemistry.
USAs Nuclear Regulatory Commission anslår, at der kun produceres ca. 100 gram polonium-210 verden over hvert år.
Kommercielle anvendelser
På grund af sin høje radioaktivitet har polonium kun få kommercielle anvendelser. Blandt elementets begrænsede anvendelser er at eliminere statisk elektricitet i maskiner og fjerne støv fra fotografisk film. I begge applikationer skal polonium forsegles omhyggeligt for at beskytte brugeren.
Elementet bruges også som en letvægtskilde til termoelektrisk effekt i satellitter og andre rumfartøjer.Det skyldes, at polonium forfaldes hurtigt, og som det gør frigiver det en stor mængde energi i form af varme. Bare et enkelt gram polonium når en temperatur på 500 grader C (932 grader F), når det nedbrydes ifølge til Royal Society of Chemistry.
Atombombe
I midten af Anden Verdenskrig, hærens Corps of Engineers begyndte at organisere Manhattan Engineer District, et tophemmeligt forsknings- og udviklingsprogram, der i sidste ende ville producere verdens første atomvåben.
Før 1940erne var der ingen grund til at isolere polonium i sin rene form. eller at fremstille det i nogen væsentlig mængde, fordi der ikke var nogen kendt anvendelse af det, og meget lidt var kendt om det. Men distriktets ingeniører begyndte at studere polonium og fandt, at elementet var en vigtig ingrediens for deres atomvåben.
En kombination af polonium og beryllium, et andet sjældent element, fungerede som bombens initiator ifølge til Atomic Heritage Foundation.
Efter krigen blev polonium-forskningsprojektet overført til Mound Laboratory i Miamisburg, Ohio. Mound Lab blev afsluttet i 1949 og var det første permanente Atomic Energy Commission-anlæg til udvikling af atomvåben.
Forgiftning
Polonium er giftigt for mennesker, selv i meget små mængder.
Den første person, der døde af poloniumforgiftning, kan have været Marie Curies datter Irène Joliot-Curie. I 1946 eksploderede en poloniumkapsel på hendes laboratoriebænk, som kan have været grunden til, at hun fik leukæmi og døde ti år senere ifølge Smithsonian.com.
Poloniumforgiftning var også det, der dræbte Alexander Litvinenko, en tidligere russisk spion, der havde boet i London i 2006 efter at have hævdet politisk asyl.
Der blev også mistanke om forgiftning i den palæstinensiske leder Yasser Arafats død i 2004, da der ifølge The Wall Street Journal blev påvist overraskende høje niveauer af polonium-210 på hans tøj.
En undersøgelse fra 2011 offentliggjort i tidsskriftet Nicotine & Tobaksforskning fandt t hattobaksfirmaer har været opmærksomme på, at cigaretter og andre tobaksholdige produkter indeholder lave niveauer af polonium. Undersøgelsens forfattere beregnede, at radioaktiviteten fra polonium i cigaretter er ansvarlig for op til 138 dødsfald for hver 1.000 rygere over en periode på 25 år.
Andre undersøgelser har vist, at der findes dobbelt så meget polonium i rygerens ribben som hos ikke-rygere ifølge US National Institute of Healths Toxicology Data Network.
Yderligere læsning:
- Ofte stillede spørgsmål om Polonium 210 , fra CDC.
- Six Secrets of Polonium, fra tidsskriftet Smithsonian.
- NIH “Databankindlæg for farlige stoffer for radioaktivt polonium.