Polonium (Po) ist ein sehr seltenes und leicht flüchtiges radioaktives Metall. Vor der Entdeckung des Poloniums durch die polnisch-französische Physikerin Marie Curie im Jahr 1898 waren Uran und Thorium die einzigen bekannten radioaktiven Elemente. Curie benannte Polonium nach ihrer Heimat Polen.
Polonium ist von geringem Nutzen für den Menschen, mit Ausnahme einiger bedrohlicher Anwendungen: Es wurde als Auslöser in der ersten Atombombe verwendet und ist auch ein vermutetes Gift bei einigen hochkarätigen Todesfällen.
In kommerziellen Anwendungen Gelegentlich wird Polonium verwendet, um statische Elektrizität in Maschinen oder Staub von fotografischen Filmen zu entfernen. Es kann auch als leichte Wärmequelle für thermoelektrische Energie in Weltraumsatelliten verwendet werden.
Klassifizierung
Polonium befindet sich in Gruppe 16 und Periode 6 im Periodensystem der Elemente. Es wird als Metall klassifiziert, da die elektrische Leitfähigkeit von Polonium nach Angaben der Royal Society of Chemistry mit steigender Temperatur abnimmt.
The Element ist das schwerste Metall der Chalkogene, eine Gruppe von Elementen, auch bekannt als die „Sauerstofffamilie“. Alle Chalkogene kommen in Kupfererzen vor. Andere Elemente in der Chalkogengruppe umfassen Sauerstoff, Schwefel, Selen und Tellur.
Es sind 33 Isotope (Atome desselben Elements mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen) von Polonium bekannt. und alle sind radioaktiv. Die radioaktive Instabilität dieses Elements macht es zu einem geeigneten Kandidaten für die Verwendung in Atombomben.
Physikalische Eigenschaften
- Ordnungszahl (Anzahl der Protonen im Kern): 84
- Atomsymbol (im Periodensystem der Elemente): Po
- Atomgewicht (durchschnittliche Masse des Atoms): 209
- Dichte: 9,32 Gramm pro Kubikzentimeter
- Phase bei Raumtemperatur: fest
- Schmelzpunkt: 489,2 Grad Fahrenheit (254 Grad Celsius)
- Siedepunkt: 1.763,6 Grad F (962 Grad C) )
- Häufigstes Isotop: Po-210 mit einer Halbwertszeit von nur 138 Tagen
Entdeckung
Wenn Curie und ihr Ehemann Pierre Curie entdeckte Polonium und suchte nach der Quelle der Radioaktivität in einem natürlich vorkommenden, uranreichen Erz namens Pechblende.
Die beiden bemerkten es dass die unraffinierte Pechblende radioaktiver war als das von ihr abgetrennte Uran dass die Pechblende mindestens ein weiteres radioaktives Element enthalten muss.
Die Curies kauften eine Menge Pechblende, damit sie die Verbindungen in den Mineralien chemisch trennen konnten. Nach monatelanger sorgfältiger Arbeit isolierten sie schließlich das radioaktive Element: eine Substanz, die laut der Internationalen Union für reine und angewandte Chemie (IUPAC) 400-mal radioaktiver als Uran ist.
Die Extraktion von Polonium war eine Herausforderung, weil es eine gab solch eine winzige Menge; 1 Tonne Uranerz enthält nur etwa 100 Mikrogramm (0,0001 Gramm) Polonium.
Dennoch konnten die Curies laut der Royal Society of Chemistry das Isotop herausziehen, das wir heute als Polonium-209 kennen .
Quellen
Spuren von Po-210 können im Boden und in der Luft gefunden werden. Beispielsweise wird Po-210 während des Zerfalls von Radon-222-Gas erzeugt, was auf den Zerfall von Radium zurückzuführen ist. Radium wiederum ist ein Zerfallsprodukt von Uran, das in fast allen Gesteinen und Böden vorhanden ist, die aus Gesteinen bestehen. Flechten können Polonium direkt aus der Atmosphäre absorbieren. In nördlichen Gebieten können Menschen, die Rentiere essen, höhere Poloniumkonzentrationen im Blut haben, da Rentiere laut Smithsonian.com Flechten essen.
Polonium wird als seltenes natürliches Element angesehen. Obwohl es in Uranerzen vorkommt, ist es nicht wirtschaftlich zu extrahieren, da laut Jefferson Lab nur etwa 100 Mikrogramm Polonium in 1 Tonne (0,9 Tonnen) Uranerz enthalten sind.
Stattdessen wird Polonium durch Beschuss von Wismut-209 (einem stabilen Isotop) mit Neutronen in einem Kernreaktor erhalten. Dadurch entsteht radioaktives Wismut-210, das dann durch einen Prozess in Polonium zerfällt Laut der Royal Society of Chemistry als Beta-Zerfall bezeichnet.
Die Nuclear Regulatory Commission der Vereinigten Staaten schätzt, dass jedes Jahr weltweit nur etwa 100 Gramm Polonium-210 produziert werden.
Kommerzielle Verwendungen
Aufgrund seiner hohen Radioaktivität hat Polonium nur wenige kommerzielle Anwendungen. Zu den begrenzten Verwendungsmöglichkeiten des Elements gehören die Beseitigung statischer Elektrizität in Maschinen und die Entfernung von Staub von fotografischen Filmen. In beiden Anwendungen muss das Polonium sorgfältig versiegelt werden, um den Benutzer zu schützen.
Das Element wird auch als leichte Wärmequelle für thermoelektrische Energie in Satelliten und anderen Raumfahrzeugen verwendet.Das liegt daran, dass Polonium schnell zerfällt und dabei eine große Menge an Energie in Form von Wärme freisetzt. Nur ein einziges Gramm Polonium erreicht eine Temperatur von 500 ° C (932 ° F), wenn es sich abbaut an die Royal Society of Chemistry.
Atombombe
Während des Zweiten Weltkriegs das Army Corps of Engineers begann mit der Organisation des Manhattan Engineer District, eines streng geheimen Forschungs- und Entwicklungsprogramms, das letztendlich die ersten Atomwaffen der Welt produzieren sollte.
Vor den 1940er Jahren gab es keinen Grund, Polonium in seiner reinen Form zu isolieren oder um es in irgendeiner wesentlichen Menge zu produzieren, weil es keine bekannte Verwendung dafür gab und sehr wenig darüber bekannt war. Die Ingenieure des Distrikts begannen jedoch mit der Untersuchung von Polonium und stellten fest, dass das Element ein wichtiger Bestandteil für ihre Atomwaffe ist.
Eine Kombination aus Polonium und Beryllium, ein weiteres seltenes Element, fungierte als Initiator der Bombe an die Atomic Heritage Foundation.
Nach dem Krieg wurde das Polonium-Forschungsprojekt an das Mound Laboratory in Miamisburg, Ohio, übertragen. Mound Lab wurde 1949 fertiggestellt und war die erste permanente Einrichtung der Atomenergiekommission für die Entwicklung von Atomwaffen.
Vergiftung
Polonium ist giftig für den Menschen, auch in sehr geringen Mengen.
Die erste Person, die an einer Poloniumvergiftung starb, war möglicherweise Marie Curies Tochter Irène Joliot-Curie. 1946 explodierte eine Poloniumkapsel auf ihrem Labortisch Möglicherweise war sie der Grund, warum sie sich an Leukämie erkrankte und laut Smithsonian.com 10 Jahre später starb.
Eine Poloniumvergiftung tötete auch Alexander Litvinenko, einen ehemaligen russischen Spion, der 2006 in London gelebt hatte, nachdem er behauptet hatte politisches Asyl.
Eine Vergiftung wurde auch beim Tod des palästinensischen Führers Yasser Arafat im Jahr 2004 vermutet, da laut The Wall Street Journal überraschend hohe Polonium-210-Gehalte an seinen Kleidern festgestellt wurden.
Eine 2011 in der Zeitschrift Nicotine veröffentlichte Studie & Tobacco Research fand t Die Tabakunternehmen waren sich bewusst, dass Zigaretten und andere tabakhaltige Produkte nur geringe Mengen an Polonium enthalten. Die Autoren der Studie errechneten, dass die Radioaktivität von Polonium in Zigaretten über einen Zeitraum von 25 Jahren für bis zu 138 Todesfälle pro 1.000 Raucher verantwortlich ist.
Andere Untersuchungen haben gezeigt, dass doppelt so viel Polonium in gefunden wird die Rippen von Rauchern wie bei Nichtrauchern gemäß dem Toxicology Data Network des US National Institute of Health.
Weiterführende Literatur:
- Häufig gestellte Fragen zu Polonium 210 , aus der CDC.
- Sechs Geheimnisse des Poloniums, aus dem Smithsonian-Magazin.
- Eintrag der NIH-Datenbank für gefährliche Substanzen für radioaktives Polonium.