Le polonium (Po) est un métal radioactif très rare et très volatil. Avant la découverte du polonium par la physicienne franco-polonaise Marie Curie en 1898, l’uranium et le thorium étaient les seuls éléments radioactifs connus. Curie a nommé le polonium d’après sa patrie, la Pologne.
Le polonium est de peu dutilité pour les humains, à lexception de certaines applications menaçantes: il a été utilisé comme déclencheur dans la première bombe atomique et est également un poison présumé dans quelques décès très médiatisés.
Dans les applications commerciales , le polonium est parfois utilisé pour éliminer lélectricité statique dans les machines ou la poussière des pellicules photographiques. Il peut également être utilisé comme source de chaleur légère pour lénergie thermoélectrique des satellites spatiaux.
Classification
Polonium est situé dans le groupe 16 et la période 6 dans le tableau périodique des éléments. Il est classé comme un métal parce que la conductivité électrique du polonium diminue à mesure que sa température augmente, selon la Royal Society of Chemistry.
Le élément est le métal le plus lourd des chalcogènes, un groupe déléments également connu sous le nom de la «famille de loxygène». Tous les chalcogènes se trouvent dans les minerais de cuivre. Dautres éléments du groupe chalcogène comprennent loxygène, le soufre, le sélénium et le tellure.
Il existe 33 isotopes connus (atomes du même élément avec un nombre différent de neutrons) de polonium, et tous sont radioactifs. Linstabilité radioactive de cet élément est ce qui en fait un candidat idéal pour une utilisation dans les bombes atomiques.
Caractéristiques physiques
- Numéro atomique (nombre de protons dans le noyau): 84
- Symbole atomique (sur le tableau périodique des éléments): Po
- Poids atomique (masse moyenne de latome): 209
- Densité: 9,32 grammes par centimètre cube
- Phase à température ambiante: solide
- Point de fusion: 489,2 degrés Fahrenheit (254 degrés Celsius)
- Point débullition: 1763,6 degrés F (962 degrés C) )
- Isotope le plus courant: Po-210 qui a une demi-vie de seulement 138 jours
Découverte
Quand Curie et son mari, Pierre Curie, a découvert le polonium, ils cherchaient la source de radioactivité dans un minerai naturel riche en uranium appelé pitchblende.
Les deux ont remarqué que la pechblende non raffinée était plus radioactive que luranium qui en avait été séparé. que la pitchblende doit contenir au moins un autre élément radioactif.
Les Curie ont acheté des charges de pitchblende pour pouvoir séparer chimiquement les composés des minéraux. Après des mois de travail minutieux, ils ont finalement isolé lélément radioactif: une substance 400 fois plus radioactive que luranium, selon lUnion internationale de chimie pure et appliquée (UICPA).
Lextraction du polonium était difficile car il y avait une telle quantité minuscule; 1 tonne de minerai duranium ne contient quenviron 100 microgrammes (0,0001 gramme) de polonium.
Néanmoins, les Curie ont pu extraire lisotope que nous connaissons maintenant sous le nom de polonium 209, selon la Royal Society of Chemistry .
Sources
Des traces de Po-210 peuvent être trouvées dans le sol et dans lair. Par exemple, le Po-210 est produit pendant la désintégration du radon-222 gazeux, qui résulte de la décomposition du radium. À son tour, le radium est un produit de désintégration de luranium, présent dans presque toutes les roches et sols formés à partir de roches.
Les lichens sont capables dabsorber le polonium directement de latmosphère. Dans les régions du nord, les personnes qui mangent des rennes peuvent avoir des concentrations plus élevées de polonium dans leur sang, car les rennes mangent des lichens, selon Smithsonian.com.
Le polonium est considéré comme un élément naturel rare. Bien quil se trouve dans les minerais duranium, il nest pas économique à extraire car il ny a quenviron 100 microgrammes de polonium dans 1 tonne (0,9 tonne métrique) de minerai duranium, selon le Jefferson Lab.
Au lieu de cela, le polonium est obtenu en bombardant le bismuth-209 (un isotope stable) avec des neutrons dans un réacteur nucléaire. Cela crée du bismuth-210 radioactif, qui se désintègre ensuite en polonium par un processus appelée désintégration bêta, selon la Royal Society of Chemistry.
La Nuclear Regulatory Commission des États-Unis estime que seulement environ 100 grammes (3,5 onces) de polonium-210 sont produits dans le monde chaque année.
Utilisations commerciales
En raison de sa radioactivité élevée, le polonium a peu dapplications commerciales. Parmi les utilisations limitées de lélément figurent lélimination de lélectricité statique dans les machines et lélimination de la poussière des pellicules photographiques. Dans les deux applications, le polonium doit être soigneusement scellé pour protéger lutilisateur.
Lélément est également utilisé comme source de chaleur légère pour lénergie thermoélectrique dans les satellites et autres engins spatiaux.Cest parce que le polonium se désintègre rapidement et quil libère une grande quantité dénergie sous forme de chaleur. Un seul gramme de polonium atteindra une température de 500 degrés C (932 degrés F) en se dégradant, selon à la Royal Society of Chemistry.
Bombe atomique
Au milieu de la Seconde Guerre mondiale, lArmy Corps of Engineers a commencé à organiser le Manhattan Engineer District, un programme de recherche et de développement top secret qui allait finalement produire les premières armes nucléaires du monde.
Avant les années 1940, il ny avait aucune raison disoler le polonium sous sa forme pure ou de le produire en toute quantité substantielle, car il ny avait pas dutilisation connue et on en savait très peu. Mais les ingénieurs du district ont commencé à étudier le polonium et ont trouvé que lélément était un ingrédient important pour leur arme nucléaire.
Une combinaison de polonium et de béryllium, un autre élément rare, a agi comme linitiateur de la bombe, selon à la Fondation du patrimoine atomique.
Après la guerre, le projet de recherche sur le polonium a été transféré au laboratoire Mound à Miamisburg, Ohio. Achevé en 1949, Mound Lab a été la première installation permanente de la Commission de lénergie atomique pour le développement darmes nucléaires.
Empoisonnement
Le polonium est toxique pour les humains, même en très petites quantités.
La première personne à mourir dun empoisonnement au polonium a peut-être été la fille de Marie Curie, Irène Joliot-Curie. En 1946, une capsule de polonium a explosé sur son banc de laboratoire qui peut avoir été la raison pour laquelle elle a contracté la leucémie et est décédée 10 ans plus tard, selon Smithsonian.com.
Lempoisonnement au polonium a également tué Alexander Litvinenko, un ancien espion russe qui vivait à Londres en 2006 après avoir affirmé asile politique.
Un empoisonnement a également été soupçonné lors de la mort en 2004 du dirigeant palestinien Yasser Arafat, car des niveaux étonnamment élevés de polonium-210 ont été détectés sur ses vêtements, selon le Wall Street Journal.
Une étude de 2011 publiée dans la revue Nicotine & Tobacco Research a trouvé t Les fabricants de tabac savent que les cigarettes et autres produits contenant du tabac contiennent de faibles niveaux de polonium. Les auteurs de l’étude ont calculé que la radioactivité du polonium dans les cigarettes était responsable de 138 décès pour 1 000 fumeurs sur une période de 25 ans.
Dautres recherches ont montré que deux fois plus de polonium se trouve dans les côtes des fumeurs comme celles des non-fumeurs, selon le réseau de données toxicologiques du US National Institute of Health.
Lectures complémentaires:
- Foire aux questions sur le polonium 210 , du CDC.
- Six Secrets of Polonium, du magazine Smithsonian.
- Entrée de la banque de données sur les substances dangereuses du NIH pour le polonium radioactif.