폴로늄 (Po)은 매우 희귀하고 휘발성이 높은 방사성 금속입니다. 폴란드-프랑스 물리학 자 마리 퀴리가 1898 년 폴로늄을 발견하기 전에는 우라늄과 토륨이 유일한 방사성 원소였습니다. 퀴리는 고향 인 폴란드의 이름을 따서 폴로늄이라고 명명했습니다.
폴로늄은 일부 위협적인 응용 프로그램을 제외하고는 인간에게 거의 사용되지 않습니다. 첫 번째 원자 폭탄의 방아쇠로 사용되었으며 몇 번의 주목할만한 죽음의 독극물로 의심됩니다.
상업용 응용 프로그램에서 , 폴로늄은 때때로 기계의 정전기 나 사진 필름의 먼지를 제거하는 데 사용됩니다. 또한 우주 위성의 열전 전력을위한 경량 열원으로 사용될 수도 있습니다.
분류
폴로늄 원소 주기율표에서 16 족과 6 족에 속합니다. Royal Society of Chemistry에 따르면 폴로늄의 전기 전도도가 온도가 상승함에 따라 감소하기 때문에 금속으로 분류됩니다.
The 원소는 칼 코겐 중 가장 무거운 금속으로, 모든 칼 코겐은 구리 광석에서 발견됩니다. 칼 코겐 그룹의 다른 원소로는 산소, 황, 셀레늄 및 텔루르가 있습니다.
폴로늄에는 33 개의 알려진 동위 원소 (중성자 수가 다른 동일한 원소의 원자)가 있습니다. 모두 방사능입니다. 이 원소의 방사성 불안정성은 원자 폭탄에 사용하기에 적합한 후보입니다.
물리적 특성
- 원자 번호 (핵의 양성자 수) : 84
- 원자 기호 (원소 주기율표) : Po
- 원자량 (원자의 평균 질량) : 209
- 밀도 : 당 9.32g 입방 센티미터
- 실온에서의 위상 : 고체
- 녹는 점 : 섭씨 254도 (화씨 489.2도)
- 끓는점 : 섭씨 962도 (화씨 1,763.6도) )
- 가장 흔한 동위 원소 : 반감기가 138 일에 불과한 Po-210
발견
퀴리와 남편이 폴로늄을 발견 한 Pierre Curie는 자연적으로 발생하는 피치블렌드라고하는 우라늄이 풍부한 광석에서 방사능의 근원을 찾고있었습니다.
두 사람은 정제되지 않은 피치블렌드는 분리 된 우라늄보다 방사능이 더 많다고 생각했습니다. 피치블렌드에는 적어도 하나의 다른 방사성 원소가 있어야합니다.
큐리는 미네랄의 화합물을 화학적으로 분리 할 수 있도록 많은 피치블렌드를 구입했습니다. 수개월의 노력 끝에 마침내 그들은 방사성 원소를 분리했습니다. IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry)에 따르면 우라늄보다 400 배 더 많은 방사성 물질입니다.
폴로늄 추출은 그런 작은 양; 1 톤의 우라늄 광석에는 약 100 마이크로 그램 (0.0001 그램)의 폴로늄이 포함되어 있습니다.
그럼에도 불구하고 큐리스는 현재 우리가 알고있는 폴로늄 -209로 알려진 동위 원소를 제거 할 수있었습니다. .
출처
Po-210의 흔적은 토양과 공기에서 찾을 수 있습니다. 예를 들어, Po-210은 라돈 붕괴의 결과 인 라돈 -222 가스의 붕괴 중에 생성됩니다. 차례로 라듐은 거의 모든 암석과 암석으로 형성된 토양에 존재하는 우라늄의 붕괴 산물입니다.
이끼류는 대기에서 직접 폴로늄을 흡수 할 수 있습니다. Smithsonian.com에 따르면, 북부 지역에서는 순록이 이끼류를 먹기 때문에 순록을 먹는 사람들은 혈중 폴로늄 농도가 더 높을 수 있습니다.
폴로늄은 희귀 한 자연 요소로 간주됩니다. Jefferson Lab에 따르면 우라늄 광석에서 발견되지만 우라늄 광석 1 톤 (0.9 미터 톤)에 약 100 마이크로 그램의 폴로늄이 있기 때문에 추출하는 것은 경제적이지 않습니다.
대신 폴로늄은 원자로에서 중성자로 비스무트 -209 (안정한 동위 원소)를 폭격하여 얻어집니다. 이것은 방사성 비스무트 -210을 생성 한 다음 프로세스를 통해 폴로늄으로 붕괴됩니다. Royal Society of Chemistry에 따르면 베타 붕괴라고합니다.
미국 원자력 규제위원회는 매년 전 세계적으로 약 100g (3.5 온스)의 폴로늄 -210이 생산되는 것으로 추정합니다.
상업적 용도
폴로늄은 방사능이 높기 때문에 상업적 용도가 거의 없습니다.이 원소의 제한된 용도 중에는 기계의 정전기 제거와 사진 필름의 먼지 제거가 있습니다. 두 애플리케이션 모두 사용자를 보호하기 위해 폴로늄을 조심스럽게 밀봉해야합니다.
이 요소는 위성 및 기타 우주선의 열전 전력을위한 경량 열원으로도 사용됩니다.폴로늄은 급속히 붕괴하고, 그렇게하면서 열의 형태로 많은 양의 에너지를 방출하기 때문입니다. 폴로늄 1 그램 만 분해됨에 따라 섭씨 500도 (화씨 932도)에 도달합니다. Royal Society of Chemistry.
원자 폭탄
제 2 차 세계 대전 중 육군 공병대 궁극적으로 세계 최초의 핵무기를 생산할 극비 연구 개발 프로그램 인 Manhattan Engineer District를 조직하기 시작했습니다.
1940 년대 이전에는 폴로늄을 순수한 형태로 분리 할 이유가 없었습니다. 또는 상당한 양으로 생산할 수 있습니다. 그러나이 지역의 엔지니어들은 폴로늄을 연구하기 시작했고 그 원소가 핵무기의 중요한 성분이라는 것을 발견했습니다.
폴로늄과 또 다른 희귀 원소 인 베릴륨의 조합이 폭탄의 발동기 역할을했습니다. Atomic Heritage Foundation으로.
전쟁 후 폴로늄 연구 프로젝트는 오하이오 주 마이애미 스 버그의 Mound Laboratory로 이전되었습니다. 1949 년에 완공 된 Mound Lab은 핵무기 개발을위한 최초의 영구 원자력위원회 시설이었습니다.
중독
폴로늄은 아주 적은 양이라도 인간에게 독성이 있습니다.
폴로늄 중독으로 사망 한 첫 번째 사람은 Marie Curie의 딸 Irène Joliot-Curie 일 수 있습니다. 1946 년에 폴로늄 캡슐이 실험실 벤치에서 폭발했습니다. Smithsonian.com에 따르면 그녀가 백혈병에 걸리고 10 년 후 사망 한 이유 일 수 있습니다.
폴로늄 중독은 또한 2006 년 런던에 살고 있던 러시아 스파이 알렉산더 리트비넨코를 정치적 망명.
2004 년 팔레스타인 지도자 야세르 아라파트 (Yasser Arafat)가 사망 한 것으로 의심되어 그의 옷에서 놀라 울 정도로 높은 수준의 폴로늄 -210이 발견되었습니다.
Nicotine & 저널에 게재 된 2011 년 연구에서 담배 연구에 따르면 모자 담배 회사는 담배 및 기타 담배 함유 제품에 낮은 수준의 폴로늄이 함유되어 있음을 알고 있습니다. 이 연구의 저자는 담배 속의 폴로늄 방사능이 25 년 동안 흡연자 1,000 명당 최대 138 명의 사망 원인이라고 계산했습니다.
다른 연구에서는 폴로늄이 담배에서 두 배나 많이 발견되는 것으로 나타났습니다. 미국 국립 보건원의 독성 데이터 네트워크에 따르면 흡연자의 갈비뼈는 비 흡연자의 갈비뼈와 같습니다.
추가 자료 :
- 폴로늄 210에 대해 자주 묻는 질문 , CDC.
- Smithsonian 잡지의 Six Secrets of Polonium.
- NIH의 방사성 폴로늄에 대한 유해 물질 데이터 뱅크 항목