Polonium (Po) is een zeer zeldzaam en zeer vluchtig radioactief metaal. Voordat de Pools-Franse natuurkundige Marie Curie in 1898 polonium ontdekte, waren uranium en thorium de enige bekende radioactieve elementen. Curie noemde polonium naar haar thuisland Polen.
Polonium is van weinig nut voor mensen, met uitzondering van enkele dreigende toepassingen: het werd gebruikt als een trigger in de eerste atoombom en is ook een vermoedelijk gif bij een aantal spraakmakende sterfgevallen.
In commerciële toepassingen wordt polonium af en toe gebruikt om statische elektriciteit in machines of stof van fotografische film te verwijderen. Het kan ook worden gebruikt als lichtgewicht warmtebron voor thermo-elektrische energie in ruimtesatellieten.
Classificatie
Polonium bevindt zich in groep 16 en periode 6 in het periodiek systeem der elementen. Het is geclassificeerd als een metaal omdat de elektrische geleidbaarheid van polonium afneemt naarmate de temperatuur stijgt, volgens de Royal Society of Chemistry.
De element is het zwaarste metaal van de chalcogenen, een groep elementen ook wel bekend als de “zuurstoffamilie”. Alle chalcogenen worden aangetroffen in koperertsen. Andere elementen in de chalcogeengroep zijn zuurstof, zwavel, seleen en telluur.
Er zijn 33 bekende isotopen (atomen van hetzelfde element met een verschillend aantal neutronen) van polonium, en ze zijn allemaal radioactief. De radioactieve instabiliteit van dit element maakt het een geschikte kandidaat voor gebruik in atoombommen.
Fysieke kenmerken
- Atoomnummer (aantal protonen in de kern): 84
- Atoomsymbool (op het periodiek systeem der elementen): Po
- Atoomgewicht (gemiddelde massa van het atoom): 209
- Dichtheid: 9,32 gram per kubieke centimeter
- Fase bij kamertemperatuur: vast
- Smeltpunt: 489,2 graden Fahrenheit (254 graden Celsius)
- Kookpunt: 1,763,6 graden F (962 graden Celsius) )
- Meest voorkomende isotoop: Po-210 met een halfwaardetijd van slechts 138 dagen
Ontdekking
Wanneer Curie en haar man, Pierre Curie, ontdekte polonium, ze zochten naar de bron van radioactiviteit in een natuurlijk voorkomend, uraniumrijk erts dat pitchblende wordt genoemd.
De twee merkten dat de ongeraffineerde pekblende radioactiever was dan het uranium dat ervan was afgescheiden. Dus redeneerden ze dat de pitchblende minstens één ander radioactief element moet herbergen.
De Curies kochten ladingen pitchblende zodat ze de verbindingen in de mineralen chemisch konden scheiden. Na maanden van nauwgezet werk isoleerden ze eindelijk het radioactieve element: een stof die 400 keer radioactiever is dan uranium, volgens de International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC).
Het winnen van polonium was een uitdaging omdat er was zon minuscuul bedrag; 1 ton uraniumerts bevat slechts ongeveer 100 microgram (0,0001 gram) polonium.
Desalniettemin waren de Curies in staat om de isotoop te verwijderen die we nu kennen als polonium-209, volgens de Royal Society of Chemistry .
Bronnen
Sporen van Po-210 zijn te vinden in de bodem en lucht. Po-210 wordt bijvoorbeeld geproduceerd tijdens het verval van radon-222-gas, wat het resultaat is van rottend radium. Radium is op zijn beurt een vervalproduct van uranium, dat aanwezig is in bijna alle gesteenten en grond gevormd uit gesteenten.
Korstmossen kunnen polonium rechtstreeks uit de atmosfeer opnemen. In noordelijke gebieden kunnen mensen die rendieren eten hogere concentraties polonium in hun bloed hebben, omdat rendieren volgens Smithsonian.com korstmossen eten.
Polonium wordt beschouwd als een zeldzaam natuurlijk element. Hoewel het wordt aangetroffen in uraniumertsen, is het niet economisch om het te extraheren, aangezien er volgens het Jefferson Lab slechts ongeveer 100 microgram polonium in 1 ton (0,9 metrische ton) uraniumerts zit.
In plaats daarvan wordt polonium verkregen door bismut-209 (een stabiele isotoop) te beschieten met neutronen in een kernreactor. Hierdoor ontstaat radioactief bismut-210, dat vervolgens vervalt tot polonium door een proces bèta-verval genoemd, volgens de Royal Society of Chemistry.
De United States Nuclear Regulatory Commission schat dat wereldwijd slechts ongeveer 100 gram polonium-210 per jaar wordt geproduceerd.
Commercieel gebruik
Vanwege zijn hoge radioactiviteit heeft polonium weinig commerciële toepassingen. Een van de beperkte toepassingen van het element is het elimineren van statische elektriciteit in machines en het verwijderen van stof van fotografische film. In beide toepassingen moet het polonium zorgvuldig worden afgedicht om de gebruiker te beschermen.
Het element wordt ook gebruikt als lichtgewicht warmtebron voor thermo-elektrische energie in satellieten en andere ruimtevaartuigen.Dat komt omdat polonium snel vervalt, en daarbij komt een grote hoeveelheid energie vrij in de vorm van warmte. Slechts een gram polonium bereikt een temperatuur van 500 graden C (932 graden F) als het degradeert, volgens aan de Royal Society of Chemistry.
Atoombom
Tijdens het midden van de Tweede Wereldoorlog heeft het Army Corps of Engineers begon met de organisatie van het Manhattan Engineer District, een uiterst geheim onderzoeks- en ontwikkelingsprogramma dat uiteindelijk de eerste kernwapens ter wereld zou produceren.
Vóór de jaren veertig was er geen reden om polonium in zijn pure vorm te isoleren of om het in een substantiële hoeveelheid te produceren, omdat er geen gebruik van bekend was en er erg weinig over bekend was. Maar de ingenieurs van het district begonnen polonium te bestuderen en ontdekten dat het element een belangrijk ingrediënt was voor hun kernwapen.
Een combinatie van polonium en beryllium, een ander zeldzaam element, fungeerde als de initiator van de bom, volgens aan de Atomic Heritage Foundation.
Na de oorlog werd het poloniumonderzoeksproject overgedragen aan Mound Laboratory in Miamisburg, Ohio. Mound Lab, voltooid in 1949, was de eerste permanente faciliteit van de Atomic Energy Commission voor de ontwikkeling van kernwapens.
Vergiftiging
Polonium is giftig voor mensen, zelfs in zeer kleine hoeveelheden.
De eerste persoon die stierf aan poloniumvergiftiging was mogelijk de dochter van Marie Curie, Irène Joliot-Curie. In 1946 explodeerde een poloniumcapsule op haar laboratoriumbank, die kan de reden zijn geweest dat ze leukemie opliep en 10 jaar later stierf, volgens Smithsonian.com.
Poloniumvergiftiging was ook de oorzaak van het doden van Alexander Litvinenko, een voormalige Russische spion die in 2006 in Londen woonde nadat hij had beweerd politiek asiel.
Vergiftiging werd ook vermoed bij de dood van de Palestijnse leider Yasser Arafat in 2004, omdat volgens The Wall Street Journal verrassend hoge concentraties polonium-210 op zijn kleding werden aangetroffen.
Een studie uit 2011 gepubliceerd in het tijdschrift Nicotine & Tabaksonderzoek vond t Hoedentabaksfabrikanten zijn zich ervan bewust dat sigaretten en andere tabakhoudende producten een laag gehalte aan polonium bevatten. De auteurs van de studie berekenden dat de radioactiviteit van polonium in sigaretten verantwoordelijk is voor 138 sterfgevallen per 1000 rokers over een periode van 25 jaar.
Ander onderzoek heeft aangetoond dat tweemaal zoveel polonium wordt aangetroffen in de ribben van rokers zoals in die van niet-rokers, volgens het US National Institute of Health s Toxicology Data Network.
Verder lezen:
- Veelgestelde vragen over Polonium 210 , van de CDC.
- Six Secrets of Polonium, van Smithsonian magazine.
- NIHs gegevensbank voor gevaarlijke stoffen voor radioactief polonium.