Polon (Po) to bardzo rzadki i wysoce lotny metal radioaktywny. Przed odkryciem polonu przez polsko-francuską fizyk Marie Curie w 1898 r., Uran i tor były jedynymi znanymi pierwiastkami promieniotwórczymi. Curie nazwała polon od jej ojczyzny, Polski.
Polon jest mało przydatny dla ludzi, z wyjątkiem niektórych groźnych zastosowań: był używany jako wyzwalacz w pierwszej bombie atomowej, a także jest podejrzewaną trucizną w przypadku kilku głośnych zgonów.
W zastosowaniach komercyjnych , polon jest czasami używany do usuwania elektryczności statycznej w maszynach lub pyłu z kliszy fotograficznej. Może być również używany jako lekkie źródło ciepła do energii termoelektrycznej w satelitach kosmicznych.
Klasyfikacja
Polon znajduje się w grupie 16 i okresie 6 w układzie okresowym pierwiastków. Jest klasyfikowany jako metal, ponieważ przewodnictwo elektryczne polonu spada wraz ze wzrostem temperatury, zgodnie z Royal Society of Chemistry.
pierwiastek to najcięższy metal z chalkogenów, grupy pierwiastków znanej również jako „rodzina tlenu”. Wszystkie chalkogeny znajdują się w rudach miedzi. Inne pierwiastki z grupy chalkogenu obejmują tlen, siarkę, selen i tellur.
Istnieją 33 znane izotopy (atomy tego samego pierwiastka z różną liczbą neutronów) polonu, i wszystkie są radioaktywne. Niestabilność radioaktywna tego pierwiastka sprawia, że jest on odpowiednim kandydatem do użycia w bombach atomowych.
Właściwości fizyczne
- Liczba atomowa (liczba protonów w jądrze): 84
- Symbol atomowy (w układzie okresowym pierwiastków): Po
- Masa atomowa (średnia masa atomu): 209
- Gęstość: 9,32 grama na centymetr sześcienny
- Faza w temperaturze pokojowej: ciało stałe
- Temperatura topnienia: 489,2 stopni Fahrenheita (254 stopni Celsjusza)
- Temperatura wrzenia: 1763,6 stopni F (962 stopni C )
- Najpopularniejszy izotop: Po-210, którego okres półtrwania wynosi tylko 138 dni
Odkrycie
Kiedy Curie i jej mąż, Pierre Curie, odkrył polon, poszukiwali źródła radioaktywności w naturalnie występującej, bogatej w uran rudzie zwanej blendą smolistą.
Obaj zauważyli że nierafinowana blenda smoły była bardziej radioaktywna niż oddzielony z niej uran. że blenda smołowa musi zawierać co najmniej jeden inny pierwiastek radioaktywny.
Curie kupili mnóstwo blendy smołowej, aby móc chemicznie oddzielić związki zawarte w minerałach. Po miesiącach żmudnej pracy w końcu wyizolowali pierwiastek radioaktywny: substancję 400 razy bardziej radioaktywną niż uran, według Międzynarodowej Unii Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC).
Wydobywanie polonu było wyzwaniem, ponieważ taka malutka kwota; 1 tona rudy uranu zawiera tylko około 100 mikrogramów (0,0001 grama) polonu.
Niemniej jednak Curie byli w stanie wyciągnąć izotop, który obecnie znamy jako polon-209, według Royal Society of Chemistry .
Źródła
Ślady Po-210 można znaleźć w glebie i powietrzu. Na przykład Po-210 powstaje podczas rozpadu gazu radon-222, który jest wynikiem rozpadu radu. Z kolei rad jest produktem rozpadu uranu, który występuje w prawie wszystkich skałach i glebie utworzonej ze skał.
Porosty są w stanie wchłonąć polon bezpośrednio z atmosfery. Na obszarach północnych ludzie jedzący renifery mogą mieć wyższe stężenie polonu we krwi, ponieważ renifery jedzą porosty, według Smithsonian.com.
Polon jest uważany za rzadki pierwiastek naturalny. Chociaż występuje w rudach uranu, jego wydobycie nie jest ekonomiczne, ponieważ według Jefferson Lab w 1 tonie (0,9 tony metrycznej) rudy uranu znajduje się tylko około 100 mikrogramów polonu.
Zamiast tego polon uzyskuje się przez bombardowanie bizmutu-209 (stabilnego izotopu) neutronami w reaktorze jądrowym. W ten sposób powstaje radioaktywny bizmut-210, który następnie rozpada się na polon w procesie zwany rozpadem beta, według Royal Society of Chemistry.
Komisja Regulacji Nuklearnych Stanów Zjednoczonych szacuje, że każdego roku na całym świecie produkuje się tylko około 100 gramów (3,5 uncji) polonu-210.
Zastosowania komercyjne
Ze względu na wysoką radioaktywność polon ma niewiele zastosowań komercyjnych. Wśród ograniczonych zastosowań tego pierwiastka jest eliminacja elektryczności statycznej w maszynach i usuwanie kurzu z kliszy fotograficznej. W obu zastosowaniach polon musi być starannie uszczelniony, aby chronić użytkownika.
Element jest również używany jako lekkie źródło ciepła do zasilania termoelektrycznego w satelitach i innych statkach kosmicznych.Dzieje się tak dlatego, że polon szybko się rozpada, a gdy tak się dzieje, uwalnia dużą ilość energii w postaci ciepła. Zaledwie jeden gram polonu osiągnie temperaturę 500 stopni C (932 stopni F) podczas degradacji. do Królewskiego Towarzystwa Chemicznego.
Bomba atomowa
W połowie II wojny światowej Army Corps of Engineers zaczął organizować Manhattan Engineer District, ściśle tajny program badawczo-rozwojowy, który miał ostatecznie wyprodukować pierwszą na świecie broń nuklearną.
Przed latami czterdziestymi nie było powodu, aby izolować polon w czystej postaci lub produkować go w jakiejkolwiek znaczącej ilości, ponieważ nie było dla niego znanego zastosowania i niewiele o nim wiedziano. Ale lokalni inżynierowie zaczęli badać polon i odkryli, że pierwiastek ten jest ważnym składnikiem ich broni jądrowej.
Połączenie polonu i berylu, innego rzadkiego pierwiastka, działało jako inicjator bomby, według do Fundacji Dziedzictwa Atomowego.
Po wojnie projekt badań nad polonem został przeniesiony do Mound Laboratory w Miamisburg w stanie Ohio. Ukończony w 1949 roku Mound Lab był pierwszą stałą placówką Komisji Energii Atomowej zajmującą się rozwojem broni jądrowej.
Zatrucie
Polon jest toksyczne dla ludzi, nawet w bardzo małych ilościach.
Pierwszą osobą, która zmarła z powodu zatrucia polonem mogła być córka Marie Curie Irène Joliot-Curie. W 1946 roku na jej stole laboratoryjnym eksplodowała kapsułka polonowa, która Według Smithsonian.com mogło to być powodem, dla którego zachorowała na białaczkę i zmarła 10 lat później.
Zatrucie polonem zabiło również Aleksandra Litwinienkę, byłego rosyjskiego szpiega, który mieszkał w Londynie w 2006 roku po tym, jak twierdził, że azyl polityczny.
Podejrzewano również otrucie w 2004 roku po śmierci palestyńskiego przywódcy Jasera Arafata, ponieważ według The Wall Street Journal wykryto zaskakująco wysoki poziom polonu-210 na jego ubraniach.
Badanie z 2011 roku opublikowane w czasopiśmie Nicotine & Badania tytoniu koncerny tytoniowe były świadome, że papierosy i inne produkty zawierające tytoń zawierają niski poziom polonu. Autorzy badania obliczyli, że radioaktywność polonu w papierosach jest odpowiedzialna za do 138 zgonów na 1000 palaczy w okresie 25 lat.
Inne badania wykazały, że dwukrotnie więcej polonu znajduje się w żebra palaczy jak u osób niepalących, według sieci danych toksykologicznych amerykańskiego Narodowego Instytutu Zdrowia.
Więcej informacji:
- Często zadawane pytania na temat polonu 210 , z CDC.
- Six Secrets of Polonium, z magazynu Smithsonian.
- Wpis banku danych o substancjach niebezpiecznych NIH dotyczący radioaktywnego polonu.