Poloniul (Po) este un metal radioactiv foarte rar și foarte volatil. Înainte de descoperirea poloniului de către fizicianul polonez-francez Marie Curie în 1898, uraniul și toriul erau singurele elemente radioactive cunoscute. Curie a numit polonium după patria ei, Polonia.
Polonium este de puțin folos pentru oameni, cu excepția unor aplicații amenințătoare: a fost folosit ca declanșator în prima bombă atomică și este, de asemenea, o otravă suspectată în câteva decese cu profil înalt.
În aplicațiile comerciale , poloniul este folosit ocazional pentru a îndepărta electricitatea statică din mașini sau praful din filmul fotografic. Poate fi folosit și ca sursă de căldură ușoară pentru puterea termoelectrică din sateliții spațiali.
Clasificare
Polonium este situat în grupul 16 și perioada 6 din tabelul periodic al elementelor. Este clasificat ca metal deoarece conductivitatea electrică a poloniului scade odată cu creșterea temperaturii sale, conform Societății Regale de Chimie.
elementul este cel mai greu metal al calcogenilor, un grup de elemente cunoscut și sub numele de „familia oxigenului.” Toți calcogenii se găsesc în minereuri de cupru. Alte elemente din grupul calcogen includ oxigen, sulf, seleniu și telur.
Există 33 de izotopi cunoscuți (atomi ai aceluiași element cu un număr diferit de neutroni) de poloniu, și toate sunt radioactive. Instabilitatea radioactivă a acestui element este ceea ce îl face un candidat potrivit pentru utilizarea în bombele atomice.
Caracteristici fizice
- Număr atomic (numărul de protoni din nucleu): 84
- Simbol atomic (pe tabelul periodic al elementelor): Po
- Greutate atomică (masa medie a atomului): 209
- Densitate: 9,32 grame pe centimetru cub
- Faza la temperatura camerei: solid
- Punct de topire: 489,2 grade Fahrenheit (254 grade Celsius)
- Punct de fierbere: 1,763,6 grade F (962 grade C )
- Cel mai frecvent izotop: Po-210 care are un timp de înjumătățire de numai 138 de zile
Descoperire
Când Curie și soțul ei, Pierre Curie, a descoperit poloniul, căutau sursa radioactivității într-un minereu natural, bogat în uraniu, numit pitchblende.
Cei doi au observat că pitchblenda nerafinată era mai radioactivă decât uraniul care fusese separat de ea. că pitchblenda trebuie să găzduiască cel puțin un alt element radioactiv.
Curii au cumpărat o mulțime de pitchblende, astfel încât să poată separa chimic compușii din minerale. După luni de muncă minuțioasă, au izolat în cele din urmă elementul radioactiv: o substanță de 400 de ori mai radioactivă decât uraniul, potrivit Uniunii Internaționale de Chimie Pură și Aplicată (IUPAC).
Extragerea poloniului a fost o provocare, deoarece a existat o astfel de cantitate minusculă; 1 tonă de minereu de uraniu conține doar aproximativ 100 micrograme (0,0001 grame) de poloniu.
Cu toate acestea, Curiile au reușit să scoată izotopul pe care îl cunoaștem acum sub numele de poloniu-209, potrivit Societății Regale de Chimie. .
Surse
Urme de Po-210 pot fi găsite în sol și aer. De exemplu, Po-210 este produs în timpul dezintegrării gazului radon-222, care este un rezultat al decăderii radiului. La rândul său, radiul este un produs de degradare al uraniului, care este prezent în aproape toate rocile și solul format din roci.
Lichenii sunt capabili să absoarbă poloniul direct din atmosferă. În zonele nordice, persoanele care mănâncă ren pot avea concentrații mai mari de poloniu în sânge, deoarece renii mănâncă licheni, potrivit Smithsonian.com.
Poloniul este considerat un element natural rar. Deși se găsește în minereuri de uraniu, nu este economic să se extragă, deoarece există doar aproximativ 100 de micrograme de poloniu în 1 tonă (0,9 tone metrice) de minereu de uraniu, potrivit Jefferson Lab.
În schimb, poloniul este obținut prin bombardarea bismut-209 (un izotop stabil) cu neutroni într-un reactor nuclear. Acest lucru creează bismut radioactiv-210, care apoi se descompune în poloniu printr-un proces numită dezintegrare beta, conform Societății Regale de Chimie.
Comisia pentru Reglementare Nucleară a Statelor Unite estimează că în fiecare an se produc numai aproximativ 100 de grame (3,5 uncii) de poloniu-210 în fiecare an.
Utilizări comerciale
Datorită radioactivității sale ridicate, poloniul are puține aplicații comerciale. Printre utilizările limitate ale elementului se numără eliminarea electricității statice din mașini și îndepărtarea prafului din filmul fotografic. În ambele aplicații, poloniul trebuie sigilat cu atenție pentru a proteja utilizatorul.
Elementul este, de asemenea, utilizat ca sursă de căldură ușoară pentru energia termoelectrică din sateliți și alte nave spațiale.Asta pentru că poloniul se descompune rapid și, așa cum se întâmplă, eliberează o cantitate mare de energie sub formă de căldură. Doar un singur gram de poloniu va ajunge la o temperatură de 500 grade C (932 grade F) pe măsură ce se degradează, conform către Societatea Regală de Chimie.
Bombă atomică
În mijlocul celui de-al doilea război mondial, Corpul de Ingineri al Armatei a început să organizeze districtul inginerilor din Manhattan, un program de cercetare și dezvoltare extrem de secret care ar produce în cele din urmă primele arme nucleare din lume.
Înainte de anii 1940, nu exista niciun motiv pentru a izola poloniul în forma sa pură sau să-l producă în orice cantitate substanțială, deoarece nu s-a cunoscut nicio utilizare și s-a știut foarte puțin despre el. Dar inginerii districtului au început să studieze poloniul și au găsit elementul ca fiind un ingredient important pentru arma lor nucleară.
O combinație de poloniu și beriliu, un alt element rar, a acționat ca inițiatorul bombei, potrivit către Fundația Patrimoniului Atomic.
După război, proiectul de cercetare a poloniului a fost transferat la Mound Laboratory din Miamisburg, Ohio. Finalizat în 1949, Mound Lab a fost prima instalație permanentă a Comisiei pentru energie atomică pentru dezvoltarea armelor nucleare.
Otrăvire
Polonium este toxică pentru oameni, chiar și în cantități foarte mici.
Prima persoană care a murit de otrăvire cu poloniu poate fi fiica lui Marie Curie, Irène Joliot-Curie. În 1946, o capsulă de poloniu a explodat pe banca ei de laborator, poate că a fost motivul pentru care a contractat leucemie și a murit 10 ani mai târziu, potrivit Smithsonian.com. azil politic.
De asemenea, otrăvirea a fost suspectată în decesul din 2004 al liderului palestinian Yasser Arafat, deoarece pe haine i-au fost detectate niveluri surprinzător de ridicate de poloniu-210, potrivit The Wall Street Journal.
Un studiu din 2011 publicat în revista Nicotine & Tobacco Research a găsit companiile de tutun pălărie au fost conștiente că țigările și alte produse care conțin tutun conțin niveluri scăzute de poloniu. Autorii studiului au calculat că radioactivitatea din poloniu din țigări este responsabilă de până la 138 de decese pentru fiecare 1.000 de fumători pe o perioadă de 25 de ani.
Alte cercetări au arătat că de două ori mai mult poloniu se găsește în coastele fumătorilor ca și cele ale nefumătorilor, conform Rețelei de date despre toxicologie a Institutului Național al Sănătății din SUA.
Lecturi suplimentare:
- Întrebări frecvente despre Polonium 210 , de la CDC.
- Six Secrets of Polonium, din revista Smithsonian.
- NIH „Hazardous Substances Data Bank entry for polonium radioactive.