Polonium (Po) är en mycket sällsynt och mycket flyktig radioaktiv metall. Innan polsk-fransk fysiker Marie Curies upptäckt av polonium 1898 var uran och torium de enda kända radioaktiva elementen. Curie namngav polonium efter sitt hemland, Polen.
Polonium är av liten nytta för människor, med undantag för vissa hotfulla applikationer: Den användes som en utlösare i den första atombomben och är också ett misstänkt gift vid ett par högprofilerade dödsfall.
I kommersiella applikationer används polonium ibland för att ta bort statisk elektricitet i maskiner eller damm från fotografisk film. Det kan också användas som en lätt värmekälla för termoelektrisk kraft i rymdsatelliter.
Klassificering
Polonium ligger i grupp 16 och period 6 i elementens periodiska system. Det klassificeras som en metall eftersom poloniums elektriska ledningsförmåga minskar när temperaturen stiger, enligt Royal Society of Chemistry.
The element är den tungaste metallen i kalken, en grupp av element som också kallas ”syrefamiljen.” Alla kalkogener finns i kopparmalmer. Andra element i kalkogengruppen inkluderar syre, svavel, selen och tellur.
Det finns 33 kända isotoper (atomer av samma element med ett annat antal neutroner) av polonium, och alla är radioaktiva. Det här elementets radioaktiva instabilitet är det som gör det till en lämplig kandidat för användning i atombomber.
Fysiska egenskaper
- Atomnummer (antal protoner i kärnan): 84
- Atomsymbol (på elementens periodiska system): Po
- Atomvikt (atomens genomsnittliga massa): 209
- Densitet: 9,32 gram per kubikcentimeter
- Fas vid rumstemperatur: Fast
- Smältpunkt: 254 grader Celsius (489,2 grader Fahrenheit)
- Kokpunkt: 962 grader C (1763,6 grader F) )
- Vanligaste isotop: Po-210 som endast har en halveringstid på 138 dagar
Discovery
När Curie och hennes man, Pierre Curie, upptäckte polonium, de letade efter källan till radioaktivitet i en naturligt förekommande uranrik malm som kallades pitchblende.
De två märkte att den oraffinerade tonbladen var mer radioaktiv än uranet som hade separerats från det. Så resonerade de att pitchblende måste ha minst ett annat radioaktivt element.
Curies köpte massor av pitchblende så att de kemiskt kunde separera föreningarna i mineralerna. Efter månader av noggrant arbete isolerade de äntligen det radioaktiva grundämnet: ett ämne 400 gånger mer radioaktivt än uran, enligt International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC).
Extraktion av polonium var utmanande eftersom det fanns en sådan liten mängd; 1 ton uranmalm innehåller endast cirka 100 mikrogram (0,0001 gram) polonium.
Icke desto mindre kunde Curies dra ut isotopen som vi nu känner till som polonium-209, enligt Royal Society of Chemistry .
Källor
Spår av Po-210 finns i jorden och luften. Till exempel produceras Po-210 under sönderfallet av radon-222-gas, vilket är ett resultat av sönderfallande radium. I sin tur är radium en sönderfallsprodukt av uran, som finns i nästan alla stenar och jord som bildas av stenar.
Lichens kan absorbera polonium direkt från atmosfären. I norra områden kan människor som äter renar ha högre koncentrationer av polonium i blodet, eftersom renar äter lavar, enligt Smithsonian.com.
Polonium anses vara ett sällsynt naturligt element. Även om det finns i uranmalmer är det inte ekonomiskt att extrahera eftersom det bara finns cirka 100 mikrogram polonium i 1 ton (0,9 ton) uranmalm, enligt Jefferson Lab.
Istället erhålls polonium genom att bombardera vismut-209 (en stabil isotop) med neutroner i en kärnreaktor, vilket skapar radioaktiv vismut-210, som sedan förfaller till polonium genom en process kallas betaförfall enligt Royal Society of Chemistry.
USA: s kärnkraftsmyndighet uppskattar att endast cirka 100 gram polonium-210 produceras över hela världen varje år.
Kommersiella användningar
På grund av sin höga radioaktivitet har polonium få kommersiella tillämpningar. Bland elementets begränsade användningsområden är att eliminera statisk elektricitet i maskiner och ta bort damm från fotografisk film. I båda applikationerna måste poloniet förseglas försiktigt för att skydda användaren.
Elementet används också som en lätt värmekälla för termoelektrisk kraft i satelliter och andra rymdfarkoster.Det beror på att polonium sönderfaller snabbt, och som det gör frigör det en stor mängd energi i form av värme. Bara ett enda gram polonium når en temperatur på 500 grader C (932 grader F) när det bryts ned, enligt till Royal Society of Chemistry.
Atombomb
Under mitten av andra världskriget, Army Corps of Engineers började organisera Manhattan Engineer District, ett topphemligt forsknings- och utvecklingsprogram som i slutändan skulle producera världens första kärnvapen.
Före 1940-talet fanns det ingen anledning att isolera polonium i sin rena form. eller att producera det i någon väsentlig mängd, eftersom det inte fanns någon känd användning för det och mycket lite var känt om det. Men distriktets ingenjörer började studera polonium och fann att elementet var en viktig ingrediens för deras kärnvapen.
En kombination av polonium och beryllium, ett annat sällsynt element, fungerade som bombens initiator, enligt till Atomic Heritage Foundation.
Efter kriget överfördes forskningsprojektet om polonium till Mound Laboratory i Miamisburg, Ohio. Färdigt 1949 var Mound Lab den första permanenta Atomic Energy Commission-anläggningen för kärnvapenutveckling.
Förgiftning
Polonium är giftigt för människor, även i mycket små mängder.
Den första personen som dör av poloniumförgiftning kan ha varit Marie Curies dotter Irène Joliot-Curie. 1946 exploderade en poloniumkapsel på hennes laboratoriebänk som kan ha varit anledningen till att hon fick leukemi och dog tio år senare, enligt Smithsonian.com.
Poloniumförgiftning var också det som dödade Alexander Litvinenko, en före detta rysk spion som hade bott i London 2006 efter att ha hävdat politiskt asyl.
Förgiftning misstänktes också vid den palestinska ledarens Yasser Arafats död 2004, eftersom överraskande höga nivåer av polonium-210 upptäcktes på hans kläder, enligt The Wall Street Journal.
En studie från 2011 publicerad i tidskriften Nicotine & Tobaksforskning fann t hatttobakföretag har varit medvetna om att cigaretter och andra tobaksinnehållande produkter innehåller låga halter av polonium. Studiens författare beräknade att radioaktiviteten från polonium i cigaretter är ansvarig för upp till 138 dödsfall för varje 1000 rökare under en period av 25 år.
Annan forskning har visat att dubbelt så mycket polonium finns i ryggraden på rökare som hos icke-rökare, enligt US National Institute of Health ”Toxicology Data Network.
Ytterligare läsning:
- Vanliga frågor om Polonium 210 , från CDC.
- Six Secrets of Polonium, från tidningen Smithsonian.
- NIH ”Hazardous Substances Data Bank entry for radioactive polonium.