Polon to rzadki i wysoce lotny pierwiastek promieniotwórczy

Polon (Po) to bardzo rzadki i wysoce lotny metal radioaktywny. Przed odkryciem polonu przez polsko-francuską fizykę Marie Curie w 1898 r. Jedynymi znanymi pierwiastkami promieniotwórczymi były uran i tor. Curie nazwała polon po swojej ojczyźnie, Polsce.

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 zasilania termoelektrycznego 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 danymi Royal Society of Chemistry.

Pierwiastek jest najcięższym metalem z chalkogenów, grupy pierwiastków znanej również jako „rodzina tlenu”. Wszystkie chalkogeny znajdują się w rudach miedzi. Inne pierwiastki z grupy chalkogenów to tlen, siarka, selen i tellur.

Znane są 33 izotopy polonu (atomy tego samego pierwiastka z różną liczbą neutronów) i wszystkie są radioaktywne. Niestabilność radioaktywna tego pierwiastka sprawia, że ​​jest on odpowiednim kandydatem do stosowania w bombach atomowych.

Charakterystyka fizyczna

• 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, odkryli polon, szukali źródła radioaktywności w naturalnie występującej, bogatej w uran rudy zwanej blendą smolistą..

Obaj zauważyli, że nierafinowana blenda smoła była bardziej radioaktywna niż uran, który został z niej oddzielony. Więc rozumowali, że blenda smolista musi zawierać co najmniej jeden inny pierwiastek radioaktywny.

Curie kupili mnóstwo blendy smoły, aby móc chemicznie oddzielić związki zawarte w minerałach. Po miesiącach żmudnej pracy w końcu wyizolowali pierwiastek radioaktywny: substancję 400 razy bardziej radioaktywną niż uran, zgodnie z danymi Międzynarodowej Unii Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC).

Wydobywanie polonu było trudne, ponieważ ilość była tak mała; 1 tona rudy uranu zawiera tylko około 100 mikrogramów (0,0001 grama) polonu.

Niemniej jednak Curie byli w stanie wyciągnąć izotop, który teraz 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 rozkładu radu. Z kolei rad jest produktem rozpadu uranu, który jest obecny w prawie wszystkich skałach i glebie utworzonej ze skał.

Porosty są w stanie wchłonąć polon bezpośrednio z atmosfery. Na obszarach północnych ludzie, którzy jedzą 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, nie jest ekonomiczny w wydobyciu, ponieważ w 1 tonie (0,9 tony metrycznej) rudy uranu znajduje się tylko około 100 mikrogramów polonu, według Jefferson Lab.

Zamiast tego polon otrzymuje się przez bombardowanie bizmutu-209 (stabilnego izotopu) neutronami w reaktorze jądrowym. To tworzy radioaktywny bizmut-210, który następnie rozpada się na polon w procesie zwanym rozpadem beta, według Royal Society of Chemistry.

Komisja Regulacji Jądrowych 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. Do ograniczonych zastosowań tego elementu należy eliminacja elektryczności statycznej w maszynach oraz usuwanie kurzu z kliszy fotograficznej. W obu zastosowaniach polon musi być starannie uszczelniony, aby chronić użytkownika.

Element jest również używany jako lekkie źródło ciepła dla energii termoelektrycznej w satelitach i innych statkach kosmicznych. Dzieje się tak, ponieważ polon szybko się rozpada, a kiedy to się dzieje, uwalnia dużą ilość energii w postaci ciepła. Według Royal Society of Chemistry zaledwie jeden gram polonu osiągnie temperaturę 500 stopni C (932 stopni F) podczas degradacji..

Bomba atomowa

W połowie II wojny światowej Army Corps of Engineers zaczęła organizować Manhattan Engineer District, ściśle tajny program badawczo-rozwojowy, który miał ostatecznie wyprodukować pierwszą na świecie broń jądrową..

Przed latami czterdziestymi nie było powodu, aby izolować polon w czystej postaci lub produkować go w znacznych ilościach, ponieważ nie było go znane i niewiele o nim wiedziano. Ale lokalni inżynierowie zaczęli badać polon i odkryli, że pierwiastek ten jest ważnym składnikiem ich broni jądrowej.

Według Atomic Heritage Foundation, inicjatorem bomby była kombinacja polonu i berylu, innego rzadkiego pierwiastka..

Po wojnie projekt badań nad polonem został przeniesiony do Mound Laboratory w Miamisburg w Ohio. Ukończony w 1949 r. Mound Lab był pierwszym stałym obiektem Komisji Energii Atomowej zajmującym się rozwojem broni jądrowej.

Zatrucie

Polon jest toksyczny 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, co mogło być powodem, dla którego zachorowała na białaczkę i zmarła 10 lat później, według Smithsonian.com..

Zatrucie polonem było również przyczyną śmierci Aleksandra Litwinienki, byłego rosyjskiego szpiega, który mieszkał w Londynie w 2006 roku po tym, jak ubiegał się o azyl polityczny.

O zatruciu podejrzewano również śmierć palestyńskiego przywódcy Jasera Arafata w 2004 roku, ponieważ na jego ubraniach wykryto zaskakująco wysoki poziom polonu-210, według The Wall Street Journal..

Badanie z 2011 roku opublikowane w czasopiśmie Nicotine & Tobacco Research wykazało, że koncerny tytoniowe zdawały sobie sprawę, że papierosy i inne produkty zawierające tytoń zawierają niski poziom polonu. Autorzy badania obliczyli, że radioaktywność polonu w papierosach jest odpowiedzialna za nawet 138 zgonów na 1000 palaczy w okresie 25 lat.

Inne badania wykazały, że w żebrach palaczy znajduje się dwa razy więcej polonu niż w żebrach niepalących, według sieci danych Toxicology Data Network National Institute of Health..

Dalsze czytanie:

• Często zadawane pytania na temat polonu 210, z CDC.
• Six Secrets of Polonium, z magazynu Smithsonian.
• Wpis banku danych NIH o substancjach niebezpiecznych dotyczący radioaktywnego polonu.