Polónium | ||||
---|---|---|---|---|
← bizmut | Asztatin → | ||||
| ||||
Egy egyszerű anyag megjelenése | ||||
Ezüstfehér puha fém | ||||
Vékony fém polónium film rozsdamentes acél korongon | ||||
Az atom tulajdonságai | ||||
Név, szimbólum, szám | Polónium / Polónium (Po), 84 | |||
Atomtömeg ( moláris tömeg ) |
208.9824 a. e.m. ( g / mol ) | |||
Elektronikus konfiguráció | [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 4 | |||
Atom sugara | 176 óra | |||
Kémiai tulajdonságok | ||||
kovalens sugár | 146 óra | |||
Ion sugara | (+6e) 67 óra | |||
Elektronegativitás | 2.3 (Pauling skála) | |||
Elektróda potenciál |
Po ← Po 3+ 0,56 V Po ← Po 2+ 0,65 V |
|||
Oxidációs állapotok | −2, +2, +4, +6 | |||
Ionizációs energia (első elektron) |
813,1 (8,43) kJ / mol ( eV ) | |||
Egy egyszerű anyag termodinamikai tulajdonságai | ||||
Sűrűség ( n.a. ) | 9,196 [1] g/cm³ | |||
Olvadási hőmérséklet | 527 K ( 254 °C) [1] | |||
Forráshőmérséklet | 1235 K (962 °C)] [1] | |||
Oud. fúzió hője | 10 kJ/mol | |||
Oud. párolgási hő | 102,9 kJ/mol | |||
Moláris hőkapacitás | 26,4 [2] J/(K mol) | |||
Moláris térfogat | 22,7 cm³ / mol | |||
Egy egyszerű anyag kristályrácsa | ||||
Rácsszerkezet | kocka alakú | |||
Rács paraméterei | a = 3,35 Å | |||
CAS szám | 7440-08-6 |
84 | Polónium |
Po(209) | |
4f 14 5d 10 6s 2 6p 4 |
A polónium a 16. csoport radioaktív kémiai eleme (az elavult besorolás szerint - a VI. csoport fő alcsoportja), a 6. periódus D. I. Mengyelejev periódusos rendszerében , 84-es rendszámmal , Po ( lat. Polónium ) szimbólummal jelölve . ). A kalkogén csoportba tartozik . Normál körülmények között ez egy puha radioaktív fém (más források szerint félfém ), ezüstfehér színű [2] [3] .
Az elemet 1898 -ban Pierre Curie és Maria Skłodowska-Curie házastársai fedezték fel urángyanta - ércben [4] . A felfedezést először július 18-án , a Párizsi Tudományos Akadémia ülésén jelentették be "A gyantakeverékben található új radioaktív anyagról" című jelentésben [5] . Az elem Maria Skłodowska-Curie szülőföldjéről - Lengyelországról ( lat. Polonia ) kapta a nevét [3] [kb. 1] .
1902- ben Wilhelm Markwald német tudós új elemet fedezett fel. Radiotelluriumnak nevezte el . Curie, miután elolvasott egy feljegyzést a felfedezésről, arról számolt be, hogy ez a polónium eleme, amelyet négy évvel korábban fedeztek fel. Markwald nem értett egyet ezzel az értékeléssel, és kijelentette, hogy a polónium és a radiotellúrium különböző elemek. Az elemmel végzett kísérletek sorozata után Curie-k bebizonyították, hogy a polónium és a radiotellúrium felezési ideje azonos . Marwald kénytelen volt beismerni hibáját.
Az első 0,1 mg ilyen elemet tartalmazó polóniummintát 1910 -ben izolálták .
A polónium radionuklidok a természetes radioaktív sorozat részét képezik :
210 Po ( T 1/2 = 138,376 nap ), 218 Po ( T 1/2 = 3,10 perc) és 214 Po ( T 1/2 = 1,643⋅10 -4 s) - egymás után 238 U; 216 Po ( Т 1/2 = 0,145 s) és 212 Po ( Т 1/2 = 2,99⋅10 −7 s) - a Th sorozatban; 215 Po ( Т 1/2 = 1,781⋅10 -3 s) és 211 Po ( Т 1/2 = 0,516 s) - egymás után 235 U.Ezért a polónium mindig jelen van az urán- és tórium ásványokban. A polónium egyensúlyi tartalma a földkéregben körülbelül 2⋅10–14 tömegszázalék [ 2] .
A polónium puha, ezüstös-fehér radioaktív fém (gyakran félfémnek minősítik ).
A fém polónium gyorsan oxidálódik a levegőben. A polónium - dioxid (PoO 2 ) x és a polónium-monoxid PoO ismert. Halogénekkel tetrahalogenideket képez . Savak hatására oldatba megy, rózsaszín Po 2+ kationok képződésével:
Ha a polóniumot sósavban feloldják magnézium jelenlétében, hidrogén-polonid képződik :
amely szobahőmérsékleten folyékony (-36,1-35,3 °C)
Indikátor mennyiségben kaptuk a savas polónium-trioxidot PoO 3 és a polóniumsav szabad állapotban nem létező sóit, a K 2 PoO 4 polonátokat . PoX 2 , PoX 4 és PoX 6 összetételű halogenideket képez . A tellúrhoz hasonlóan a polónium is képes kémiai vegyületeket, polonidokat képezni számos fémmel.
A polónium az egyetlen kémiai elem, amely alacsony hőmérsékleten monoatomikus egyszerű köbös kristályrácsot alkot [6] .
2006 elején 33 polónium - izotóp ismert 188-tól 220-ig terjedő tömegszámtartományban . Ezen kívül a polónium izotópok 10 metastabil gerjesztett állapota ismert. Nincsenek stabil izotópjai [2] . A leghosszabb életű izotópok, a 209 Po és a 208 Po felezési ideje 125, illetve 2,9 év. Az urán és tórium radioaktív sorozatába tartozó néhány polónium-izotópnak saját neve van , amelyeket ma már többnyire elavultnak tekintenek:
Izotóp | Név | Kijelölés | radioaktív sorozat |
---|---|---|---|
210po _ | Rádium F | RaF | 238 U |
211po _ | Actinium C' | AcC' | 235 U |
212po _ | tórium C' | ThC' | 232. _ |
214po _ | Radium C' | RaC' | 238 U |
215 Po | Actinium A | ACA | 235 U |
216po _ | Tórium A | ThA | 232. _ |
218po _ | Rádium A | RaA | 238 U |
A gyakorlatban a 210 Po polónium - nuklidot grammos mennyiségben mesterségesen szintetizálják úgy, hogy atomreaktorokban 209 Bi fémet termikus neutronokkal sugároznak be. A kapott 210 Bi β-bomlás révén 210 Po - vá alakul . Amikor a bizmut ugyanazt az izotópját protonokkal sugározzuk be a reakció szerint
209 Bi + p → 209 Po + nA 209 Po a polónium leghosszabb életű izotópja .
Folyékony fémhordozóval ellátott reaktorokban az ólom-bizmut eutektikum használható hűtőközegként . Ilyen reaktort különösen a K-27 tengeralattjáróra telepítettek . A reaktormagban a bizmut polóniummá alakulhat.
Mikromennyiségű polóniumot vonnak ki az uránércfeldolgozási hulladékból . A polóniumot extrakcióval , ioncserével , kromatográfiával és szublimációval izolálják .
A fémes Po-t PoS-szulfid vagy -dioxid (PoO 2 ) x vákuumban 500 °C-on történő hőbontásával nyerik.
A világ polónium-210 termelésének több mint 95%-a Oroszországban folyik [7] , azonban szinte az egészet az Egyesült Államokba szállítják, ahol főleg ipari és háztartási antisztatikus légionizátorok gyártására használják.
2006-ban a brit tudós és író, John Emsley szerint körülbelül 100 gramm 210 Rho-t állítottak elő évente. [nyolc]
ÁrBrit szakértők szerint a polónium-210 mikroszkopikus adagjai több millió dollárba kerülnek [9] . Ezzel szemben a radiokémikus nyilatkozata szerint d. x. n. B. Zsujkov, a bizmut polónium-210-ből nyert nagyon olcsó [7] . A 2006-os adatok szerint 9,6 gramm polónium-210 előállításához az Avangard üzembe [kb. 2] körülbelül 10 millió rubelt fizetett [10] , ami a trícium árához hasonlítható [11] . Az amerikai United Nuclear cég azonban, amely Oroszországból kapja az izotópot, 2006-ban 69 USD -ért adott el mintákat , azt állítva, hogy több mint 1 millió dollárba kerülne egy halálos dózis felhalmozása [12] .
A berilliummal és bórral ötvözött polónium-210-et kompakt és nagyon erős neutronforrások gyártására használják, amelyek gyakorlatilag nem hoznak létre γ-sugárzást (de rövid élettartamúak a 210 Po rövid élettartama miatt: T 1/2 = 138,376 nap) - a polónium-210 alfa részecskéi (α, n )-reakcióban neutronokat hoznak létre a berillium vagy bór magjain. Ezek hermetikusan lezárt fémampullák, amelyek polónium-210-bevonatú bór-karbidot vagy berillium-karbid kerámiapelletet tartalmaznak . Az ilyen neutronforrások könnyűek és hordozhatóak, teljesen biztonságosak és nagyon megbízhatóak. Például a VNI-2 szovjet neutronforrás egy 2 cm átmérőjű és 4 cm magas sárgaréz ampulla, amely másodpercenként akár 90 millió neutront bocsát ki [13] .
A polónium-210-et gyakran használják gázok (különösen a levegő) ionizálására . Mindenekelőtt a levegő ionizálása szükséges a statikus elektromosság leküzdéséhez ( gyártásban , különösen érzékeny berendezések kezelésekor) [14] . Például a poreltávolító kefék a precíziós optikához készültek. Az autók garázsokban történő festésére szórópisztolyokat használnak, amelyek levegőellátása egy antisztatikus polóniumionizátoron ("ion pisztoly") halad át [15] . A gázionizáció hatásának egy másik, régen elterjedt alkalmazása az autóipari gyújtógyertyák elektródaötvözeteiben a szikraindító feszültség csökkentésére [16] .
A polónium-210 egyik fontos alkalmazási területe az ólmot , ittriumot tartalmazó ötvözetek formájában történő felhasználása , vagy önállóan nagy teljesítményű és nagyon kompakt hőforrások előállítására autonóm berendezésekhez , például űrben. Egy köbcentiméter polónium-210 körülbelül 1320 watt hőt bocsát ki. Ez a teljesítmény igen nagy, könnyen olvadt állapotba hozza a polóniumot, így például ólommal ötvözik. Bár ezek az ötvözetek energiasűrűsége észrevehetően kisebb ( 150 W/cm 3 ), mégis kényelmesebb és biztonságosabb a használatuk, mivel a polónium-210 szinte kizárólag alfa-részecskéket bocsát ki, a behatoló erejük és az úthosszuk sűrű anyagban minimális. . Például a Lunokhod űrprogram szovjet önjáró járművei polóniumfűtőt használtak a műszertér fűtésére.
A polónium-210 lítium könnyű izotópjával ( 6 Li) tartalmazó ötvözetben olyan anyagként szolgálhat, amely jelentősen csökkentheti a nukleáris töltés kritikus tömegét, és egyfajta nukleáris detonátorként szolgálhat. . Ezenkívül a polónium alkalmas kompakt " piszkos bombák " létrehozására, és kényelmes rejtett szállításra, mivel gyakorlatilag nem bocsát ki gamma-sugárzást [13] . Az izotóp 803 keV energiájú gamma-kvantumokat bocsát ki, csak 0,001%-os bomlásonkénti hozammal [17] .
A polónium stratégiai fém , nagyon szigorúan kell számolni vele, tárolásának pedig az állam ellenőrzése alatt kell állnia a nukleáris terrorizmus veszélye miatt .
A polónium-210 különösen nagy radiotoxicitású és rákkeltő, felezési ideje 138 nap 9 óra [18] [19] . Fajlagos aktivitása (166 TBq/g, hőleadás 148 W/g) olyan magas, hogy bár csak alfa-részecskéket bocsát ki, kézzel nem kezelhető, mert ennek eredményeként a bőr sugárzási károsodása, esetleg a az egész testet: a polónium meglehetősen könnyen behatol a bőrön keresztül. Az alfa-részecskék úthosszát meghaladó távolságból is veszélyes, mivel vegyületei az igen erős fajhő hatására önmelegednek és aeroszolos állapotba kerülnek. . MPC a víztestekben és a munkahelyi levegőben 11,1⋅10 −3 Bq/l és 7,41⋅10 −3 Bq/m 3 [19] . Ezért a polónium-210-zel csak lezárt dobozokban dolgozzon. Minden polóniumvegyület is veszélyes, ezek közül a legmérgezőbb a hidrogén-polonid. .
A polónium által kibocsátott pozitív töltésű alfa-részecskék nem jutnak át a bőrön, azonban ha a polónium a szervezetbe kerül - lenyelés vagy belélegzés esetén - az alfa-részecskék visszafordíthatatlanul veszélyes radiobiológiai hatásokat okoznak az emberi szervezeten belül (elsősorban a víz radiolízise miatt). ), ami mutációkhoz, rosszindulatú betegségek (köztük leukémia ) kialakulásához, vérképzési zavarokhoz és halálhoz vezethet [20] [kb. 3] .
Szakértők szerint a polónium-210 halálos dózisa felnőttek számára 0,1-0,3 GBq (0,6-2 μg) között mozog, amikor az izotóp a tüdőn keresztül bejut a szervezetbe , és 1-3 GBq (6-18 μg) az emésztőrendszeren keresztül bejutva [21] .
A hosszabb élettartamú polónium-208 (felezési idő 2,898 év) és a polónium-209 (felezési idő 103 év) tömegegységenkénti radiotoxicitása valamivel kisebb, ami fordítottan arányos a felezési idővel. A polónium egyéb, rövid élettartamú izotópjainak radiotoxicitásáról keveset tudunk. Az emberi szervezetben a polónium úgy viselkedik, mint kémiai homológjai, a szelén és a tellúr , amelyek a májban, a vesékben, a lépben és a csontvelőben koncentrálódnak. . Felezési idő a szervezetből - 30-50 nap, főként a vesén keresztül ürül . Üzenetek voltak2,3-dimerkaptopropanol sikeres használatáról a polónium patkányok testéből történő eltávolítására – az állatok 90%-a kapott intravénás injekcióban halálos adag polónium-210-et (9 ng/testtömeg-kg) ) túlélte, míg a kontrollcsoportban minden patkány másfél hónapon belül elpusztult.
A polónium-210 kis mennyiségben megtalálható a természetben, és felhalmozódik a dohányban [25] [26] [27] , ezért az egyik figyelemre méltó tényező, amely károsítja a dohányzó egészségét. A polónium többi természetes izotópja nagyon gyorsan bomlik, így nincs idejük felhalmozódni a dohányban [28] . „A dohánygyártók több mint 40 évvel ezelőtt fedezték fel ezt az elemet, de az eltávolítási kísérletek sikertelenek voltak” – áll az Amerikai Stanford Egyetem és a rochesteri Mayo Klinika kutatóinak 2008-as cikkében [27 ] .
Szótárak és enciklopédiák |
| |||
---|---|---|---|---|
|
D. I. Mengyelejev kémiai elemeinek periodikus rendszere | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Fémek elektrokémiai tevékenységsorai | |
---|---|
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , |
Polóniumvegyületek _ | |
---|---|
|