Polónium

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. szeptember 29-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 2 szerkesztést igényelnek .
Polónium
←  bizmut | Asztatin  →
84 Te

Po

Lv
Periodikus elemrendszer84po _
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] .

A név története és eredete

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 természetben lenni

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] .

Fizikai és kémiai tulajdonságok

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] .

Izotópok

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

Getting

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 + n

A 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]

Ár

Brit 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] .

Alkalmazás

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 .

Toxicitás

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.

Polónium-210 mérgezési esetek

A termékek polóniumtartalma

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 ] .

Jegyzetek

Hozzászólások
  1. A polónium felfedezésekor Lengyelország mint állam nem létezett: az országot Oroszország, Ausztria és Németország osztották fel.
  2. Sarov város közelében található orosz erőmű , amely katonai atomreaktorral rendelkezik .
  3. A pollóniummérgezést nehéz kimutatni , mivel a Geiger - számlálóval nem észlelhető gamma - sugárzás . A polónium azonosításához speciális felszerelésre és összetett módszerekre van szükség ( The Litvinenko-ügy: Polonium's deadly trail Archived 2015. július 28., a Wayback Machine // BBC , 2015. július 28.).
Lábjegyzetek
  1. 1 2 3 Polónium: fizikai  tulajdonságok . WebElements. Letöltve: 2013. augusztus 28. Az eredetiből archiválva : 2013. szeptember 28..
  2. 1 2 3 4 Ch. Szerk.: N. S. Zefirov. Chemical Encyclopedia / N. S. Zefirov. - Moszkva: Nagy Orosz Enciklopédia, 1995. - T. 4. - S. 53. - 639 p. — (5 kötet). — 20.000 példány.  — ISBN 5852700924 .
  3. 1 2 Polonius - cikk a Great Soviet Encyclopedia- ból . 
  4. E. Rutherford. Radioaktív anyagok és sugárzásaik . — London: Elfelejtett könyvek. - S. 20. - 699 p. - ISBN 1451001983 , 9781451001983.
  5. Manolov K., Tyutyunnik V. Az atom életrajza. Atom - Cambridge-től Hirosimáig. - Átdolgozott sáv. bolgárból .. - M . : Mir , 1984. - S. 26. - 246 p.
  6. Igor Ivanov. A polónium 1 rejtvénye megfejtve (2007.07.12.). - "A cseh kutatók számításai választ adtak arra a kérdésre, amely régóta gyötri a fizikusokat: miért részesíti előnyben a polónium a köbös kristályrácsot?" Letöltve: 2010. május 4. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 22..
  7. 1 2 Miért volt szükség a polóniumra? Archivált : 2015. február 11., a Wayback Machine // Trinity Variant, 2015. február 10.
  8. Kérdések és válaszok: Polonium-210 archiválva : 2015. július 13. a Wayback Machine -nél // Royal Society of Chemistry, 2006. november 27..
  9. Litvinenko-ügy: Oroszország „így vagy úgy” érintett. Archiválva : 2015. augusztus 2., a Wayback Machine // BBC, 2015. július 31.
  10. Amikor a polóniumot üzembe helyezték A Wayback Machine 2015. június 27-i archív példánya // Rossiyskaya Gazeta, 2015. július 31.
  11. Valóban életképes a fúziós energia? Archivált : 2015. szeptember 26. a Wayback Machine -nél // BBC, 2010. március 5.
  12. A 210-es polóniummal elütött személy nem hagyhat nyomokat Archív másolat 2018. április 28-án a Wayback Machine -nél // RIANOVOSTI, 2006. december 11.
  13. 1 2 Litvinenko "öngyilkosságának" gyönyörű változata a görbe kezek miatt . www.stringer.ru (2006. november 28.). - "Dirty" bombaverzió az RBC-től, 2006.11.28. Letöltve: 2012. március 2. Az eredetiből archiválva : 2012. június 22.
  14. Statikus elektromosság elleni védelem. Elektromos biztonsági berendezések . Energiaipar. Letöltve: 2013. augusztus 9. Az eredetiből archiválva : 2013. március 12..
  15. ↑ A College megsérti a radioaktív szabályozást . Archiválva : 2015. november 26., a Wayback Machine webhelyen .
  16. JH Dillon. Polónium ötvözet gyújtógyertya-elektródákhoz  (angol)  (nem elérhető link) . Alkalmazott Fizikai Közlöny (1940. január 16.). Letöltve: 2013. augusztus 9. Az eredetiből archiválva : 2013. augusztus 13..
  17. Borisz Zsujkov. Miért volt szükség a polóniumra? . A „Háromság opció – Tudomány” című újság (2015.02.10.). Hozzáférés időpontja: 2015. február 15. Az eredetiből archiválva : 2015. február 11.
  18. Mérgező polónium . Letöltve: 2021. február 18. Az eredetiből archiválva : 2022. március 5..
  19. 1 2 V. A. Bazhenov, L. A. Buldakov, I. Ya. Vasilenko és mások. Ártalmas vegyszerek. Radioaktív anyagok: Ref. szerk. / Alatt. szerk. V. A. Filova és mások - L .  : Chemistry, 1990. - S. 35, 309-320. — ISBN 5-7245-0216-X .
  20. A Litvinenko-ügy: a polónium halálos nyoma Archiválva : 2015. július 28. a Wayback Machine -nél // BBC , 2015. július 28.
  21. John Harrison, Rich Leggett, David Lloyd, Alan Phipps, Bobby Scott. A polónium - 210 méreg  . Journal of Radiological Protection (2007. március 6.). Letöltve: 2013. augusztus 9. Az eredetiből archiválva : 2013. augusztus 13..
  22. Jasszer Arafat maradványait eltávolították a mauzóleumból . Lenta.Ru (2012. november 27.). Letöltve: 2013. augusztus 9. Az eredetiből archiválva : 2013. augusztus 13..
  23. A vizsgálat megerősítette, hogy Arafatot polóniummal mérgezték meg . RIA Novosti (2013.11.6.). Letöltve: 2013. november 8. Az eredetiből archiválva : 2013. november 7..
  24. Orosz orvosok: Arafat természetes halállal halt meg (2013. december 26.). Hozzáférés dátuma: 2014. január 28. Az eredetiből archiválva : 2013. december 30.
  25. Tobacco Smoke / EPA Radiation Protection  (angolul) : "a cigarettagyártáshoz használt dohánylevelek radioaktív anyagokat tartalmaznak, különösen ólom-210-et és polónium-210-et".
  26. Tso TC, Harley N., Alexander LT Az ólom-210 és a polónium-210 forrása a dohányban   // Tudomány . - 1966. - 1. évf. 153 , iss. 3738 . - P. 880-882 . - doi : 10.1126/tudomány.153.3738.880 .
  27. 1 2 Muggli Monique E. , Ebbert Jon O. , Robertson Channing , Hurt Richard D. Waking a Sleeping Giant: The Tobacco Industry's Response to the Polónium-210 Issue  //  American Journal of Public Health. - 2008. - szeptember ( 98. évf. , 9. sz.). - P. 1643-1650 . doi : 10.2105/ AJPH.2007.130963 .
  28. Polónium-210 a dohányfüstben (elérhetetlen link) . Letöltve: 2010. október 20. Az eredetiből archiválva : 2010. augusztus 8.. 
  29. A dohány radioaktív polónium-210-et tartalmaz . RIA Novosti (2008. augusztus 29.). Letöltve: 2013. augusztus 9. Az eredetiből archiválva : 2013. augusztus 13..

Linkek