Полоний (Po) - очень редкий и очень летучий радиоактивный металл. До открытия полонием в 1898 году польско-французского физика Марии Кюри уран и торий были единственными известными радиоактивными элементами. Кюри назвала полоний в честь своей родины, Польши.
Полоний малопригоден для людей, за исключением некоторых угрожающих применений: он использовался в качестве спускового механизма в первой атомной бомбе и также является подозреваемым ядом в нескольких громких смертельных случаях.
В коммерческих применениях полоний иногда используется для удаления статического электричества в оборудовании или пыли с фотопленки. Он также может быть использован в качестве легкого источника тепла для термоэлектрической энергии в космических спутниках.
Классификация
Полоний находится в группе 16 и период 6 в периодической таблице элементов. По данным Королевского химического общества, он классифицируется как металл, потому что электрическая проводимость полония уменьшается с ростом его температуры.
Элемент является самым тяжелым металлом из халькогенов, группой элементов, также известной как «семейство кислорода». Все халькогены находятся в медных рудах. Другие элементы в группе халькогена включают кислород, серу, селен и теллур.
Существует 33 известных изотопа (атомы одного и того же элемента с разным числом нейтронов) полония, и все они радиоактивны. Именно радиоактивная нестабильность этого элемента делает его подходящим кандидатом для использования в атомных бомбах.
Физические характеристики
- Атомный номер (количество протонов в ядре): 84
- Атомный символ (в периодической таблице элементов): Po
- Атомный вес (средняя масса атома): 209
- Плотность: 9,32 грамма на кубический сантиметр
- Фаза при комнатной температуре: Твердый
- Температура плавления: 489,2 градуса по Фаренгейту (254 градуса по Цельсию)
- Точка кипения: 1763,6 градусов по Фаренгейту (962 градусов по Цельсию)
- Наиболее распространенный изотоп: Po-210, период полураспада которого составляет всего 138 дней
Открытие
Когда Кюри и ее муж, Пьер Кюри, обнаружили полоний, они искали источник радиоактивности в природной богатой ураном руде, называемой смолой.
Они заметили, что неочищенная смола была более радиоактивной, чем уран, который был отделен от нее. Таким образом, они пришли к выводу, что смола должна укрывать по крайней мере еще один радиоактивный элемент.
Кюри приобрели много смолы, чтобы химически разделить соединения в минералах. После нескольких месяцев кропотливой работы они, наконец, изолировали радиоактивный элемент: вещество, в 400 раз более радиоактивное, чем уран, по данным Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC).
Извлечение полония было проблематичным, потому что было так мало количества; 1 тонна урановой руды содержит только около 100 микрограммов (0,0001 грамма) полония.
Тем не менее, согласно данным Королевского химического общества, кюри смогли вытащить изотоп, который мы теперь знаем как полоний-209.
Источники
Следы Po-210 можно найти в почве и воздухе. Например, Po-210 образуется при распаде газа радона-222, который происходит в результате распада радия. В свою очередь, радий является продуктом распада урана, который присутствует практически во всех породах и почве, образованных из горных пород.
Лишайники способны поглощать полоний непосредственно из атмосферы. В северных районах люди, которые едят оленей, могут иметь более высокие концентрации полония в крови, потому что северный олень ест лишайники, согласно Smithsonian.com.
Полоний считается редким природным элементом. Хотя он содержится в урановых рудах, его добыча не экономична, поскольку в 1 тонне (0,9 метрической тонны) урановой руды содержится всего около 100 микрограммов полония, согласно данным лаборатории Джефферсона.
Вместо этого полоний получают бомбардировкой висмута-209 (стабильный изотоп) нейтронами в ядерном реакторе. Это создает радиоактивный висмут-210, который затем распадается на полоний в результате процесса, называемого бета-распадом, согласно данным Королевского химического общества.
По оценкам Комиссии по ядерному регулированию Соединенных Штатов, в мире ежегодно производится всего около 100 граммов (3,5 унции) полония-210.
Коммерческое использование
Из-за высокой радиоактивности полоний имеет мало коммерческих применений. Среди ограниченного использования элемента - устранение статического электричества в оборудовании и удаление пыли с фотопленки. В обоих случаях полоний должен быть тщательно закрыт для защиты пользователя.
Элемент также используется в качестве легкого источника тепла для термоэлектрической энергии на спутниках и других космических аппаратах. Это происходит потому, что полоний быстро разлагается, и при этом он выделяет большое количество энергии в виде тепла. По данным Королевского химического общества, всего один грамм полония будет нагреваться до 500 градусов по Цельсию (932 градуса по Фаренгейту).
Атомная бомба
В середине Второй мировой войны Инженерный корпус армии начал организовывать Манхэттенский инженерный округ, сверхсекретную программу исследований и разработок, которая в конечном итоге создаст первое в мире ядерное оружие.
До 1940-х годов не было причин выделять полоний в чистом виде или производить его в каком-либо значительном количестве, потому что не было никакого известного использования его и очень мало было известно об этом. Но инженеры района начали изучать полоний и обнаружили, что этот элемент является важным компонентом их ядерного оружия.
По данным Фонда атомного наследия, инициатором бомбы послужила комбинация полония и бериллия, еще одного редкого элемента.
После войны исследовательский проект по полонию был передан Лаборатории Маунда в Майамисберге, штат Огайо. Завершенный в 1949 году, Mound Lab был первым постоянным объектом Комиссии по атомной энергии для разработки ядерного оружия.
Отравление
Полоний токсичен для человека даже в очень небольших количествах.
Первым, кто умер от отравления полонием, могла быть дочь Марии Кюри Ирэн Жолио-Кюри. В 1946 году на ее лабораторной скамье взорвалась капсула полония, что, возможно, стало причиной того, что она заболела лейкемией и умерла 10 лет спустя, сообщает Smithsonian.com.
Отравление полонием также привело к гибели Александра Литвиненко, бывшего российского шпиона, который жил в Лондоне в 2006 году после получения политического убежища.
Отравление было также заподозрено в смерти палестинского лидера Ясира Арафата в 2004 году, так как на его одежде был обнаружен удивительно высокий уровень полония-210, сообщает The Wall Street Journal.
Исследование 2011 года, опубликованное в журнале Nicotine & Tobacco Research, показало, что табачные компании знают, что в сигаретах и других табачных изделиях содержится низкий уровень полония. Авторы исследования подсчитали, что радиоактивность полония в сигаретах является причиной 138 смертей на 1000 курящих в течение 25 лет.
Другое исследование показало, что в ребрах курильщиков обнаруживается вдвое больше полония, чем в некурящих, по данным Сети токсикологических данных Национального института здравоохранения США.
Дальнейшее чтение:
