Polon (Po) jest bardzo rzadkim i bardzo lotnym radioaktywnym metalem. Zanim polsko-francuski fizyk Marie Curie odkrył polon w 1898 r., Uran i tor były jedynymi znanymi pierwiastkami radioaktywnymi. Curie nazwała polon po swojej ojczyźnie, w Polsce.
Polon jest mało przydatny dla ludzi, z wyjątkiem niektórych groźnych zastosowań: został użyty jako wyzwalacz w pierwszej bombie atomowej, a także jest podejrzewaną trucizną w kilku głośnych zgonach.
W zastosowaniach komercyjnych polon jest czasami używany do usuwania elektryczności statycznej z maszyn lub pyłu z filmu fotograficznego. Może być również stosowany jako lekkie źródło ciepła dla energii termoelektrycznej w satelitach kosmicznych.
Klasyfikacja
Polon znajduje się w grupie 16, a okres 6 w układzie okresowym pierwiastków. Według Royal Society of Chemistry, jest klasyfikowany jako metal, ponieważ przewodność elektryczna polonu maleje wraz ze wzrostem temperatury.
Pierwiastek jest najcięższym metalem chalkogenów, grupy pierwiastków zwanej także „rodziną tlenu”. Wszystkie kredy znajdują się w rudach miedzi. Inne pierwiastki z grupy chalkogenów obejmują tlen, siarkę, selen i tellur.
Znanych jest 33 izotopów (atomów tego samego pierwiastka o różnej liczbie neutronów) polonu i wszystkie są radioaktywne. Niestabilność radioaktywna tego pierwiastka czyni go odpowiednim kandydatem do użycia w bombach atomowych.
Charakterystyka fizyczna
- Liczba atomowa (liczba protonów w jądrze): 84
- Symbol atomowy (na układzie okresowym pierwiastków): Po
- Masa atomowa (średnia masa atomu): 209
- Gęstość: 9,32 gramów na centymetr sześcienny
- Faza w temperaturze pokojowej: stała
- Temperatura topnienia: 489,2 stopni Fahrenheita (254 stopni Celsjusza)
- Temperatura wrzenia: 1 763,6 stopni F (962 stopni C)
- Najczęstszy 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 rudie zwanej pitchblende.
Obaj zauważyli, że nierafinowany melanż jest bardziej radioaktywny niż wydzielony z niego uran. Uznali więc, że pitchblende musi zawierać przynajmniej jeden inny pierwiastek radioaktywny.
Curies kupili mnóstwo smoły, aby mogli chemicznie oddzielić związki w minerałach. Po miesiącach żmudnych prac w końcu wyodrębnili pierwiastek promieniotwórczy: substancję 400 razy bardziej radioaktywną niż uran, zgodnie z Międzynarodową Unią Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC).
Wydobycie polonu było trudne, ponieważ była tak niewielka ilość; 1 tona rudy uranu zawiera tylko około 100 mikrogramów (0,0001 gramów) polonu.
Niemniej jednak, zgodnie z Royal Society of Chemistry, Curie były w stanie wyciągnąć izotop, który obecnie znamy jako polon-209.
Źródła
Ślady Po-210 można znaleźć w glebie i powietrzu. Na przykład Po-210 powstaje podczas rozpadu gazu radonu-222, który jest wynikiem rozpadu radu. Z kolei rad jest produktem rozpadu uranu, który występuje w prawie wszystkich skałach i glebie utworzonej ze skał.
Porosty są w stanie wchłonąć polon bezpośrednio z atmosfery. Na obszarach północnych ludzie jedzący renifery mogą mieć wyższe stężenie polonu we krwi, ponieważ renifery jedzą porosty, jak podaje Smithsonian.com.
Polon jest uważany za rzadki naturalny pierwiastek. Chociaż znajduje się w rudach uranu, ekstrakcja nie jest ekonomiczna, ponieważ jest tylko około 100 mikrogramów polonu w 1 tonie (0,9 tony metrycznej) rudy uranu, zgodnie z Jefferson Lab.
Zamiast tego polon otrzymuje się przez bombardowanie bizmutu-209 (stabilny izotop) neutronami w reaktorze jądrowym. To tworzy radioaktywny bizmut-210, który następnie rozpada się na polon w procesie zwanym rozpadem beta, zgodnie z Royal Society of Chemistry.
Amerykańska Komisja Regulacji Jądrowej szacuje, że tylko około 100 gramów (3,5 uncji) polonu-210 jest produkowanych na całym świecie każdego roku.
Zastosowania komercyjne
Ze względu na wysoką radioaktywność polon ma niewiele zastosowań komercyjnych. Ograniczone zastosowania tego elementu obejmują eliminację elektryczności statycznej w maszynach i usuwanie pyłu z filmu fotograficznego. W obu zastosowaniach polon musi być dokładnie uszczelniony, aby chronić użytkownika.
Element ten służy również jako lekkie źródło ciepła dla energii termoelektrycznej w satelitach i innych statkach kosmicznych. Wynika to z faktu, że polon szybko rozpada się i uwalnia dużą ilość energii w postaci ciepła. Według Royal Society of Chemistry tylko jeden gram polonu osiągnie temperaturę 500 stopni C (932 stopni F) podczas degradacji.
Bomba atomowa
W połowie II wojny światowej Korpus Inżynierów zaczął organizować Manhattan Engineer District, ściśle tajny program badań i rozwoju, który ostatecznie wyprodukuje pierwszą na świecie broń nuklearną.
Przed latami 40. XX wieku nie było powodu, aby izolować polon w jego czystej postaci lub wytwarzać go w znacznej ilości, ponieważ nie było to znane zastosowanie i bardzo niewiele o nim wiadomo. Ale inżynierowie dzielnicy rozpoczęli badania nad polonem i odkryli, że pierwiastek ten jest ważnym składnikiem ich broni nuklearnej.
Według danych Atomic Heritage Foundation kombinacja polonu i berylu, kolejnego rzadkiego pierwiastka, działała jako inicjator bomby.
Po wojnie projekt badawczy polonu został przeniesiony do Mound Laboratory w Miamisburgu w Ohio. Ukończony w 1949 r. Mound Lab był pierwszym stałym obiektem Komisji Energii Atomowej do opracowywania 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 r. Kapsułka polonu eksplodowała na jej stole laboratoryjnym, co mogło być przyczyną zachorowania na białaczkę i zmarła 10 lat później, według Smithsonian.com.
Zatrucie polonem było również tym, co zabiło Aleksandra Litwinienkę, byłego rosyjskiego szpiega, który mieszkał w Londynie w 2006 r. Po złożeniu wniosku o azyl polityczny.
Według The Wall Street Journal, w 2004 r. Podejrzewano również zatrucie śmierci palestyńskiego przywódcy Yasera Arafata, ponieważ zaskakująco wysokie poziomy polonu-210 zostały wykryte na jego ubraniach.
Badanie z 2011 r. Opublikowane w czasopiśmie Nicotine & Tobacco Research wykazało, że firmy tytoniowe zdają sobie sprawę, że papierosy i inne produkty zawierające tytoń zawierają niski poziom polonu. Autorzy badania wyliczyli, że radioaktywność polonu w papierosach odpowiada za 138 zgonów na 1000 palaczy w okresie 25 lat.
Inne badania wykazały, że dwa razy więcej polonu znajduje się w żebrach palaczy niż u palaczy, zgodnie z amerykańską National Institute of Health's Toxicology Data Network.
Dalsza lektura:
