Полоний для чего нужен
Полоний
| Полоний | |
|---|---|
| Серебристо-белый мягкий металл | |
 |
(молярная масса)
Po ← Po 2+ 0,65 В
(первый электрон)
Полоний — радиоактивный химический элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы), 6-го периода в периодической системе Д. И. Менделеева, с атомным номером 84, обозначается символом Po (лат. Polonium ). Относится к группе халькогенов. При нормальных условиях представляет собой мягкий радиоактивный металл серебристо-белого цвета.
Содержание
История и происхождение названия
Элемент открыт в 1898 году супругами Пьером Кюри и Марией Склодовской-Кюри в урановой смоляной руде. Об открытии они впервые сообщили 18 июля на заседании Парижской академии наук в докладе под названием «О новом радиоактивном веществе, содержащемся в смоляной обманке». Элемент был назван в честь родины Марии Склодовской-Кюри — Польши (лат. Polonia ).
В 1902 году немецкий учёный Вильгельм Марквальд открыл новый элемент. Он назвал его радиотеллур. Кюри, прочтя заметку об открытии, сообщила, что это — элемент полоний, открытый ими четырьмя годами ранее. Марквальд не согласился с такой оценкой, заявив, что полоний и радиотеллур — разные элементы. После ряда экспериментов с элементом супруги Кюри доказали, что полоний и радиотеллур обладают одним и тем же периодом полураспада. Марквальд был вынужден признать свою ошибку.
Первый образец полония, содержащий 0,1 мг этого элемента, был выделен в 1910 году.
Нахождение в природе
Радионуклиды полония входят в состав естественных радиоактивных рядов:
210 Po ( Т 1/2 = 138,376 суток), 218 Po ( Т 1/2 = 3,10 мин) и 214 Po ( Т 1/2 = 1,643⋅10 −4 с) — в ряд 238 U;
216 Po ( Т 1/2 = 0,145 с) и 212 Po ( Т 1/2 = 2,99⋅10 −7 с) — в ряд Th;
215 Po ( Т 1/2 = 1,781⋅10 −3 с) и 211 Po( Т 1/2 = 0,516 с) — в ряд 235 U.
Поэтому полоний всегда присутствует в урановых и ториевых минералах. Равновесное содержание полония в земной коре — около 2⋅10 −14 % по массе.
Свойства
Полоний — мягкий серебристо-белый радиоактивный металл.
Металлический полоний быстро окисляется на воздухе. Известны диоксид полония (PoO2)x и монооксид полония PoO. С галогенами образует тетрагалогениды. При действии кислот переходит в раствор с образованием катионов Ро 2+ розового цвета:
При растворении полония в соляной кислоте в присутствии магния образуется полоноводород:
Po + Mg + 2HCl → MgCl2 + H2Po
который при комнатной температуре находится в жидком состоянии (от −36,1 до 35,3 °C)
В индикаторных количествах получены кислотный триоксид полония PoO3 и соли полониевой кислоты, не существующей в свободном состоянии — полонаты K2PoO4. Образует галогениды состава PoX2, PoX4 и PoX6. Подобно теллуру полоний способен с рядом металлов образовывать химические соединения — полониды.
Полоний является единственным химическим элементом, который при низкой температуре образует одноатомную простую кубическую кристаллическую решётку.
Изотопы
На начало 2006 года известны 33 изотопа полония в диапазоне массовых чисел от 188 до 220. Кроме того, известны 10 метастабильных возбуждённых состояний изотопов полония. Стабильных изотопов не имеет. Наиболее долгоживущие изотопы, 209 Po и 208 Po имеют периоды полураспада 125 и 2,9 года соответственно. Некоторые изотопы полония, входящие в радиоактивные ряды урана и тория, имеют собственные наименования, которые сейчас в основном рассматриваются как устаревшие:
| Изотоп | Название | Обозначение | Радиоактивный ряд |
|---|---|---|---|
| 210 Po | Радий F | RaF | 238 U |
| 211 Po | Актиний C’ | AcC’ | 235 U |
| 212 Po | Торий C’ | ThC’ | 232 Th |
| 214 Po | Радий C’ | RaC’ | 238 U |
| 215 Po | Актиний A | AcA | 235 U |
| 216 Po | Торий A | ThA | 232 Th |
| 218 Po | Радий A | RaA | 238 U |
Получение
На практике в граммовых количествах нуклид полония 210 Po синтезируют искусственно, облучая металлический 209 Bi тепловыми нейтронами в ядерных реакторах. Получившийся 210 Bi за счёт β-распада превращается в 210 Po. При облучении того же изотопа висмута протонами по реакции
209 Bi + p → 209 Po + n
образуется самый долгоживущий изотоп полония 209 Po.
В реакторах с жидкометаллическим носителем в качестве теплоносителя может применяться эвтектика свинец-висмут. Такой реактор, в частности, был установлен на подводной лодке К-27. В активной зоне реактора висмут может переходить в полоний.
Микроколичества полония извлекают из отходов переработки урановых руд. Выделяют полоний экстракцией, ионным обменом, хроматографией и возгонкой.
Металлический Po получают термическим разложением в вакууме сульфида PoS или диоксида (PoO2)x при 500 °C.
Более 95 % мирового производства полония-210 приходится на Россию, однако практически весь он поставляется в США, где используется в основном для производства промышленных и бытовых антистатических ионизаторов воздуха.
На 2006 год, по утверждению британского учёного и писателя Джона Эмсли, в год производилось около 100 грамм 210 Po.
Применение
Полоний-210 часто применяется для ионизации газов (в частности, воздуха). В первую очередь ионизация воздуха необходима для борьбы со статическим электричеством (на производстве, при обращении с особо чувствительной аппаратурой). Например, для прецизионной оптики изготавливаются кисточки удаления пыли. Для окраски автомобилей в гаражах используются пульверизаторы с подачей воздуха, проходящего через антистатический ионизатор с полонием («ионную пушку»). Другое, уже ушедшее в прошлое применение эффекта ионизации газа — в электродных сплавах автомобильных свечей зажигания для уменьшения напряжения возникновения искры.
Важной областью применения полония-210 является его использование в виде сплавов со свинцом, иттрием или самостоятельно для производства мощных и весьма компактных источников тепла для автономных установок, например, космических. Один кубический сантиметр полония-210 выделяет около 1320 Вт тепла. Эта мощность весьма велика, она легко приводит полоний в расплавленное состояние, поэтому его сплавляют, например, со свинцом. Хотя эти сплавы имеют заметно меньшую энергоплотность ( 150 Вт/см³ ), тем не менее, они более удобны к применению и безопасны, так как полоний-210 испускает почти исключительно альфа-частицы, а их проникающая способность и длина пробега в плотном веществе минимальны. Например, у советских самоходных аппаратов космической программы «Луноход» для обогрева приборного отсека применялся полониевый обогреватель.
Полоний-210 может послужить в сплаве с лёгким изотопом лития ( 6 Li) веществом, которое способно существенно снизить критическую массу ядерного заряда и послужить своего рода ядерным детонатором. Кроме того, полоний пригоден для создания компактных «грязных бомб» и удобен для скрытной транспортировки, так как практически не испускает гамма-излучения. Изотоп испускает гамма-кванты с энергией 803 кэВ с выходом только 0,001 % на распад.
Полоний является стратегическим металлом, должен очень строго учитываться, и его хранение должно быть под контролем государства ввиду угрозы ядерного терроризма.
Токсичность
Положительно заряженные альфа-частицы, излучаемые полонием, не проходят через кожу, однако при попадании полония внутрь организма, — если его проглотить или вдохнуть, — альфа-частицы необратимо разрушают внутренние органы и ткани, что зачастую приводит к гибели организма.
По оценке специалистов летальная доза полония-210 для взрослого человека — оценивается в пределах от 0,1—0,3 ГБк (0,6—2 мкг) при попадании изотопа в организм через лёгкие, до 1—3 ГБк (6—18 мкг) при попадании в организм через пищеварительный тракт.
Случаи отравления полонием-210
Содержание полония в продуктах
Полоний-210 в небольших количествах находится в природе и накапливается табаком, вследствие чего является одним из заметных факторов, который наносит вред здоровью курильщика. Другие природные изотопы полония распадаются очень быстро, поэтому не успевают накапливаться в табаке. «Производители табака обнаружили этот элемент более 40 лет назад, попытки удалить его были безуспешны», — говорится в статье 2008 года исследователей из американского Стэнфордского университета и клиники Майо в Рочестере.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |||||||||||||||
| 1 | H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||
| 3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||
| 4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||
| 5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||
| 6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |
| 7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
| 8 | Uue | Ubn | Ubu | Ubb | Ubt | Ubq | Ubp | Ubh | Ubs |
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,
Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2,
W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au
Полоний
[Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 4
Po ← Po 3+ 0,56 В
Po ← Po 2+ 0,65 В
Поло́ний — химический элемент с атомным номером 84 в периодической системе, обозначается символом Po (лат. Polonium ), радиоактивный полуметалл серебристо-белого цвета. Не имеет стабильных изотопов.
Содержание
История и происхождение названия
Элемент открыт в 1898 году супругами Пьером Кюри и Марией Склодовской-Кюри в смоляной обманке — урановой руде. Первый образец полония, содержащий 0,1 мг этого элемента, был выделен в 1910 г.
Элемент назван в честь родины Марии Склодовской-Кюри —
Свойства
Полоний — мягкий серебристо-белый радиоактивный металл.
Металлический полоний быстро окисляется на воздухе. Известны диоксид полония (РоО2)x и монооксид полония РоО. С галогенами образует тетрагалогениды. При действии кислот пер
еходит в раствор с образованием катионов Ро 2+ розового цвета:
Ро + 2НСl → РоСl2 + Н2.
При растворении полония в соляной кислоте в присутствии магния образуется полоноводород:
Ро + Mg + 2HCl → MgCl2 + H2Po, который при комнатной температуре находится в жидком состоянии (от −36,1 до 35,3°C)
В индикаторных количествах получены кислотный триоксид полония РоО3 и соли полониевой кислоты, не существующей в свободном состоянии — полонаты К2РоО4. Известен также диоксид полония PoO2. Образует галогениды состава PoX2, PoX4 и PoX6. Подобно теллуру полоний способен с рядом металлов образовывать химические соединения — полониды.
Нахождение в природе
Радионуклиды полония входят в состав естественных радиоактивных рядов : 210 Po (Т1/2 = 138,376 суток), 218 Po (Т1/2 = 3,10 мин) и 214 Po (Т1/2 = 1,643·10 −4 с) — в ряд 238 U;
216 Po (Т1/2 = 0,145 с) и 212 Po (Т1/2 = 2,99·10 −7 с) — в ряд Th;
215 Po (Т1/2 = 1,781·10 −3 с) и 211 Po(Т1/2 = 0,516 с) — в ряд 235 U.
Поэтому полоний всегда присутствует в урановых и ториевых минералах. Равновесное содержание полония в земной коре 2·10 −14 % по массе.
Получение
Металлический Po получают термическим разложением в вакууме сульфида PoS или диоксида (PoO2)x при 500 °C.
Применение
Полоний-210 в сплавах с бериллием и бором применяется для изготовления компактных и очень мощных нейтронных источников, практически не создающих γ-излучения (но, к сожалению, короткоживущих, ввиду малого времени жизни 210 Po: Т1/2 = 138,376 суток). Альфа-частицы полония-210 рождают нейтроны на ядрах бериллия или бора в (α, n)-реакции. Это герметичные металлические ампулы, в которые заключена покрытая полонием-210 керамическая таблетка из карбида бора или карбида бериллия. Такие нейтронные источники легки и портативны, совершенно безопасны в работе и очень надежны. Например латунная ампула диаметром два и высотой четыре сантиметра ежесекундно дает до 90 миллионов нейтронов.
Полоний также применяется в электродных сплавах автомобильных свечей зажигания для уменьшения напряжения возникновения искры.
Отдельной строкой надо указать, что полоний-210 может послужить в сплаве с легким изотопом лития ( 6 Li) веществом, которое способно существенно снизить критическую массу ядерного заряда и послужить своего рода ядерным детонатором. Поэтому полоний является стратегическим металлом, должен очень строго учитываться, и его хранение должно быть под контролем государства ввиду угрозы ядерного терроризма.
Биологическая роль
Широко известен случай с Александром Литвиненко, который был отравлен полонием в 2006 году.
Изотопы полония
На начало 2006 года известны 33 изотопа полония в диапазоне массовых чисел от 188 до 220. Кроме того, известны 10 метастабильных возбуждённых состояний изотопов полония. Наиболее долгоживущий изотоп, 209 Po, имеет период полураспада 102 года. Некоторые изотопы полония, входящие в радиоактивные ряды урана и тория, имеют собственные наименования, которые сейчас в основном рассматриваются как устаревшие:
| Изотоп | Название | Обозначение |
|---|---|---|
| 210 Po | Радий F | RaF |
| 211 Po | Актиний C’ | AcC’ |
| 212 Po | Торий C’ | ThC’ |
| 214 Po | Радий C’ | RaC’ |
| 215 Po | Актиний A | AcA |
| 216 Po | Торий A | ThA |
| 218 Po | Радий A | RaA |
См. также Полный список изотопов (англ.)
Ссылки
af:Polonium ar:بولونيوم ast:Poloniu bg:Полоний bs:Polonijum ca:Poloni co:Poloniu cs:Polonium da:Polonium de:Polonium el:Πολώνιο en:Polonium eo:Polonio es:Polonio et:Poloonium fa:پولونیوم fi:Polonium fr:Polonium gl:Polonio (elemento) he:פולוניום hr:Polonij hu:Polónium hy:Պոլոնիում id:Polonium io:Polonio is:Pólon it:Polonio ja:ポロニウム jbo:jicmrpoloni ko:폴로늄 ku:Polonyûm la:Polonium lb:Polonium lt:Polonis lv:Polonijs nl:Polonium nn:Polonium no:Polonium oc:Polòni pl:Polon pt:Polônio ro:Poloniu sh:Polonijum simple:Polonium sk:Polónium sr:Полонијум sv:Polonium th:พอโลเนียม uk:Полоній zh:钋
Полоний – радиоактивный металл, идеальный яд
Этот химический элемент открыт случайно – при исследовании радиоактивного сырья. Полоний – один из самых токсичных, опасных химических веществ. Но ценим ядерщиками.
Что представляет собой
Полоний – это химический элемент №84 таблицы Менделеева, белый с серебристостью – мягкий металл.
Тонкая плёнка металлического полония на диске из нержавеющей стали
Радиоактивен. По составу это конгломерат четырех десятков изотопов:
Международное обозначение – Po (Polonium).
Как был открыт
Полоний как элемент получен супругами Кюри к 1898 году при исследовании урановой смолки:
В историю науки элемент вошел как полоний, в честь Польши (Polonia) – родины Марии Кюри.
Супруги придумали единицу измерения для нового элемента – беккерель (Бк). Так они отдали дань уважения французскому коллеге, вдохновившему Марию на исследования.
Физико-химические характеристики
Для физика или химика это небанальный материал:
Полоний – единственный химический элемент, кристалл которого формирует решетку-куб из одного атома при малых температурах.
Как представлен в природе
Тонна земной коры содержит 0,00002 мкг полония. Элемент извлекают из минералов тория и урана. Здесь его концентрация на три-четыре порядка выше.
Полониевый изотоп 210 замечен в табаке. Попытки избавить растительное сырье от данного элемента успехом не увенчались.
| Изотоп | Название | Обозначение | Радиоактивный ряд |
|---|---|---|---|
| 210Po | Радий F | RaF | 238U |
| 211Po | Актиний C’ | AcC’ | 235U |
| 212Po | Торий C’ | ThC’ | 232Th |
| 214Po | Радий C’ | RaC’ | 238U |
| 215Po | Актиний A | AcA | 235U |
| 216Po | Торий A | ThA | 232Th |
| 218Po | Радий A | RaA | 238U |
Технология получения
Источник радиоактивного элемента – урановые руды. Но концентрация ничтожна: на 100 триллионов частиц урана приходится одна частица полония.
Поэтому сегодня львиную долю вещества получают на ядерных реакторах:
Металлическую форму вещества получают, разлагая сульфид либо диоксид полония (495°C в вакууме).
Микродозы элемента извлекают из уранового шлама. Применяют ионный обмен, хроматографию, другие методы.
Где используется
В научном, оборонном, гражданском секторе нашлось применение изотопу вещества-210:
В дуэте с изотопом лития элемент становится ядерным детонатором, кратно понижая критическую массу заряда.
Полоний признают стратегическим сырьем и органы власти государств, и террористические группировки. Учитывается с пристрастием.
Влияние на человека
Данные о влиянии элемента на организм человека базируются на результатах опытов с животными (на людях вещество не тестировалось).
Фатальная для взрослого доза полония – 0,6-2 мкг при вдыхании. При попадании с пищей или водой – на порядок больше.
Полоний отнесен к веществам первого класса опасности: запредельная токсичность дополняется радиоактивностью.
Этим обусловлены правила работы с материалом:
В организм человека вещество попадает с воздухом, пищей, водой, табачным дымом. Локализуется мозгом, печенью, селезенкой, почками.
Симптомы отравления схожи с таллием: выпадение волос, судороги, онкология.
Из организма выводится наполовину через месяц-два.
Конспирология
Свойства вещества создали ему репутацию идеального яда:
Однако « достоинства » перечеркиваются недостатками: полоний оставляет радиационную «метку» на всем, с чем соприкасался. Убийца тоже может погибнуть.
Тема вещества как яда актуализировалась в начале тысячелетия:
Для последнего случая «железобетонных» доказательств не нашлось.