-
Вступ
- 1 Історія та походження назви
- 2 Знаходження в природі
- 3 Властивості
- 4 Ізотопи
- 5 Отримання
- 6 Застосування
- 7 Біологічна роль
- 8 Випадки отруєння Полонієм-210, які отримали широке висвітлення Примітки
Полоній (лат. Polonium; позначається символом Po) - хімічний елемент з атомним номером 84 в періодичній системі, радіоактивний напівметал сріблясто-білого кольору. Не має стабільних ізотопів.
1. Історія та походження назви
Елемент відкритий в 1898 році подружжям П'єром Кюрі і Марією Склодовської-Кюрі в смоляний обманці [2]. Елемент був названий на честь батьківщини Марії Склодовської-Кюрі - Польщі (лат. Polonia).
У 1902 році німецький вчений Вільгельм Марквальд відкрив новий елемент. Він назвав його радіотеллур. Кюрі, прочитавши замітку про відкриття, повідомила, що це елемент полоній, відкритий ними чотирма роками раніше. Марквальд не погодився з такою оцінкою, заявивши, що полоній і радіотеллур - різні елементи. Після ряду експериментів з елементом подружжя Кюрі довели, що полоній і радіотеллур володіють одним і тим же періодом напіврозпаду. Марквальд був змушений відступити.
Перший зразок полонію, що містить 0,1 мг цього елемента, був виділений в 1910 р
2. Знаходження в природі
Радіонукліди полонію входять до складу природних радіоактивних рядів:
210 Po (Т1 / 2 = 138,376 доби), 218 Po (Т1 / 2 = 3,10 хв) і 214 Po (Т1 / 2 = 1,643 × 10 -4 с) - в ряд 238 U;
216 Po (Т1 / 2 = 0,145 с) і 212 Po (Т1 / 2 = 2,99 × 10 -7 с) - в ряд Th;
215 Po (Т1 / 2 = 1,781 × 10 -3 с) і 211 Po (Т1 / 2 = 0,516 с) - в ряд 235 U.
3. Властивості
Полоній - м'який сріблясто-білий радіоактивний метал.
Металевий полоній швидко окислюється на повітрі. Відомі діоксид полонію (РоО2) x і монооксид полонію РОО. З галогенами утворює тетрагалогеніди. При дії кислот переходить в розчин з утворенням катіонів Ро 2+ рожевого кольору:
При розчиненні полонію в соляній кислоті в присутності магнію утворюється полоноводород:
який при кімнатній температурі знаходиться в рідкому стані (від -36,1 до 35,3 ° C)
У індикаторних кількостях отримані кислотний триоксид полонію РоО3 і солі полоніевой кислоти, неіснуючою у вільному стані - полонати К2 РоО4. Відомий також діоксид полонію PoO2. Утворює нітрати складу PoX2. PoX4 і PoX6. Подібно телуру полоній здатний з рядом металів утворювати хімічні сполуки - полоніди.
Полоній є єдиним хімічним елементом, який при низькій температурі утворює одноатомну просту кубічну кристалічну решітку [3].
4. Ізотопи
Див. Також Повний список ізотопів полонію (англ.)
5. Отримання
На практиці в грамових кількостях нуклід полонію 210 Ро синтезують штучно, опромінюючи металевий 209 Bi нейтронами в ядерних реакторах. Одержаний 210 Bi за рахунок β-розпаду перетворюється в 210 Po. При опроміненні того ж ізотопу вісмуту протонами по реакції
209 Bi + p → 209 Po + n
утворюється самий долгоживущий ізотоп полонію 209 Po.
Мікрокількості полонію витягують з відходів переробки уранових руд. Виділяють полоній екстракцією, іонним обміном, хроматографією і сублімацією.
Металевий Po отримують термічним розкладанням в вакуумі сульфіду PoS або діоксиду (PoO2) x при 500 ° C.
6. Застосування
Полоній-210 в сплавах з берилієм і бором застосовується для виготовлення компактних і дуже потужних нейтронних джерел, практично не створюють γ-випромінювання (але, на жаль, короткоживучих, зважаючи на малу часу життя 210 Po: Т1 / 2 = 138,376 доби). Альфа-частинки полонія-210 народжують нейтрони на ядрах берилію або бору в (α, n) -реакція. Це герметичні металеві ампули, в які укладена покрита полонієм-210 керамічна таблетка з карбіду бору або карбіду берилію. Такі нейтронні джерела легкі і портативні, абсолютно безпечні в роботі і дуже надійні. Наприклад, латунна ампула діаметром два і висотою чотири сантиметри щомиті дає до 90 мільйонів нейтронів.
Полоній часто застосовувався раніше (іноді і в даний час) для іонізації газів (зокрема повітря). В першу чергу іонізація повітря необхідна для боротьби зі статичною електрикою (на виробництві, при поводженні з особливо чутливою апаратурою) [4]. Наприклад для прецизійної оптики виготовляються пензлика видалення пилу [5]. Інше застосування ефекту іонізації газу - в електродних сплавах автомобільних свічок запалювання для зменшення напруги виникнення іскри [6].
Важливою сферою застосування полонію є його використання у вигляді сплавів зі свинцем, ітрієм або самостійно для виробництва потужних і вельми компактних джерел тепла для автономних установок, наприклад космічних. Один кубічний сантиметр полонію-210 виділяє близько 1320 Вт тепла. Ця потужність досить велика, вона легко призводить полоній в розплавлений стан, тому його сплавляють, наприклад, зі свинцем. Хоча ці сплави мають помітно меншу енергощільність (150 Вт / см), проте вони більш зручні для застосування і безпечні, так як полоній-210 випускає альфа-частинки, яка проникає здатність і довжина пробігу яких мінімальні. Наприклад, у радянського місяцеходу для обігріву приладового відсіку застосовувався полоніевий обігрівач [7].
Полоній-210 може послужити в сплаві з легким ізотопом літію (6 Li) речовиною, яка здатна суттєво знизити критичну масу ядерного заряду і послужити свого роду ядерним детонатором. Тому полоній є стратегічним металом, повинен дуже строго враховуватися, і його зберігання має бути під контролем держави через загрозу ядерного тероризму.
7. Біологічна роль
Полоній-210 високотоксичний, має період напіврозпаду 138 днів і 9 годин. Його питома активність (166 ТБк / г) настільки велика, що, хоча він випромінює тільки альфа-частинки, брати його руками не можна, результатом буде променеве ураження шкіри і, можливо, всього організму: полоній досить легко проникає всередину крізь шкірні покриви. Він небезпечний і на відстані, що перевищує довжину пробігу альфа-частинок, так як його сполуки саморазогреваются і переходять в аерозольний стан. ГДК у водоймах і в повітрі робочих приміщень 11,1 × 10 -3 Бк / л і 7,41 × 10 -3 Бк / м³. Тому працюють з полонієм-210 лише в герметичних боксах.
Більш довгоживучі полоній-208 (період напіврозпаду 2,898 року) і полоній-209 (період напіврозпаду 103 роки) мають дещо меншою радіотоксичністю на одиницю ваги, обернено пропорційно періоду напіврозпаду. Відомостей про радіотоксичності інших, короткоживучих ізотопів полонію мало. В організмі людини полоній поводиться подібно своїм хімічним гомологів, селену і телуру, концентрується в печінці, нирках, селезінці і кістковому мозку. Період напіввиведення з організму - від 30 до 50 днів, виділяється в основному через нирки. Є повідомлення про успішне використання 2,3-димеркаптопропанолу для виведення полонію з організму щурів - 90% тварин, яким внутрішньовенно вводили смертельна доза полонія-210 (9 нг / кг ваги), вижили, тоді як в контрольній групі всі щури загинули протягом півтора місяців.