Το Polonium (Po) είναι ένα πολύ σπάνιο και εξαιρετικά πτητικό ραδιενεργό μέταλλο. Πριν από την ανακάλυψη του πολωνίου από το πολωνικό-γαλλικό φυσικό Μαρί Κούρι το 1898, το ουράνιο και το θόριο ήταν τα μόνα γνωστά ραδιενεργά στοιχεία. Η Κούρι πήρε το όνομα polonium μετά την πατρίδα της, την Πολωνία.
Το Polonium είναι ελάχιστα χρήσιμο για τον άνθρωπο, με εξαίρεση ορισμένες απειλητικές εφαρμογές: Χρησιμοποιήθηκε ως σκανδάλη στην πρώτη ατομική βόμβα και είναι επίσης ύποπτο δηλητήριο σε μερικούς θανάτους υψηλού προφίλ.
Σε εμπορικές εφαρμογές, χρησιμοποιείται συχνά το πολόνιο για την αφαίρεση του στατικού ηλεκτρισμού σε μηχανήματα ή σκόνης από φωτογραφική ταινία. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως ελαφριά πηγή θερμότητας για θερμοηλεκτρική ενέργεια σε δορυφόρους διαστήματος.
Ταξινόμηση
Το Polonium βρίσκεται στην ομάδα 16 και την περίοδο 6 στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων. Είναι ταξινομημένο ως μέταλλο επειδή η ηλεκτρική αγωγιμότητα του πολονίου μειώνεται όσο αυξάνεται η θερμοκρασία του, σύμφωνα με την Royal Society of Chemistry.
Το στοιχείο είναι το βαρύτερο μέταλλο των χαλκογόνων, μια ομάδα στοιχείων γνωστή και ως "οικογένεια οξυγόνου". Όλα τα χαλκογόνα βρίσκονται σε μεταλλεύματα χαλκού. Άλλα στοιχεία στην ομάδα του χαλκογόνου περιλαμβάνουν το οξυγόνο, το θείο, το σελήνιο και το τελλούριο.
Υπάρχουν 33 γνωστά ισότοπα (άτομα του ίδιου στοιχείου με διαφορετικό αριθμό νετρονίων) του πολώνιου και όλα είναι ραδιενεργά. Η ραδιενεργή αστάθεια αυτού του στοιχείου είναι αυτό που το καθιστά κατάλληλο υποψήφιο για χρήση σε ατομικές βόμβες.
Φυσικά χαρακτηριστικά
- Ατομικός αριθμός (αριθμός πρωτονίων στον πυρήνα): 84
- Ατομικό σύμβολο (στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων): Po
- Ατομικό βάρος (μέση μάζα του ατόμου): 209
- Πυκνότητα: 9,32 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό
- Φάση σε θερμοκρασία δωματίου: Στερεό
- Σημείο τήξης: 489,2 βαθμούς Φαρενάιτ (254 βαθμοί Κελσίου)
- Σημείο ζέσης: 1,763,6 βαθμούς F (962 βαθμοί C)
- Το πιο συνηθισμένο ισότοπο: Po-210 που έχει χρόνο ημιζωής μόνο 138 ημέρες
Ανακάλυψη
Όταν ο Κούρι και ο σύζυγός του, ο Pierre Curie, ανακάλυψαν το πολόνιο, αναζητούσαν την πηγή ραδιενέργειας σε ένα φυσικό πλούσιο σε ουράνιο μετάλλευμα που ονομάζεται pitchblende.
Οι δυο παρατήρησαν ότι το μη επεξεργασμένο pitchblende ήταν πιο ραδιενεργό από το ουράνιο που είχε διαχωριστεί από αυτό. Συνεπώς, υποστήριξαν ότι το pitchblende πρέπει να φιλοξενεί τουλάχιστον ένα άλλο ραδιενεργό στοιχείο.
Οι Curies αγόρασαν φορτία pitchblende έτσι ώστε να μπορούν να διαχωρίσουν χημικά τις ενώσεις στα ορυκτά. Μετά από μήνες επίπονης εργασίας, απομόνωσαν τελικά το ραδιενεργό στοιχείο: μια ουσία 400 φορές πιο ραδιενεργή από το ουράνιο, σύμφωνα με τη Διεθνή Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC).
Η εξαγωγή του πολονίου ήταν δύσκολη επειδή υπήρχε μια τέτοια ελάχιστη ποσότητα. 1 τόνος μεταλλεύματος ουρανίου περιέχει μόνο περίπου 100 μικρογραμμάρια (0.0001 γραμμάρια) πόλωνιο.
Εντούτοις, οι Κούροι ήταν σε θέση να βγάλουν το ισοτόπιο που τώρα γνωρίζουμε ως polonium-209, σύμφωνα με την Royal Society of Chemistry.
Πηγές
Ίχνη του Po-210 μπορούν να βρεθούν στο έδαφος και στον αέρα. Παραδείγματος χάριν, το Po-210 παράγεται κατά τη διάρκεια της αποσύνθεσης του αερίου ραδονίου-222, το οποίο είναι αποτέλεσμα της αποσύνθεσης του ραδίου. Με τη σειρά του, το ραδούχο είναι προϊόν αποσύνθεσης του ουρανίου, το οποίο υπάρχει σχεδόν σε όλα τα βράχια και στο έδαφος που σχηματίζεται από βράχια.
Οι λειχήνες είναι σε θέση να απορροφούν το πολόνιο απευθείας από την ατμόσφαιρα. Στις βόρειες περιοχές, οι άνθρωποι που τρώνε ταράνδου μπορούν να έχουν υψηλότερες συγκεντρώσεις πολονίου στο αίμα τους, επειδή οι ταράνδες τρώνε λειχήνες, σύμφωνα με το Smithsonian.com.
Το πόλονιο θεωρείται σπάνιο φυσικό στοιχείο. Αν και βρίσκεται στα ορυκτά του ουρανίου, δεν είναι οικονομικό να εξαγάγουμε, καθώς υπάρχουν μόνο περίπου 100 μικρογραμμάρια πολώνιου σε 1 τόνο (0,9 μετρικούς τόνους) μεταλλεύματος ουρανίου, σύμφωνα με το Εργαστήριο Jefferson.
Αντ 'αυτού, το πολόνιο λαμβάνεται με βομβαρδισμό του βισμούθου-209 (σταθερού ισότοπου) με νετρόνια σε πυρηνικό αντιδραστήρα. Αυτό δημιουργεί το ραδιενεργό βισμούθιο-210, το οποίο στη συνέχεια διασπάται στο πολόνιο μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται βήτα αποσύνθεση, σύμφωνα με την Royal Society of Chemistry.
Η Επιτροπή Ρυθμιστικών Αρχών των Ηνωμένων Πολιτειών (Nuclear Regulatory Commission) εκτιμά ότι μόνο περίπου 100 γραμμάρια (polonium-210) προέρχονται παγκοσμίως κάθε χρόνο.
Εμπορικές χρήσεις
Λόγω της υψηλής ραδιενέργειας, το πόλονιο έχει λίγες εμπορικές εφαρμογές. Μεταξύ των περιορισμένων χρήσεων του στοιχείου εξαλείφεται ο στατικός ηλεκτρισμός στα μηχανήματα και αφαιρείται η σκόνη από φωτογραφική μεμβράνη. Και στις δύο εφαρμογές, το πόλονιο πρέπει να σφραγιστεί προσεκτικά για να προστατεύσει τον χρήστη.
Το στοιχείο χρησιμοποιείται επίσης ως ελαφριά πηγή θερμότητας για θερμοηλεκτρική ενέργεια σε δορυφόρους και άλλα διαστημικά οχήματα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το πολόνιο πέφτει γρήγορα και, όπως συμβαίνει, απελευθερώνει μια μεγάλη ποσότητα ενέργειας με τη μορφή θερμότητας. Μόνο ένα γραμμάριο polonium θα φτάσει σε θερμοκρασία 500 βαθμών Κελσίου (932 βαθμοί F) καθώς υποβαθμίζεται, σύμφωνα με την Royal Society of Chemistry.
Ατομική βόμβα
Κατά τη διάρκεια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου, το Σώμα των Μηχανικών Στρατού άρχισε να οργανώνει την Περιφέρεια Μηχανικού του Μανχάταν, ένα απόλυτα μυστικό ερευνητικό και αναπτυξιακό πρόγραμμα που θα παράγει τελικά τα πρώτα πυρηνικά όπλα στον κόσμο.
Πριν από τη δεκαετία του 1940, δεν υπήρχε λόγος να απομονώσουμε το πολόνιο στην καθαρή του μορφή ή να το παράγουμε σε οποιαδήποτε σημαντική ποσότητα, διότι δεν υπήρχε γνωστή χρήση και πολύ λίγα ήταν γνωστά γι 'αυτό. Αλλά οι μηχανικοί της επαρχίας άρχισαν να μελετούν το πολόνιο και βρήκαν ότι το στοιχείο είναι ένα σημαντικό συστατικό για το πυρηνικό τους όπλο.
Ένας συνδυασμός πολώνιου και βηρυλλίου, ένα άλλο σπάνιο στοιχείο, ενήργησε ως ο ιδρυτής της βόμβας, σύμφωνα με το Ίδρυμα Ατομικής Κληρονομιάς.
Μετά τον πόλεμο, το ερευνητικό έργο του polonium μεταφέρθηκε στο εργαστήριο Mound στο Miamisburg, Ohio. Ολοκληρώθηκε το 1949, το Mound Lab ήταν η πρώτη μόνιμη μονάδα της Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας για την ανάπτυξη πυρηνικών όπλων.
Δηλητηρίαση
Το πολόνιο είναι τοξικό για τον άνθρωπο, ακόμη και σε πολύ μικρές ποσότητες.
Ο πρώτος άνθρωπος που πέθανε από δηλητηρίαση με πολόνιο μπορεί να ήταν η κόρη της Marie Curie Irène Joliot-Curie. Το 1946, μια κάψουλα πολώνιου εξερράγη στον εργαστηριακό πάγκο της, η οποία ίσως ήταν ο λόγος που υπέστη λευχαιμία και πέθανε 10 χρόνια αργότερα, σύμφωνα με το Smithsonian.com.
Η δηλητηρίαση από το πόλονι ήταν επίσης εκείνο που σκότωσε τον Αλεξάντερ Λιτβινένκο, πρώην ρώσικο κατασκοπεία που ζούσε στο Λονδίνο το 2006, αφού ζήτησε πολιτικό άσυλο.
Η δηλητηρίαση υπήρξε επίσης υποψία για το θάνατο του παλαιστινιακού ηγέτη Γιάσερ Αραφάτ το 2004, σύμφωνα με το The Wall Street Journal, καθώς βρέθηκαν εκπληκτικά υψηλά επίπεδα polonium-210 στα ρούχα του.
Μια μελέτη του 2011 που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nicotine & Tobacco Research διαπίστωσε ότι οι εταιρείες καπνού γνωρίζουν ότι τα τσιγάρα και άλλα προϊόντα που περιέχουν καπνό περιέχουν χαμηλά επίπεδα πολώνιου. Οι συγγραφείς της μελέτης υπολόγισαν ότι η ραδιενέργεια από το πολόνιο στα τσιγάρα είναι υπεύθυνη για 138 θανάτους για κάθε 1.000 καπνιστές για μια περίοδο 25 ετών.
Άλλες έρευνες έχουν δείξει ότι στο νυχτερινό κέντρο των καπνιστών υπάρχουν δύο φορές περισσότερα πόλωνα, σύμφωνα με το Δίκτυο Δεδομένων Τοξικολογίας του Εθνικού Ινστιτούτου Υγείας των ΗΠΑ.
Περαιτέρω ανάγνωση:
