ПОЛОНИЙ

№84 Полоний

ПОЛОНИЙ

Самоходный аппарат Луноход-2.
С 16 января 1973 года за 4 месяца работы он проделал путь в 37 км, передал на Землю 86 панорам и более 80 тыс снимков лунной поверхности.

Вскоре после открытия радиоактивности Поль Кюри и Мария Склодовская-Кюри изучая урановую смоляную руду установили, что она обладает значительно большей радиоактивностью, чем чистый уран.

Было сделано предположение, что руда содержит другие химические элементы, более радиоактивные чем уран.

Переработка многих тонн урановой руды позволило в 1898 году выделить из нее еще два новых химических элемента: радий и элемент № 84, который в честь Польши был назван Полонием.

Получение:

В природе изотопы полония входят в естественный радиоактивный ряд 238U и всегда присутствуют в урановых рудах, но, вследствии короткого периода полураспада не накапливаются в ней в значительных количествах.

в урановой руде наиболее устойчивого изотопа 210Po (период полураспада 138,3 суток) 2*10-10. Для выделения полония из руды сначала извлекают радий, затем остатки растворяют в соляной кислоте и осаждают полоний вместе с висмутом сероводородом.

От висмута полоний отделяют дробной кристаллизацией соединений, обладаюших разной растворимостью, хроматографией, электрохимическими методами.

В настоящее время 210Po получают главным образом в ядерных реакторах, облучая висмут нейтронами:
209Bi (n, g ) 210Bi; 210Bi (-, b ) 210Po Наиболее долгоживущий изотоп полония (период полураспада 103 года) получают бомбардировкой висмута протонами:

209Bi (p, n) 209Po.

Физические свойства:

Серебристо-белый металл, напоминающий висмут и свинец. Вследствие высокой радиоактивности в темноте можно заметить светло-голубое свечение, а также наблюдается саморазогревание.

Полоний выделяет так много тепловой энергии, что это тепло способно расплавить образец. Температура плавления Po равна 254°С; температура кипения 962°С, плотность 9,4 г/см3.

Полоний претерпевает a-распад, превращаясь в устойчивый изотоп свинца: 210Po (-, a ) 206Pb

Химические свойства:

По своим свойствам полоний типичный металл, окисляется на воздухе, взаимодействует с галогенами, с водородом образует летучий гидрид.

Положение полоние в электрохимическом ряду напряжений противоречиво: по одним данным он реагирует с кислотами с выделением водорода, по другим – расположен между Cu и Ag, по третьим – вытесняется серебром из растворов..

Азотной кислотой полоний окисляется образуя нитрат Po(IV):

Po + 8HNO3 = Po(NO3)4 + 4NO2 + 4H2O

В соединениях проявляет степени окисления -2, +2 и +4 (+6 не характерна).

Важнейшие соединения:

Степень окисления -2. Гидрид полония PoH2 по свойства аналогичен теллуроводороду, но еще менее устойчив. Следы PoH2 образуются при растворении полония в соляной кислоте в присутствии магния. Полониды – соединения полония с более активными металлами, например Na2Po
Степень окисления +2.

Галогениды полония (PoCl2 – красный, PoBr2) по свойствам аналогичны солям. Известны также черный сульфид PoS и красный сульфит PoSO3.
Степень окисления +4, наиболее характерная.
Оксид полония(IV), PoO2 (красный) – амфотерный оксид с преобладанием основных свойств, со щелочами взаимодействует лишь при сплавлении, образуя полониты M2PoO3.

С кислотами реагирует как основной оксид:
PoO2 + 2H2SO4 = Po(SO4)2 + 2H2O
Соли полония(IV) Po(SO4)2*nH2O, Po(NO3)4, бесцв. кристаллы, в растворе сильно гидролизуются, образуя коллоидные растворы PoO(OH)2 (светло-желтый). Этот гидроксид тоже амфотерен, его можно считать полонистой кислотой.

Галогениды полония(IV) PoCl4 (желтый), PoBr4 (красный), PoI4 черный), не растворимы в воде, взаимодействуют с галогенидами щелочных металлов, образуя соединения типа K2[PoCl6]

Применение:

Основная область применения полония-210 изготовление атомных батареек, применяемых на космических аппаратах. По сравнению с другими источниками полоний-210 обладает самой высокой удельной мощностью, 1210 вт/см3.

Радиоактивный изотоп полоний-210 служил, например, топливом “печки”, установленной на “Луноходе-2”, поддерживая приемлемую температуру приборного отсека этого аппарата.
Используется он также как источник a-частиц, а в смеси с бериллием или бором – как ампульный источник нейтронов.

a-частицы, испускаемые полонием, порождают поток нейтронов из ядер атома бора или бериллия.
Высокая токсичность полония объясняется, главным образом его радиоактивностью. Испускаемое им a-излучение, с одной стороны, наиболее легко поглощается даже листом бумаги. Проникающая способность и длина пробега альфа-частицы минимальны.

С другой стороны, это излучение оказывает наиболее разрушительное воздействие при попадании источника внутрь организма. Поскольку полоний способен быстро переходить в аэрозольное состояние и заражать воздух, он опасен и на расстоянии, превышающим длину пробега альфа-частиц.

См. также:
Трифонов Д.Н. М. Склодовская-Кюри: познание радиоактивности./ Химия в школе, 1997, №7.

Источник: http://www.kontren.narod.ru/x_el/info84.htm

Полоний: радиоактивный элемент, его свойства; полоний-210 как яд, симптомы отравления; произошедшее в Лондоне

ПОЛОНИЙ

Ночью с 22 на 23 ноября 2006 года в лондонской больнице Юниверсити Колледж скончался бывший сотрудник органов госбезопасности Александр Литвиненко.

На следующий день Британское агентство здравоохранения сообщило, что причиной смерти стало радиоактивное заражение полонием. Дело Литвиненко до сих пор не закрыто, от комментариев Скотланд-Ярд отказывается.

Кто отравил Литвиненко полонием, до сих пор неясно. У следователей Великобритании, России и Германии есть свои версии на этот счет.

Номер 84

Полоний — серебристый металл, относящийся к главной подгруппе VI группы 6-го периода. Несмотря на то что на его внешней оболочке находится 6 электронов, как у кислорода или серы, это именно металл. Как известно, металлические свойства элементов усиливаются сверху вниз и слева направо, если смотреть на таблицу Менделеева.

Он был открыт супругами Кюри в 1898 году. Своим названием он обязан родине Марии Склодовской-Кюри, Польше, территория которой в то время была поделена между тремя государствами.

На открытом воздухе не стабилен, быстро окисляется. Дает три оксида. Образует соединения с галогенами и реагирует с соляной кислотой. Плавится при 254° С, кипит при 962° С. Плотность — 9,196 г/см3.

Изотопы полония

Это — радиоактивный элемент. Нерадиоактивных изотопов у него нет. В природе он вообще не является устойчивым элементом, и все его изотопы входят в радиоактивные ряды других веществ. Период полураспада изотопов Po различен, как и другие свойства.

изотоп, атомная массавид распадапериод полураспадапродукт распада
210α138,376 сутоксвинец Pb 206
211α516 мссвинец Pb 207
212α299 нсPb 208
214α0,1643 мсPb 210
215α, β1,781 мсPb 211, астат At 215
216α0,145 сPb 212
218α, β3,1 минутыPb 214, At 218

Читать также  Альфа-излучение: характеристики, меры защиты и польза

Также существуют более устойчивые изотопы этого элемента с массами 208 и 209. У полония-208 период полураспада — 2,898 года, у полония-209 еще больше — 103 года.

При распаде полоний практически не дает гамма-излучения, с чем связан ряд сложностей по его нахождению. Счетчики Гейгера на него не реагируют.

Промышленное применение

Радиоактивный полоний нашел свою нишу в изготовлении автономных источников питания, устройств по ионизации воздуха, и, естественно, в военной промышленности. Сплав этого элемента с литием применяется в качестве ядерного детонатора.

Лидер по производству — Россия. Это экспортный и дорогой товар, выпускаемый в малых количествах. Поскольку в природе этот элемент очень редок, его получают из висмута путем нейтронного облучения и последующей перегонкой. Главный потребитель полония — США.

Относится к группе стратегических материалов, поэтому подлежит учету, контролю и охране.

Полоний как яд

Вред, наносимый организму этим металлом, связан с α-излучением. Альфа-частицы состоят из протонов и нейтронов, по два в каждой. По сути это ядра гелия. Именно они выделяются при альфа-распаде. Имея высокую скорость, они ионизируют вещество, но их проникающая способность без ускорения низкая. α-излучение не проникает сквозь кожные покровы, чего не скажешь о внутренних органах.

Выбор изотопа

На роль яда подойдет не всякий изотоп полония. Чтобы эффективно совершить отравление, необходимо два условия:

  1. яд должен действовать не настолько быстро, чтобы нанести вред преступнику и сделать его главным подозреваемым;
  2. медленный полураспад тоже не подойдет — это вещество выводится почками, и при попадании внутрь более стабильного изотопа оно не успеет выполнить свою функцию.

При таких условиях наиболее подходящим в качестве яда является изотоп с массой 210. Полураспад его — 138 суток, что позволяет транспортировать вещество без потери качества и подсыпать в любую чашку без ущерба для себя.

Читать также  Состав солнечной радиации и влияние на здоровье человека

Симптомы отравления и лечение

Смертельной дозой полония-210 является очень малое его количество — от 2 мкг до 18, через легкие можно ограничиться меньшей дозой, через пищеварительный тракт — большей.

При отравлении развивается клиническая картина лучевой болезни. Болезнь начинается с тошноты, рвоты и тахикардии. Постепенно начинают выходить из строя все органы, что заметно по кишечным кровотечениям, бреду и общей слабости. Выпадают волосы, отказывает печень, позже почки. Смертельный исход возможен в течение месяца.

Поскольку полоний-210 — редкое вещество, медицинской практики по лечению отравлений такого рода еще не наработано. Если у вас есть подозрения на такое отравление, в первую очередь следует промыть желудок. Если вы прикасались к тому веществу, помойте руки с хозяйственным мылом. Обратитесь к врачу.

Опыты на крысах показали, что эффективно выводит из организма полоний такой препарат как димеркаптопропанол — им обычно лечат интоксикацию парами ртути.

Чай с полонием

Отравление Литвиненко до сих пор вызывает массу вопросов. То, что Литвиненко отравили полонием, сомнений не вызывает — следы этого радиоактивного элемента были найдены везде, где он бывал до госпитализации. Открытым остается вопрос, кто является виновным. Существует три версии события преступления:

  1. Британская. Подозреваемыми являются Дмитрий Ковтун и Андрей Луговой, действовавших по заданию ФСБ (предположительно; комментариев спецслужбы не дают).
  2. Российская. Разрабатывалась версия причастности к убийству Леонида Невзлина.
  3. Версия Лугового. По его мнению, смерть Литвиненко связана с деятельностью британских спецслужб или, возможно, русской мафии.

Вряд ли убитый представлял интерес для разведки как бывший сотрудник госбезопасности. Его профилем была организованная преступность, а не разведка — собственно, он и за рубежом работал по профилю.

Тайной осталось и происхождение полония, хотя по его вторичным компонентам можно было установить место и способ его производства.

Источник: https://prootravlenie.ru/izluchenie/radioaktivnyj-metall-polonij-210

ПОЛОНИЙ

ПОЛОНИЙ
статьи

  • Открытие полония.
  • Свойства полония.
  • Получение полония.
  • Применение полония.

ПОЛОНИЙ – радиоактивный химический элемент VI группы периодической системы, аналог теллура. Атомный номер 84. Не имеет стабильных изотопов.

Известно 27 радиоактивных изотопов полония с массовыми числами от 192 до 218, из них семь (с массовыми числами от 210 до 218) встречаются в природе в очень малых количествах как члены радиоактивных рядов урана, тория и актиния,остальные изотопы получены искусственно.

Наиболее долгоживущие изотопы полония – искусственно полученные 209Ро (t1/2 = 102 года) и 208Ро (t1/2 = 2,9 года), а также содержащийся в радиево-урановых рудах 210Ро (t1/2 = 138,4 сут). в земной коре 210Ро составляет всего 2·10–14%; в 1 т природного урана содержится 0,34 г радия и доли миллиграмма полония-210.

Самый короткоживущий из известных изотопов полония – 21ЗРо (t1/2 = 3·10–7 с). Самые легкие изотопы полония – чистые альфа-излучатели, более тяжелые одновременно испускают альфа- и гамма-лучи. Некоторые изотопы распадаются путем электронного захвата, а самые тяжелые проявляют также очень слабую бета-активность (см. РАДИОАКТИВНОСТЬ).

Разные изотопы полония имеют исторические названия, принятые еще в начале 20 в., когда их получали в результате цепочки распадов из «родительского элемента»: RaF (210Po), AcC' (211Po), ThC' (212Po), RaC' (214Po), AcA (215Po), ThA (216Po), RaA (218Po).

Открытие полония

Существование элемента с порядковым номером 84 было предсказано Д.И.Менделеевым в 1889 – он назвал его двителлуром (на санскрите – «второй» теллур) и предположил, что его атомная масса будет близка к 212. Конечно, Менделеев не мог предвидеть, что этот элемент окажется неустойчивым.

Полоний – первый радиоактивный элемент, открытый в 1898 супругами Кюри в поисках источника сильной радиоактивности некоторых минералов (см. РАДИЙ). Когда оказалось, что урановая смоляная руда излучает сильнее, чем чистый уран, Мария Кюри решила выделить из этого соединения химическим путем новый радиоактивный химический элемент.

До этого было известно только два слабо радиоактивных химических элемента – уран и торий. Кюри начала с традиционного качественного химического анализа минерала по стандартной схеме, которая была предложена немецким химиком-аналитиком К.Р.

Фрезениусом (1818–1897) еще в 1841 и по которой многие поколения студентов в течение почти полутора веков определяли катионы так называемым «сероводородным методом». Вначале у нее было около 100 г минерала; затем американские геологи подарили Пьеру Кюри еще 500 г. Проводя систематический анализ, М.

Кюри каждый раз проверяла отдельные фракции (осадки и растворы) на радиоактивность с помощью чувствительного электрометра, изобретенного ее мужем. Неактивные фракции отбрасывались, активные анализировались дальше. Ей помогал один из руководителей химического практикума в Школе физики и промышленной химии Густав Бемон.

Прежде всего, Кюри растворила минерал в азотной кислоте, выпарила раствор досуха, остаток растворила в воде и пропустила через раствор ток сероводорода. При этом выпал осадок сульфидов металлов; в соответствии с методикой Фрезениуса, этот осадок мог содержать нерастворимые сульфиды свинца, висмута, меди, мышьяка, сурьмы и ряда других металлов.

Осадок был радиоактивным, несмотря на то, что уран и торий остались в растворе. Она обработала черный осадок сульфидом аммония, чтобы отделить мышьяк и сурьму – они в этих условиях образуют растворимые тиосоли, например, (NH4)3AsS4 и (NH4)3SbS3. Раствор не обнаружил радиоактивности и был отброшен. В осадке остались сульфиды свинца, висмута и меди.

Не растворившуюся в сульфиде аммония часть осадка Кюри снова растворила в азотной кислоте, добавила к раствору серную кислоту и выпарила его на пламени горелки до появления густых белых паров SO3. В этих условиях летучая азотная кислота полностью удаляется, а нитраты металлов превращаются в сульфаты.

После охлаждения смеси и добавления холодной воды в осадке оказался нерастворимый сульфат свинца PbSO4 – активности в нем не было. Осадок она выбросила, а к отфильтрованному раствору добавила крепкий раствор аммиака.

При этом снова выпал осадок, на этот раз – белого цвета; он содержал смесь основного сульфата висмута (BiO)2SO4 и гидроксида висмута Bi(OH)3. В растворе же остался комплексный аммиакат меди [Cu(NH3)4]SO4 ярко-синего цвета. Белый осадок, в отличие от раствора, оказался сильно радиоактивным.

Поскольку свинец и медь были уже отделены, в белом осадке был висмут и примесь нового элемента.

Кюри снова перевела белый осадок в темно-коричневый сульфид Bi2S3, высушила его и нагрела в вакуумированной ампуле. Сульфид висмута при этом не изменился (он устойчив к нагреву и лишь при 685°С плавится), однако из осадка выделились какие-то пары, которые осели в виде черной пленки на холодной части ампулы.

Пленка была радиоактивной и, очевидно, содержала новый химический элемент – аналог висмута в периодической таблице. Это был полоний – первый после урана и тория открытый радиоактивный элемент, вписанный в периодическую таблицу (в том же 1898 году были открыты радий, а также группа благородных газов – неон, криптон и ксенон).

Как потом выяснилось, полоний при нагревании легко возгоняется – его летучесть примерно такая же, как у цинка.

Супруги Кюри не спешили назвать черный налет на стекле новым элементом. Одной радиоактивности было мало.

Коллега и друг Кюри французский химик Эжен Анатоль Демарсе (1852–1903), специалист в области спектрального анализа (в 1901 он открыл европий), исследовал спектр испускания черного налета и не обнаружил в нем новых линий, которые могли бы свидетельствовать о присутствии нового элемента.

Спектральный анализ – один из самых чувствительных методов, позволяющий обнаруживать многие вещества в микроскопических, невидимых глазом количествах.

Тем не менее, в статье, опубликованной 18 июля 1898 супруги Кюри написали: «Мы думаем, что вещество, выделенное нами из урановой смолки, содержит не известный пока металл, являющийся по аналитическим свойствам аналогом висмута.

Если существование нового металла будет подтверждено, мы предлагаем назвать его полонием, по родине одного из нас» (Polonia на латыни – Польша). Это единственный случай, когда еще не идентифицированный новый химический элемент уже получил название. Однако получить весовые количества полония не удалось – его в урановой руде было слишком мало (позднее полоний был получен искусственно). И прославил супругов Кюри не этот элемент, а радий

Свойства полония

Уже теллур частично проявляет металлические свойства, полоний же – мягкий серебристо-белый металл. Из-за сильной радиоактивности светится в темноте и сильно нагревается, поэтому нужен непрерывный отвод тепла.

Температура плавления полония 254° С (чуть выше, чем у олова), температура кипения 962° С, поэтому уже при небольшом нагревании полоний возгоняется. Плотность полония почти такая же, как у меди – 9,4 г/см3.

В химических исследованиях применяется только полоний-210, более долгоживущие изотопы практически не используются ввиду трудности их получения при одинаковых химических свойствах.

Химические свойства металлического полония близки к свойствам его ближайшего аналога – теллура, он проявляет степени окисления –2, +2, +4, +6.

На воздухе полоний медленно окисляется (быстро при нагревании до 250° С) с образованием красного диоксида РоО2 (при охлаждении он становится желтым в результате перестройки кристаллической решетки).

Сероводород из растворов солей полония осаждает черный сульфид PoS.

Сильная радиоактивность полония отражается на свойствах его соединений. Так, в разбавленной соляной кислоте полоний медленно растворяется с образованием розовых растворов (цвет ионов Ро2+): Po + 2HCl ® PoCl2 + H2, однако под действием собственной радиации дихлорид превращается в желтый PoCl4.

Разбавленная азотная кислота пассивирует полоний, а концентрированная быстро его растворяет. С неметаллами VI группы полоний роднит реакция с водородом с образованием летучего гидрида РоН2 (т.пл. –35° С, т.кип.

+35° С, легко разлагается), реакция с металлами (при нагревании) с образованием твердых полонидов черного цвета (Na2Po, MgPo, CaPo, ZnPo, HgPo, PtPo и др.) и реакция с расплавленными щелочами с образованием полонидов: 3Po + 6NaOH ® 2Na2Po + Na2PoO3 + H2O.

С хлором полоний реагирует при нагревании с образованием ярко-желтых кристаллов PoCl4, с бромом получаются красные кристаллы PoBr4, с иодом уже при 40° С полоний реагирует с образованием черного летучего иодида PoI4. Известен и белый тетрафторид полония PoF4.

При нагревании тетрагалогениды разлагаются с образованием более стабильных дигалогенидов, например, PoCl4 ® PoCl2 + Cl2. В растворах полоний существует в виде катионов Ро2+, Ро4+, анионов РоО32–, РоО42–, также разнообразных комплексных ионов, например, PoCl62–.

Получение полония

Полоний-210 синтезируют путем облучения нейтронами природного висмута (он содержит только 208Bi) в ядерных реакторах (промежуточно образуется бета-активный изотоп висмута-210): 208Bi + n ® 210Bi ® 210Po + e.

При облучении висмута ускоренными протонами образуется полоний-208, его отделяют от висмута возгонкой в вакууме – как это делала М.Кюри. В нашей стране методику выделения полония разработала Зинаида Васильевна Ершова (1905–1995).

В 1937 она была командирована в Париж в Институт радия в лабораторию М.Кюри (руководимую в то время Ирэн Жолио-Кюри). В результате этой командировки коллеги стали называть ее «русской мадам Кюри». Под научным руководством З.В.

Ершовой в стране было создано постоянно действующее, экологически чистое производство полония, что позволило реализовать отечественную программу запуска луноходов, в которых полоний использовали в качестве источника тепла.

Долгоживущие изотопы полония пока не получили заметного практического применения из-за сложности их синтеза. Для их получения можно использовать ядерные реакции 207Pb + 4He ® 208Po + 3n, 208Bi + 1H ® 208Po + 2n, 208Bi + 2D ® 208Po + 3n, 208Bi + 2D ® 208Po + 2n, где 4Не – альфа-частицы, 1Н – ускоренные протоны, 2D – ускоренные дейтроны (ядра дейтерия).

Применение полония

Полоний-210 испускает альфа-лучи с энергией 5,3 МэВ, которые в твердом веществе тормозятся, проходя всего тысячные доли миллиметра и отдавая при этом свою энергию.

Время его жизни позволяет использовать полоний как источник энергии в атомных батареях космических кораблей: для получения мощности 1 кВт достаточно всего 7,5 г полония. В этом отношении он превосходит другие компактные «атомные» источники энергии.

Такой источник энергии работал, например, на «Луноходе-2», обогревая аппаратуру во время долгой лунной ночи. Конечно, мощность полониевых источников энергии со временем убывает – вдвое каждые 4,5 месяца, однако более долгоживущие изотопы полония слишком дороги.

Полоний удобно применять и для исследования воздействия альфа-излучения на различные вещества. Как альфа-излучатель, полоний в смеси с бериллием применяют для изготовления компактных источников нейтронов: 9Be + 4He ® 12C + n. Вместо бериллия в таких источниках можно использовать бор.

Сообщалось, что в 2004 инспекторы международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) обнаружили в Иране программу по производству полония. Это привело к подозрению, что он может быть использован в бериллиевом источнике для «запуска» с помощью нейтронов цепной ядерной реакции в уране, приводящей к ядерному взрыву.

Полоний при попадании в организм можно считать одним из самых ядовитых веществ: для 210Ро предельно допустимое содержание в воздухе составляет всего 40 миллиардных долей микрограмма в 1 м3 воздуха, т.е. полоний в 4 триллиона раз токсичнее синильной кислоты.

Вред наносят испускаемые полонием альфа-частицы (и в меньшей мере также гамма-лучи), которые разрушают ткани и вызывают злокачественные опухоли. Атомы полония могут образоваться в легких человека в результате распада в них газообразного радона. Кроме того, металлический полоний способен легко образовывать мельчайшие частицы аэрозолей.

Поэтому все работы с полонием проводят дистанционно в герметичных боксах.

Илья Леенсон

Источник: https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/POLONI.html

Полоний

ПОЛОНИЙ

Полоний Свойства атома Химические свойства Термодинамические свойства простого вещества Кристаллическая решётка простого вещества
Атомный номер84
Внешний вид простого веществасеребристо-серый металл
Атомная масса (молярная масса)208,9824 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома176 пм
Энергия ионизации (первый электрон)813,1 (8,43) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p4
Ковалентный радиус146 пм
Радиус иона(+6e) 67 пм
Электроотрицательность (по Полингу)2,0
Электродный потенциалPo ← Po3+ 0,56 В Po ← Po2+ 0,65 В
Степени окисления–2, +2, +4, +6
Плотность9,32 г/см³
Молярная теплоёмкость26,4[1] Дж/(K·моль)
Теплопроводностьn/a Вт/(м·K)
Температура плавления527 K
Теплота плавления(10) кДж/моль
Температура кипения1235 K
Теплота испарения(102,9) кДж/моль
Молярный объём22,7 см³/моль
Структура решёткикубическая
Параметры решётки3,350 Å
Отношение c/an/a
Температура Дебаяn/a K
Po 84
[209]
[Xe]4f145d106s26p4
Полоний

Полоний — химический элемент с атомным номером 84 в периодической системе, обозначается символом Po ( Polonium), радиоактивный полуметалл серебристо-белого цвета. Не имеет стабильных изотопов.

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 — Польши (Polonia).

Свойства полония

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 переходит в раствор с образованием катионов Ро2+ розового цвета:

Ро + 2HCl → PoCl2 + 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.

Полоний является единственным химическим элементом, который при низкой температуре образует одноатомную простую кубическую кристаллическую решётку.

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, 209Po и 208Po имеют периоды полураспада 102 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
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

Нахождение в природе

Радионуклиды полония входят в состав естественных радиоактивных рядов:

210Po (Т1/2 = 138,376 суток), 218Po (Т1/2 = 3,10 мин) и 214Po (Т1/2 = 1,643·10−4 с) — в ряд 238U;

216Po (Т1/2 = 0,145 с) и 212Po (Т1/2 = 2,99·10−7 с) — в ряд Th;

215Po (Т1/2 = 1,781·10−3 с) и 211Po(Т1/2 = 0,516 с) — в ряд 235U.

Поэтому полоний всегда присутствует в урановых и ториевых минералах. Равновесное содержание полония в земной коре 2·10−14% по массе.

Полоний-210 содержится также в табаке и табачном дыме. «Производители табака обнаружили этот элемент более 40 лет назад, попытки изъять его были безуспешны» — говорится в статье, исследователей из американского Стэнфордского университета и клиники Майо в Рочестере]

Получение

На практике в граммовых количествах нуклид полония 210Ро синтезируют искусственно, облучая металлический 209Bi нейтронами в ядерных реакторах. Получившийся 210Bi за счет β-распада превращается в 210Po. При облучении того же изотопа висмута протонами по реакции

209Bi + p → 209Po + n

образуется самый долгоживущий изотоп полония 209Po.

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.

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 210Po: 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 применялся в электродных сплавах автомобильных свечей зажигания для уменьшения напряжения возникновения искры.

Важной областью применения полония 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 альфа-частицы, проникающая способность и длина пробега которых минимальны.

Например, у советского лунохода для обогрева приборного отсека применялся полониевый обогреватель.

Также следует указать, что полоний-210 может послужить в сплаве с легким изотопом лития (6Li) 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

Полоний-210 высокотоксичен, имеет период полураспада 138 дней и 9 часов.

Его удельная активность (166 ТБк/г) настолько велика, что, хотя он излучает только альфа-частицы, брать его руками нельзя, результатом будет лучевое поражение кожи и, возможно, всего организма: полоний довольно легко проникает внутрь сквозь кожные покровы.

Он опасен и на расстоянии, превышающем длину пробега альфа-частиц, так как его соединения саморазогреваются и переходят в аэрозольное состояние. ПДК в водоемах и в воздухе рабочих помещений 11,1·10−3 Бк/л и 7,41·10−3 Бк/м³. Поэтому работают с полонием-210 лишь в герметичных боксах.

Точных сведений о воздействии радиационного отравления полонием на человека не существуют, так как опыты на человеке не проводились (проводились, однако, измерения кинетики малых доз полония в организме человека, а также наблюдения нескольких известных случаев острого или хронического отравления полонием).

По оценке специалистов, опубликованной в научном журнале Journal of Radiological Protection и основанной на математической модели радиационного отравления, разработанной на основе данных по опытам над животными, 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.

Более долгоживущие полоний-208 (период полураспада 2,898 года) и полоний-209 (период полураспада 103 года) обладают несколько меньшей радиотоксичностью на единицу веса, обратно пропорционально периоду полураспада.

Сведений о радиотоксичности других, короткоживущих изотопов полония мало. В организме человека полоний ведет себя подобно своим химическим гомологам, селену и теллуру, концентрируется в печени, почках, селезёнке и костном мозге.

Период полувыведения из организма − от 30 до 50 дней, выделяется в основном через почки.

Есть сообщения об успешном использовании 2,3-димеркаптопропанола для выведения полония из организма крыс — 90 % животных, которым внутривенно вводилась смертельная доза полония-210 (9 нг/кг веса), выжили, тогда как в контрольной группе все крысы погибли в течение полутора месяцев.

Периодическая система химических элементов Менделеева:

Источник: http://himsnab-spb.ru/article/ps/po/

Полоний 210: период полураспада. Для чего используется полоний 210?

ПОЛОНИЙ

Полоний-210 вызывает совершенно четкую ассоциацию с радиацией. И это совсем не зря, поскольку он крайне опасен.

История открытия

Его существование было предсказано еще в 1889 году Менделеевым, когда тот создал свою знаменитую периодическую таблицу. На практике же этот элемент под номером 84 был получен девятью годами позже усилиями супругов Кюри, изучавших явление радиации.

Мария Склодовская-Кюри пыталась выяснить причину сильного излучения, исходящего от некоторых минералов, а потому начала работу с несколькими образцами пород, обрабатывая их всеми доступными ей способами, деля на фракции и отбрасывая ненужное.

В результате она получила новое вещество, ставшее аналогом висмута и третьим открытым радиоактивным элементом после урана и тория.

Несмотря на удачные результаты эксперимента, Мария не спешила говорить о своей находке. Спектральный анализ, проведенный коллегой супругов Кюри, также не дал оснований говорить об открытии нового элемента.

Тем не менее в докладе на заседании Парижской академии наук в июле 1898 года супруги сообщили о предположительном получении вещества, проявляющего свойства металла и предложили назвать его полонием в честь Польши – родины Марии.

Это был первый и единственный в истории случай, когда еще не выделенный достоверно элемент уже получил название. Ну а первый образец появился лишь в 1910 году.

Физические и химические свойства

Полоний представляет собой сравнительно мягкий серебристо-белый металл. Он настолько радиоактивен, что светится в темноте и постоянно нагревается. При этом температура его плавления чуть выше, чем у олова – всего 254 градуса Цельсия. Металл очень быстро окисляется на воздухе. При низких температурах образует одноатомную простую кубическую кристаллическую решетку.

По своим химическим свойствам полоний очень близок к своему аналогу – теллуру. Кроме того, на характер его соединений большое влияние имеет высокий уровень радиации. Так что реакции с участием полония могут быть весьма зрелищными и интересными, хоть и довольно опасными с точки зрения пользы для здоровья.

Изотопы

Всего науке на данный момент известно 27 (по другим источникам – 33) форм полония. Ни одна из них не является стабильной, и все они радиоактивны. Наиболее тяжелые из изотопов (с порядковыми числами от 210 до 218) в небольшом количестве встречаются в природе, остальные могут быть получены только искусственными путями.

Радиоактивный полоний-210 – наиболее долгоживущий из природных форм. Он содержится в небольшом количестве в радиево-урановых рудах и образуется за счет цепочки реакций, начинающейся с U-238 и длящейся примерно 4,5 миллиарда лет, если говорить про период полураспада.

Получение

В 1 тонне урановой руды содержится изотоп полоний-210 в количестве, равном примерно 100 микрограммам.

Их можно выделить при обработке отходов производства, однако для получения более или менее значительного объема элемента пришлось бы обработать огромное количество материала.

Гораздо более простым и эффективным способов является синтез с помощью облучения нейтронами природного висмута в ядерных реакторах.

В результате после еще некоторых процедур получается полоний-210. Изотопы 208 и 209 также можно получить, если облучать висмут или свинец ускоренными пучками альфа-частиц, протонов или дейтронов.

Радиоактивность

Полоний-210, как и остальные изотопы, является альфа-излучателями. Группа более тяжелых также испускает гамма-лучи.

Несмотря на то что изотоп 210 является источником только альфа-частиц, он достаточно опасен, его нельзя брать руками и даже приближаться на близкое расстояние, поскольку, разогреваясь, он переходит в аэрозольное состояние.

Крайне опасно также попадание полония внутрь с дыханием или пищей. Именно поэтому работа с этим веществом проходит в специальных герметичных боксах. Любопытно, что этот элемент около полувека назад был обнаружен в табачных листьях.

Период распада полония-210 по сравнению с другими изотопами достаточно велик, а потому он может накопиться в растении и впоследствии навредить здоровью курильщика еще больше. Тем не менее, любые попытки извлечь из табака это вещество оказались безуспешными.

Опасность

Поскольку полоний-210 испускает лишь альфа-частицы, соблюдая определенные меры предосторожности, бояться работы с ним не следует. Длина пробега этих волн редко превышает десяток сантиметров, кроме того, они обычно не могут проникнуть сквозь кожу.

Однако, оказавшись внутри организма, они наносят ему огромный вред. При попадании в кровь он быстро разносится по всем тканям – уже через несколько минут его присутствие можно заметить во всех органах. Прежде всего он присутствует в почках и печени, но в общем и целом он распределяется довольно равномерно, чем и можно объяснить его высокое общее поражающее действие.

Токсичность полония настолько велика, что даже небольшие дозы вызывают хроническую лучевую болезнь и смерть через 6-11 месяцев. Основные пути выведения из организма – через почки и ЖКТ. Наблюдается зависимость от способа попадания. Период полувыведения составляет от 30 до 50 дней.

Случайное отравление полонием совершенно невозможно. Для получения достаточного количества вещества необходимо иметь доступ к ядерному реактору и намеренно подложить изотоп жертве. Сложность диагностики заключается также в том, что известно лишь несколько случаев за всю историю.

Первой жертвой считается дочь первооткрывателей полония – Ирен Жолио-Кюри, которая в ходе исследований разбила капсулу с веществом в лаборатории и скончалась спустя 10 лет. Еще два случая приходятся на XXI век.

Первый из них – нашумевшее дело Литвиненко, скончавшегося в 2006 году, а второй – смерть Ясера Арафата, в вещах которого были найдены следы радиоактивного изотопа. Тем не менее окончательный диагноз так и не был подтвержден.

Распад

Одним из наиболее долгоживущих изотопов, наряду с 208 и 209, является полоний-210. Период полураспада (то есть времени, за которое количество радиоактивных частиц уменьшается вдвое) у первых двух составляет соответственно 2,9 и 102 года, а у последнего 138 дней и 9 часов. Что касается остальных изотопов, время их жизни исчисляется в основном минутами и часами.

Сочетание различных свойств полония-210 делает его наиболее удобным из ряда для использования в различных сферах жизни. Находясь в специальной металлической оболочке, он уже не может навредить здоровью, но способен отдать свою энергию на благо человечества. Итак, для чего используется полоний-210 сегодня?

Современное применение

По некоторым данным, около 95% производства полония сосредоточено в России, причем в год синтезируется примерно 100 граммов вещества, и почти все оно экспортируется в США.

Существует несколько сфер, в которых применяется полоний-210. Прежде всего это космические аппараты. При своих компактных размерах он незаменим как прекрасный источник энергии и тепла. Несмотря на то что примерно каждые 5 месяцев его эффективность снижается вдвое, более тяжелые изотопы являются гораздо более дорогостоящими в производстве.

Кроме того, полоний совершенно незаменим в ядерной физике. Он широко применяется в изучении влияния альфа-излучения на другие вещества.

Наконец, еще одной областью применения является производство устройств для снятия статического электричества как для промышленности, так и для домашнего использования. Даже удивительно, как такой опасный элемент может стать чуть ли не кухонной утварью, будучи заключен в надежную оболочку.

Источник: https://FB.ru/article/211484/poloniy-period-poluraspada-dlya-chego-ispolzuetsya-poloniy

Ваш педагог
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: