Polonium

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 29 september 2022; kontroller kräver 2 redigeringar .

Polonium
←  Vismut | Astatin  →
84 Te ↑ Po ↓ Lv 84po _
Utseendet av en enkel substans
Silvervit mjuk metall
Tunn film av poloniummetall på en skiva av rostfritt stål
Atomegenskaper
Namn, symbol, nummer	Polonium / Polonium (Po), 84
Atommassa ( molmassa )	208.9824  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration	[Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 4
Atomradie	176 pm
Kemiska egenskaper
kovalent radie	146  pm
Jonradie	(+6e) 67  pm
Elektronnegativitet	2.3 (Pauling skala)
Elektrodpotential	Po ← Po 3+ 0,56 V Po ← Po 2+ 0,65 V
Oxidationstillstånd	−2, +2, +4, +6
Joniseringsenergi (första elektron)	813,1 (8,43)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiska egenskaper hos ett enkelt ämne
Densitet (vid ej )	9,196 [1]  g/cm³
Smält temperatur	527K ( 254 °C) [1]
Koktemperatur	1235 K (962 °C)] [1]
Oud. fusionsvärme	10 kJ/mol
Oud. avdunstningsvärme	102,9 kJ/mol
Molär värmekapacitet	26,4 [2]  J/(K mol)
Molar volym	22,7  cm³ / mol
Kristallgittret av en enkel substans
Gallerstruktur	kubisk
Gitterparametrar	a = 3,35  Å
CAS-nummer	7440-08-6

84	Polonium
Po(209)
4f 14 5d 10 6s 2 6p 4

Polonium  är ett radioaktivt kemiskt element av den 16: e gruppen (enligt den föråldrade klassificeringen - den huvudsakliga undergruppen av grupp VI), den 6: e perioden i det periodiska systemet av D. I. Mendeleev, med atomnummer 84, betecknat med symbolen Po ( lat.  Polonium ). Tillhör kalkogengruppen . Under normala förhållanden är det en mjuk radioaktiv metall (enligt andra källor - en halvmetall ) med en silvervit färg [2] [3] .

Namnets historia och ursprung

Grundämnet upptäcktes 1898 av makarna Pierre Curie och Maria Skłodowska-Curie i uranhartsmalm [4] . De tillkännagav först upptäckten den 18 juli vid ett möte med Paris Academy of Sciences i en rapport med titeln "On a new radioactive substans contained in resin blende" [5] . Elementet fick sitt namn efter hemlandet Maria Skłodowska-Curie - Polen ( lat.  Polonia ) [3] [ca. 1] .

År 1902 upptäckte den tyske vetenskapsmannen Wilhelm Markwald ett nytt grundämne. Han döpte det till radiotellur . Curie, efter att ha läst en anteckning om upptäckten, rapporterade att detta var elementet polonium, upptäckt av dem fyra år tidigare. Markwald höll inte med om denna bedömning och påstod att polonium och radiotellur är olika grundämnen. Efter en rad experiment med grundämnet visade Curies att polonium och radiotellur har samma halveringstid . Marwald var tvungen att erkänna sitt misstag.

Det första provet av polonium som innehöll 0,1 mg av detta element isolerades 1910 .

Att vara i naturen

Poloniumradionuklider är en del av den naturliga radioaktiva serien :

210 Po ( T 1/2 = 138,376 dagar ), 218 Po ( T 1/2 = 3,10 min) och 214 Po ( T 1/2 = 1,643⋅10 −4 s) - i rad 238 U; 216 Po ( Т 1/2 = 0,145 s) och 212 Po ( Т 1/2 = 2,99⋅10 −7 s) - i Th-serien; 215 Po ( Т 1/2 = 1,781⋅10 −3 s) och 211 Po ( Т 1/2 = 0,516 s) - i rad 235 U.

Därför finns polonium alltid i uran- och toriummineraler. Jämviktshalten av polonium i jordskorpan  är cirka 2⋅10 −14  viktprocent [2] .

Fysikaliska och kemiska egenskaper

Polonium är en mjuk, silvervit radioaktiv metall (ofta klassificerad som en halvmetall ).

Poloniummetall oxiderar snabbt i luft. Poloniumdioxid (PoO 2 ) x och poloniummonoxid PoO är kända. Bildar tetrahalider med halogener . Under inverkan av syror går det i lösning med bildning av rosa Po 2+ katjoner:

När polonium löses i saltsyra i närvaro av magnesium bildas vätepolonid :

som är flytande vid rumstemperatur (-36,1 till 35,3 °C)

Sur poloniumtrioxid PoO 3 och salter av poloniumsyra som inte finns i fritt tillstånd, K 2 PoO 4 polonater , erhölls i indikatormängder . Bildar halogenider av sammansättningen PoX 2 , PoX 4 och PoX 6 . Precis som tellur kan polonium bilda kemiska föreningar, polonider, med ett antal metaller.

Polonium är det enda kemiska grundämnet som bildar ett monoatomiskt enkelt kubiskt kristallgitter vid låga temperaturer [6] .

Isotoper

I början av 2006 var 33 poloniumisotoper kända i intervallet masstal från 188 till 220. Dessutom är 10 metastabila exciterade tillstånd av poloniumisotoper kända. Den har inga stabila isotoper [2] . De längsta livslängderna, 209 Po och 208 Po, har halveringstider på 125 respektive 2,9 år. Vissa poloniumisotoper som ingår i den radioaktiva serien av uran och torium har sina egna namn , som nu oftast anses vara föråldrade:

Isotop	namn	Beteckning	radioaktiv serie
210po _	Radium F	RaF	238 U
211po _	Actinium C'	AcC'	235 U
212po _	Thorium C'	ThC'	232th _
214po _	Radium C'	RaC'	238 U
215 Po	Aktinium A	ACA	235 U
216po _	Thorium A	ThA	232th _
218po _	Radium A	RaA	238 U

Får

I praktiken syntetiseras poloniumnuklid 210 Po artificiellt i gramkvantiteter genom att bestråla metalliskt 209 Bi med termiska neutroner i kärnreaktorer. Den resulterande 210 Bi omvandlas till 210 Po genom β-sönderfall . När samma isotop av vismut bestrålas med protoner enligt reaktionen

209 Bi + p → 209 Po + n

209 Po är den längsta livslängda isotopen av polonium .

I reaktorer med en flytande metallbärare kan bly-vismut- eutektikum användas som kylmedel . En sådan reaktor installerades i synnerhet på K-27- ubåten . I reaktorhärden kan vismut förvandlas till polonium.

Mikrokvantiteter polonium utvinns från uranmalmsavfall . Polonium isoleras genom extraktion , jonbyte , kromatografi och sublimering .

Metalliskt Po erhålls genom termisk nedbrytning i vakuum av PoS-sulfid eller dioxid (PoO 2 ) x vid 500 °C.

Mer än 95 % av världsproduktionen av polonium-210 finns i Ryssland [7] , men nästan allt av det levereras till USA, där det används främst för tillverkning av industriella och hushållsantistatiska luftjonisatorer.

År 2006, enligt den brittiske vetenskapsmannen och författaren John Emsley, producerades cirka 100 gram av 210 Rho per år. [åtta]

Pris

Enligt brittiska experter kostar mikroskopiska doser av polonium-210 miljontals amerikanska dollar [9] . Däremot, enligt radiokemistens utlåtande, d. x. n. B. Zhuykov, erhållen från vismutpolonium-210 är mycket billig [7] . Enligt uppgifter för 2006, för produktion av 9,6 gram polonium-210 till Avangard-anläggningen [ca. 2] betalade cirka 10 miljoner rubel [10] , vilket är jämförbart med kostnaden för tritium [11] . Det amerikanska företaget United Nuclear, som tar emot isotopen från Ryssland, sålde dock prover för 69  USD 2006 och hävdade att det skulle ta mer än 1 miljon dollar för att ackumulera en dödlig dos [12] .

Applikation

Polonium-210 i legeringar med beryllium och bor används för att tillverka kompakta och mycket kraftfulla neutronkällor som praktiskt taget inte skapar γ-strålning (men är kortlivade på grund av den korta livslängden på 210 Po: T 1/2 = 138,376 dagar) - alfapartiklar av polonium-210 föder neutroner på kärnorna av beryllium eller bor i (α,  n )-reaktion. Dessa är hermetiskt förslutna metallampuller som innehåller en polonium-210-belagd keramisk pellet av borkarbid eller berylliumkarbid . Sådana neutronkällor är lätta och bärbara, helt säkra i drift och mycket pålitliga. Till exempel är den sovjetiska neutronkällan VNI-2 en mässingsampull 2 ​​cm i diameter och 4 cm hög, som avger upp till 90 miljoner neutroner varje sekund [13] .

Polonium-210 används ofta för att jonisera gaser (särskilt luft). Först och främst är luftjonisering nödvändig för att bekämpa statisk elektricitet ( i produktion , vid hantering av särskilt känslig utrustning) [14] . Till exempel är dammborttagningsborstar gjorda för precisionsoptik. För lackering av bilar i garage används sprutpistoler med lufttillförsel som passerar genom en antistatisk jonisator med polonium ("jonpistol") [15] . En annan, svunnen tillämpning av effekten av gasjonisering är i elektrodlegeringarna i biltändstift för att minska gnistinitieringsspänningen [ 16] .

Ett viktigt användningsområde för polonium-210 är dess användning i form av legeringar med bly , yttrium eller oberoende för produktion av kraftfulla och mycket kompakta värmekällor för autonoma installationer , till exempel rymdanläggningar. En kubikcentimeter polonium-210 avger cirka 1320 watt värme. Denna kraft är mycket hög, den för lätt polonium till ett smält tillstånd, så det legeras till exempel med bly. Även om dessa legeringar har en märkbart lägre energitäthet ( 150 W/cm 3 ), är de ändå bekvämare att använda och säkrare, eftersom polonium-210 nästan uteslutande avger alfapartiklar och deras penetreringskraft och väglängd i tätt material är minimal. ... Till exempel använde de sovjetiska självgående fordonen från rymdprogrammet Lunokhod en poloniumvärmare för att värma instrumentfacket.

Polonium-210 kan tjäna i en legering med en lätt isotop av litium ( 6 Li) som ett ämne som avsevärt kan minska den kritiska massan av en kärnladdning och fungera som en slags kärnsprängkapsel . Dessutom är polonium lämpligt för att skapa kompakta " smutsiga bomber " och är bekvämt för hemlig transport, eftersom det praktiskt taget inte avger gammastrålning [13] . Isotopen avger gammakvanta med en energi på 803 keV med ett utbyte på endast 0,001 % per sönderfall [17] .

Polonium är en strategisk metall , måste redovisas mycket strikt, och dess lagring måste vara under kontroll av staten på grund av hotet om kärnvapenterrorism .

Toxicitet

Polonium-210 har en särskilt hög radiotoxicitet och är cancerframkallande, med en halveringstid på 138 dagar 9 timmar [18] [19] . Dess specifika aktivitet (166 TBq/g, värmeavgivning 148 W/g) är så hög att den, även om den bara avger alfapartiklar, inte kan hanteras för hand, eftersom resultatet blir strålskador på huden och eventuellt hela kroppen: polonium tränger ganska lätt in genom huden. Det är också farligt på ett avstånd som överstiger alfapartiklarnas väglängd, eftersom dess föreningar självuppvärms på grund av mycket stark specifik värme och går in i ett aerosollstånd. . MPC i vattendrag och i luften i arbetslokaler är 11,1⋅10 −3 Bq/l och 7,41⋅10 −3 Bq/m 3 [19] . Arbeta därför med polonium-210 endast i förseglade lådor. Alla poloniumföreningar är också farliga, den giftigaste är vätepolonid. .

De positivt laddade alfapartiklarna som avges av polonium passerar inte genom huden, men om polonium kommer in i kroppen - om det sväljs eller inandas - kommer alfapartiklar irreversibelt att orsaka farliga radiobiologiska effekter inuti människokroppen (främst på grund av radiolys av vatten ), vilket kan leda till mutationer, utveckling av maligna sjukdomar (bland dem - leukemi ), försämrad hematopoiesis och död [20] [ca. 3] .

Enligt experter beräknas den dödliga dosen av polonium-210 för en vuxen vara från 0,1–0,3 GBq (0,6–2 μg) när isotopen kommer in i kroppen genom lungorna till 1–3 GBq (6–18 μg) när intas genom matsmältningskanalen [21] .

De längre levande polonium-208 (halveringstid 2,898 år) och polonium-209 (halveringstid 103 år) har något mindre radiotoxicitet per massenhet, omvänt proportionell mot halveringstiden. Lite är känt om radiotoxiciteten hos andra kortlivade isotoper av polonium. I människokroppen beter sig polonium som dess kemiska homologer, selen och tellur , koncentrerat i levern, njurarna, mjälten och benmärgen . Halveringstid från kroppen - från 30 till 50 dagar, utsöndras huvudsakligen via njurarna . Det fanns meddelanden om framgångsrik användning av 2,3-dimerkaptopropanol för att eliminera polonium från kroppen på råttor - 90 % av djuren som injicerades intravenöst med en dödlig dos av polonium-210 (9 ng / kg kroppsvikt ) överlevde, medan alla råttor i kontrollgruppen dog inom en och en halv månad.

Fall av polonium-210-förgiftning

• Alexander Litvinenkos död 2006, som dog till följd av polonium-210-förgiftning .
• Polonium upptäcktes i Yasser Arafats personliga tillhörigheter , som dog 2004. Kroppen grävdes upp [ 22] . Inledningsvis bekräftade den schweiziska sidan av den internationella kommissionen faktumet av poloniumförgiftning [23] . Men senare höll hon med om slutsatserna från den ryska och franska sidan att det inte fanns några bevis på förgiftning [24] .
• Roman Tsepov .

Innehållet av polonium i produkter

Polonium-210 finns i naturen i små mängder och ackumuleras i tobak [25] [26] [27] och är därför en av de anmärkningsvärda faktorerna som skadar rökarens hälsa. Andra naturliga isotoper av polonium sönderfaller mycket snabbt, så de hinner inte ansamlas i tobak [28] . "Tobakstillverkare upptäckte detta element för mer än 40 år sedan, försök att ta bort det var misslyckade", säger en artikel från 2008 [27] av forskare från amerikanska Stanford University och Mayo Clinic i Rochester [29] .

Anteckningar

Kommentarer

1. ↑ Vid tiden för upptäckten av polonium fanns inte Polen som stat: landet var uppdelat mellan Ryssland, Österrike och Tyskland.
2. ↑ Rysk anläggning belägen nära staden Sarov , som har en militär kärnreaktor .
3. ↑ Polloniumförgiftning är svår att upptäcka eftersom det inte finns någon gammastrålning som kan upptäckas av en geigerräknare . Identifiering av polonium kräver speciell utrustning och komplexa metoder ( Fallet Litvinenko: Poloniums dödliga spår Arkiverad 28 juli 2015 på Wayback Machine // BBC , 28 juli 2015).

Fotnoter

1. ↑ 1 2 3 Polonium: fysikaliska  egenskaper . WebElements. Hämtad 28 augusti 2013. Arkiverad från originalet 28 september 2013.
2. ↑ 1 2 3 4 Kap. Utg.: N.S. Zefirov. Chemical Encyclopedia / N. S. Zefirov. - Moskva: Great Russian Encyclopedia, 1995. - T. 4. - S. 53. - 639 s. — (5 volymer). — 20 000 exemplar.  — ISBN 5852700924 .
3. ↑ 1 2 Polonius - artikel från Great Soviet Encyclopedia . 
4. ↑ E. Rutherford. Radioaktiva ämnen och deras strålning . — London: Forgotten Books. - S. 20. - 699 sid. - ISBN 1451001983 , 9781451001983.
5. ↑ Manolov K., Tyutyunnik V. Atomens biografi. Atom - från Cambridge till Hiroshima. - Reviderad övers. från bulgariska .. - M . : Mir , 1984. - S. 26. - 246 sid.
6. ↑ Igor Ivanov. Gåtan om polonium 1 är löst (12.07.2007). - "Beräkningarna som utfördes av tjeckiska forskare gav ett svar på frågan som länge har plågat fysiker: varför föredrar polonium ett kubiskt kristallgitter?" Hämtad 4 maj 2010. Arkiverad från originalet 22 augusti 2011. (ryska)
7. ↑ 1 2 Varför behövdes polonium? Arkiverad 11 februari 2015 på Wayback Machine // Trinity Variant, 10 februari 2015.
8. ↑ Frågor och svar: Polonium-210 Arkiverad 13 juli 2015 på Wayback Machine // Royal Society of Chemistry, 27 november 2006.
9. ↑ Fallet Litvinenko: Ryssland involverade "på ett eller annat sätt" Arkiverad 2 augusti 2015 på Wayback Machine // BBC, 31 juli 2015.
10. ↑ När polonium togs i bruk Arkivexemplar daterad 27 juni 2015 på Wayback Machine // Rossiyskaya Gazeta, 31 juli 2015.
11. ↑ Är fusionskraft verkligen lönsam? Arkiverad 26 september 2015 på Wayback Machine // BBC, 5 mars 2010.
12. ↑ En person som drabbats av polonium-210 kan inte lämna spår Arkivexemplar daterad 28 april 2018 på Wayback Machine // RIANOVOSTI, 11 december 2006.
13. ↑ 1 2 En vacker version av Litvinenkos "självmord" på grund av krokiga händer . www.stringer.ru (28 november 2006). - "Dirty" bombversion från RBC, 2006-11-28. Hämtad 2 mars 2012. Arkiverad från originalet 22 juni 2012. (obestämd)
14. ↑ Skydd mot statisk elektricitet. Elektriska säkerhetsanordningar . Kraftindustrin. Hämtad 9 augusti 2013. Arkiverad från originalet 12 mars 2013. (obestämd)
15. ↑ College bryter mot radioaktiva bestämmelser Arkiverad 26 november 2015 på Wayback Machine .
16. ↑ JH Dillon. Poloniumlegering för tändstiftselektroder  (engelska)  (inte tillgänglig länk) . Journal of Applied Physics (16 januari 1940). Hämtad 9 augusti 2013. Arkiverad från originalet 13 augusti 2013.
17. ↑ Boris Zhuikov. Varför behövdes polonium? . Tidningen "Trinity option - Science" (10.02.2015). Datum för åtkomst: 15 februari 2015. Arkiverad från originalet 11 februari 2015. (obestämd)
18. ↑ Giftigt polonium . Hämtad 18 februari 2021. Arkiverad från originalet 5 mars 2022. (obestämd)
19. ↑ 1 2 V. A. Bazhenov, L. A. Buldakov, I. Ya. Vasilenko och andra. Skadliga kemikalier. Radioaktiva ämnen: Ref. ed. / Under. ed. V. A. Filova och andra - L  .: Chemistry, 1990. - S. 35, 309-320. — ISBN 5-7245-0216-X .
20. ↑ Fallet Litvinenko: det dödliga spåret av polonium Arkiverad 28 juli 2015 på Wayback Machine // BBC , 28 juli 2015.
21. ↑ John Harrison, Rich Leggett, David Lloyd, Alan Phipps, Bobby Scott. Polonium-210 som ett gift  . Tidskrift för strålskydd (6 mars 2007). Hämtad 9 augusti 2013. Arkiverad från originalet 13 augusti 2013.
22. ↑ Resterna av Yasser Arafat togs bort från mausoleet . Lenta.Ru (27 november 2012). Hämtad 9 augusti 2013. Arkiverad från originalet 13 augusti 2013. (obestämd)
23. ↑ Undersökning bekräftade att Arafat förgiftades med polonium . RIA Novosti (6.11.2013). Hämtad 8 november 2013. Arkiverad från originalet 7 november 2013. (obestämd)
24. ↑ Ryska läkare: Arafat dog en naturlig död (26 december 2013). Datum för åtkomst: 28 januari 2014. Arkiverad från originalet den 30 december 2013. (obestämd)
25. ↑ Tobaksrök /EPA-strålskydd  (engelska) : "tobaksblad som används för att göra cigaretter innehåller radioaktivt material, särskilt bly-210 och polonium-210".
26. ↑ Tso TC, Harley N., Alexander LT Källa till bly-210 och polonium-210 i tobak   // Vetenskap . - 1966. - Vol. 153 , iss. 3738 . - s. 880-882 . - doi : 10.1126/science.153.3738.880 .
27. ↑ 1 2 Muggli Monique E. , Ebbert Jon O. , Robertson Channing , Hurt Richard D. Att väcka en sovande jätte: Tobaksindustrins svar på Polonium-210-numret  //  American Journal of Public Health. - 2008. - September ( vol. 98 , nr 9 ). - P. 1643-1650 . doi : 10.2105/ AJPH.2007.130963 .
28. ↑ Polonium-210 i tobaksrök (otillgänglig länk) . Hämtad 20 oktober 2010. Arkiverad från originalet 8 augusti 2010. (obestämd) 
29. ↑ Tobak innehåller radioaktivt polonium-210 . RIA Novosti (29 augusti 2008). Hämtad 9 augusti 2013. Arkiverad från originalet 13 augusti 2013. (obestämd)

Länkar

• Polonium . Populärt bibliotek av kemiska grundämnen. Hämtad 28 augusti 2013. Arkiverad från originalet 15 september 2013. (obestämd)
• "Vad är polonium-210?" Arkiverad 21 januari 2016 på Wayback Machine 

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor katalanska Stor norsk Stor ryss runt världen Litet Brockhaus och Efron Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis Hjälp RIA
I bibliografiska kataloger BNF : 12276890p GND : 4175077-9 J9U : 987007563151805171 LCCN : sh85104579 NDL : 00569159 NKC : ph273316

Periodiskt system av kemiska element av D. I. Mendeleev

ett 2                             3 fyra 5 6 7 åtta 9 tio elva 12 13 fjorton femton 16 17 arton ett H   han 2 Li Vara   B C N O F Ne 3 Na mg   Al Si P S Cl Ar fyra K Ca   sc Ti V Cr Mn Fe co Ni Cu Zn Ga Ge Som Se Br kr 5 Rb Sr   Y Zr Obs Mo Tc Ru Rh Pd Ag CD I sn Sb Te jag Xe 6 Cs Ba La Ce Pr Nd Pm sm Eu Gd Tb Dy Ho Eh Tm Yb Lu hf Ta W Re Os Ir Pt Au hg Tl Pb Bi Po På Rn 7 Fr Ra AC Th Pa U Np Pu Am centimeter bk jfr Es fm md Nej lr RF Db Sg bh hs Mt Ds Rg Cn Nh fl Mc Lv Ts Og   alkaliska metaller alkaliska jordartsmetaller Lantanider Aktinider övergångsmetaller lättmetaller _ Halvmetaller icke-metaller Halogener ädelgaser

Elektrokemisk aktivitet serie av metaller
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 , H 2 , W , Sb , Bi , Ge , Re , Cu , Tc , Te , Rh , Po , Hg , Ag , Pd , Os , Ir , Pt , Au

Poloniumföreningar _

Polonium(II)bromid ( PoBr2 ) Polonium(IV)bromid ( PoBr4 ) Polonium(II)hydrid (PoH 2 ) Polonium(IV)jodid (PoI 4 ) Polonium(IV)nitrat (Po(NO 3 ) 4 ) Polonium(II)oxid (PoO) Polonium(IV)oxid (PoO 2 ) Polonium(VI ) oxid (PoO3 ) Kaliumpolonat (K 2 PoO 4 ) Kiselpolonid (SiPo 2 ) Natriumpolonid ( Na2Po ) Polonsyra Polonium(II) selenit ( PoSeO3 ) Polonium(IV)sulfat (Po(SO 4 ) 2 ) Poloniumsulfid (PoS) Polonium(II) sulfit (PoSO 3 ) Polonium(II)klorid (PoCl 2 ) Polonium(IV)klorid (PoCl 4 )