Polonium | ||||
---|---|---|---|---|
← Vismut | Astatin → | ||||
| ||||
Udseende af et simpelt stof | ||||
Sølvhvidt blødt metal | ||||
Tynd film af poloniummetal på en skive af rustfrit stål | ||||
Atom egenskaber | ||||
Navn, symbol, nummer | Polonium / Polonium (Po), 84 | |||
Atommasse ( molær masse ) |
208.9824 a. e. m. ( g / mol ) | |||
Elektronisk konfiguration | [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 4 | |||
Atomradius | 176 kl | |||
Kemiske egenskaber | ||||
kovalent radius | 146 kl | |||
Ion radius | (+6e) 67 kl | |||
Elektronegativitet | 2.3 (Pauling-skala) | |||
Elektrodepotentiale |
Po ← Po 3+ 0,56 V Po ← Po 2+ 0,65 V |
|||
Oxidationstilstande | -2, +2, +4, +6 | |||
Ioniseringsenergi (første elektron) |
813,1 (8,43) kJ / mol ( eV ) | |||
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof | ||||
Tæthed ( i.a. ) | 9.196 [1] g/cm³ | |||
Smeltetemperatur | 527K ( 254 °C) [1] | |||
Kogetemperatur | 1235 K (962 °C)] [1] | |||
Oud. fusionsvarme | 10 kJ/mol | |||
Oud. fordampningsvarme | 102,9 kJ/mol | |||
Molær varmekapacitet | 26,4 [2] J/(K mol) | |||
Molært volumen | 22,7 cm³ / mol | |||
Krystalgitteret af et simpelt stof | ||||
Gitterstruktur | kubik | |||
Gitterparametre | a = 3,35 Å | |||
CAS nummer | 7440-08-6 |
84 | Polonium |
Po(209) | |
4f 14 5d 10 6s 2 6p 4 |
Polonium er et radioaktivt kemisk element af den 16. gruppe (ifølge den forældede klassifikation - hovedundergruppen af gruppe VI), den 6. periode i det periodiske system af D. I. Mendeleev, med atomnummer 84, angivet med symbolet Po ( lat. Polonium ) ). Tilhører kalkogengruppen . Under normale forhold er det et blødt radioaktivt metal (ifølge andre kilder - et halvmetal ) med en sølvhvid farve [2] [3] .
Grundstoffet blev opdaget i 1898 af ægtefællerne Pierre Curie og Maria Skłodowska-Curie i uranharpiksmalm [4] . De annoncerede først opdagelsen den 18. juli på et møde i Paris Academy of Sciences i en rapport med titlen "On a new radioactive stof indeholdt i resin blende" [5] . Grundstoffet blev opkaldt efter hjemlandet Maria Skłodowska-Curie - Polen ( lat. Polonia ) [3] [ca. 1] .
I 1902 opdagede den tyske videnskabsmand Wilhelm Markwald et nyt grundstof. Han kaldte det radiotellur . Curie, efter at have læst en note om opdagelsen, rapporterede, at dette var grundstoffet polonium, opdaget af dem fire år tidligere. Markwald var uenig i denne vurdering og udtalte, at polonium og radiotellur er forskellige grundstoffer. Efter en række eksperimenter med grundstoffet beviste Curies, at polonium og radiotellur har samme halveringstid . Marwald blev tvunget til at indrømme sin fejl.
Den første prøve af polonium indeholdende 0,1 mg af dette grundstof blev isoleret i 1910 .
Polonium radionuklider er en del af den naturlige radioaktive serie :
210 Po ( T 1/2 = 138,376 dage ), 218 Po ( T 1/2 = 3,10 min) og 214 Po ( T 1/2 = 1,643⋅10 −4 s) - i træk 238 U; 216 Po ( Т 1/2 = 0,145 s) og 212 Po ( Т 1/2 = 2,99⋅10 −7 s) - i Th-serien; 215 Po ( Т 1/2 = 1,781⋅10 −3 s) og 211 Po ( Т 1/2 = 0,516 s) - i træk 235 U.Derfor er polonium altid til stede i uran og thorium mineraler. Ligevægtsindholdet af polonium i jordskorpen er omkring 2⋅10 −14 vægtprocent [2] .
Polonium er et blødt, sølvhvidt radioaktivt metal (ofte klassificeret som et halvmetal ).
Poloniummetal oxiderer hurtigt i luften. Poloniumdioxid (PoO 2 ) x og poloniummonoxid PoO er kendt. Danner tetrahalogenider med halogener . Under påvirkning af syrer går det i opløsning med dannelse af lyserøde Po 2+ kationer:
Når polonium opløses i saltsyre i nærværelse af magnesium, dannes hydrogenpolonid :
som er flydende ved stuetemperatur (-36,1 til 35,3 °C)
Surt poloniumtrioxid PoO 3 og salte af poloniumsyre, der ikke findes i fri tilstand, K 2 PoO 4 polonater , blev opnået i indikatormængder . Danner halogenider af sammensætningen PoX 2 , PoX 4 og PoX 6 . Ligesom tellur er polonium i stand til at danne kemiske forbindelser, polonider, med en række metaller.
Polonium er det eneste kemiske grundstof, der danner et monoatomisk simpelt kubisk krystalgitter ved lave temperaturer [6] .
I begyndelsen af 2006 kendes 33 poloniumisotoper i intervallet af massetal fra 188 til 220. Derudover kendes 10 metastabile exciterede tilstande af poloniumisotoper. Den har ingen stabile isotoper [2] . De længstlevende isotoper, 209 Po og 208 Po, har en halveringstid på henholdsvis 125 og 2,9 år. Nogle poloniumisotoper inkluderet i den radioaktive serie af uran og thorium har deres egne navne , som nu for det meste anses for at være forældede:
Isotop | Navn | Betegnelse | 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 | Actinium A | ACA | 235 U |
216po _ | Thorium A | ThA | 232th _ |
218po _ | Radium A | RaA | 238 U |
I praksis syntetiseres poloniumnuklid 210 Po kunstigt i gram-mængder ved at bestråle metallisk 209 Bi med termiske neutroner i atomreaktorer. Den resulterende 210 Bi omdannes til 210 Po ved β-henfald . Når den samme isotop af bismuth bestråles med protoner i henhold til reaktionen
209 Bi + p → 209 Po + n209 Po er den længstlevende isotop af polonium .
I reaktorer med en flydende metalbærer kan bly-vismut- eutektikum bruges som kølemiddel . En sådan reaktor blev især installeret på K-27- ubåden . I reaktorkernen kan bismuth blive til polonium.
Mikromængder af polonium udvindes fra affald fra uranmalmbearbejdning . Polonium isoleres ved ekstraktion , ionbytning , kromatografi og sublimering .
Metallisk Po opnås ved termisk nedbrydning i vakuum af PoS-sulfid eller dioxid (PoO 2 ) x ved 500 °C.
Mere end 95 % af verdensproduktionen af polonium-210 er i Rusland [7] , men næsten alt leveres til USA, hvor det hovedsageligt bruges til produktion af industrielle og husholdnings antistatiske luftionisatorer.
I 2006 blev der ifølge den britiske videnskabsmand og forfatter John Emsley produceret omkring 100 gram 210 Rho om året. [otte]
PrisIfølge britiske eksperter koster mikroskopiske doser af polonium-210 millioner af amerikanske dollars [9] . På den anden side, ifølge radiokemikerens udtalelse, d. x. n. B. Zhuykov, opnået fra bismuthpolonium-210 er meget billig [7] . Ifølge data for 2006, til produktion af 9,6 gram polonium-210 til Avangard-planten [ca. 2] betalte omkring 10 millioner rubler [10] , hvilket kan sammenlignes med prisen på tritium [11] . Det amerikanske firma United Nuclear, som modtager isotopen fra Rusland, solgte imidlertid prøver for 69 USD i 2006 og hævdede, at det ville tage mere end 1 million dollars at akkumulere en dødelig dosis [12] .
Polonium-210 i legeringer med beryllium og bor bruges til at fremstille kompakte og meget kraftige neutronkilder , der praktisk talt ikke skaber γ-stråling (men er kortlivede på grund af den korte levetid på 210 Po: T 1/2 = 138.376 dage) - alfapartikler af polonium-210 føder neutroner på kernerne af beryllium eller bor i (α, n )-reaktion. Disse er hermetisk forseglede metalampuller, der indeholder en polonium-210-belagt borcarbid eller berylliumcarbid keramisk pellet . Sådanne neutronkilder er lette og bærbare, fuldstændig sikre i drift og meget pålidelige. For eksempel er den sovjetiske neutronkilde VNI-2 en messingampul på 2 cm i diameter og 4 cm høj, der udsender op til 90 millioner neutroner hvert sekund [13] .
Polonium-210 bruges ofte til at ionisere gasser (især luft). Først og fremmest er luftionisering nødvendig for at bekæmpe statisk elektricitet ( i produktion , ved håndtering af særligt følsomt udstyr) [14] . For eksempel er børster til fjernelse af støv lavet til præcisionsoptik. Til maling af biler i garager bruges sprøjtepistoler med lufttilførsel, der passerer gennem en antistatisk ionisator med polonium ("ionpistol") [15] . En anden, svunden anvendelse af virkningen af gasionisering er i elektrodelegeringerne af tændrør til biler for at reducere gnistinitieringsspændingen [ 16] .
Et vigtigt anvendelsesområde for polonium-210 er dets anvendelse i form af legeringer med bly , yttrium eller uafhængigt til produktion af kraftige og meget kompakte varmekilder til autonome installationer , for eksempel rum. En kubikcentimeter polonium-210 frigiver omkring 1320 watt varme. Denne kraft er meget høj, den bringer let polonium i en smeltet tilstand, så det legeres for eksempel med bly. Selvom disse legeringer har en mærkbart lavere energitæthed ( 150 W/cm 3 ), er de ikke desto mindre mere bekvemme at bruge og sikrere, da polonium-210 næsten udelukkende udsender alfapartikler, og deres gennemtrængningsevne og vejlængde i tæt stof er minimal. ... For eksempel brugte de sovjetiske selvkørende køretøjer fra rumprogrammet Lunokhod en poloniumvarmer til at opvarme instrumentrummet.
Polonium-210 kan tjene i en legering med en let isotop af lithium ( 6 Li) som et stof, der kan reducere den kritiske masse af en nuklear ladning betydeligt og tjene som en slags nuklear detonator . Derudover er polonium velegnet til at skabe kompakte " snavsede bomber " og er praktisk til skjult transport, da det praktisk talt ikke udsender gammastråling [13] . Isotopen udsender gammakvanter med en energi på 803 keV med et udbytte på kun 0,001 % pr. henfald [17] .
Polonium er et strategisk metal , der skal tages hensyn til meget strengt, og dets opbevaring skal være under statens kontrol på grund af truslen om nuklear terrorisme .
Polonium-210 har en særlig høj radiotoksicitet og er kræftfremkaldende, med en halveringstid på 138 dage 9 timer [18] [19] . Dens specifikke aktivitet (166 TBq/g, varmeafgivelse 148 W/g) er så høj, at den, selvom den kun udsender alfapartikler, ikke kan håndteres i hånden, da resultatet vil være strålingsskader på huden og evt. hele kroppen: polonium trænger ret let ind gennem huden. Det er også farligt i en afstand, der overstiger alfapartiklernes vejlængde, da dets forbindelser selvopvarmes på grund af meget stærk specifik varme og går i aerosoler. . MPC i vandområder og i luften i arbejdslokaler er 11,1⋅10 −3 Bq/l og 7,41⋅10 −3 Bq/m 3 [19] . Arbejd derfor kun med polonium-210 i forseglede kasser. Alle poloniumforbindelser er også farlige, hvoraf den mest giftige er brintpolonid. .
De positivt ladede alfapartikler, der udsendes af polonium, passerer ikke gennem huden, men hvis polonium kommer ind i kroppen - hvis det sluges eller indåndes - vil alfapartikler irreversibelt forårsage farlige radiobiologiske effekter inde i menneskekroppen (primært på grund af radiolyse af vand) ), hvilket kan føre til mutationer, udvikling af ondartede sygdomme (bl.a. leukæmi ), nedsat hæmatopoiesis og død [20] [ca. 3] .
Ifølge eksperter er den dødelige dosis af polonium-210 for en voksen estimeret til at variere fra 0,1-0,3 GBq (0,6-2 μg), når isotopen kommer ind i kroppen gennem lungerne til 1-3 GBq (6-18 μg), når indtages gennem fordøjelseskanalen [21] .
De længere levede polonium-208 (halveringstid 2.898 år) og polonium-209 (halveringstid 103 år) har lidt mindre radiotoksicitet pr. masseenhed, omvendt proportional med halveringstiden. Lidt er kendt om radiotoksiciteten af andre, kortlivede isotoper af polonium. I den menneskelige krop opfører polonium sig som dets kemiske homologer, selen og tellur , koncentreret i lever, nyrer, milt og knoglemarv . Halveringstid fra kroppen - fra 30 til 50 dage, udskilles hovedsageligt gennem nyrerne . Der var beskeder om vellykket brug af 2,3-dimercaptopropanol til at fjerne polonium fra kroppen af rotter - 90% af dyrene, der blev injiceret intravenøst med en dødelig dosis af polonium-210 (9 ng/kg kropsvægt) ) overlevede, mens alle rotter i kontrolgruppen døde inden for halvanden måned.
Polonium-210 findes i naturen i små mængder og akkumuleres i tobak [25] [26] [27] og er derfor en af de bemærkelsesværdige faktorer, der skader rygers helbred. Andre naturlige isotoper af polonium henfalder meget hurtigt, så de når ikke at samle sig i tobak [28] . "Tobaksproducenter opdagede dette element for mere end 40 år siden, forsøg på at fjerne det var mislykkede," siger en artikel fra 2008 [27] af forskere fra det amerikanske Stanford University og Mayo Clinic i Rochester [29] .
Ordbøger og encyklopædier |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Periodisk system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Elektrokemisk aktivitet serie af 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 , |
_ | Poloniumforbindelser|
---|---|
|