Polonium-210 heeft een zeer duidelijke associatie met straling. En dit is niet voor niets, want het is extreem gevaarlijk.
Ontdekkingsgeschiedenis
Het bestaan ervan werd in 1889 voorspeld door Mendelejev, toen hij zijn beroemde periodiek systeem maakte. In de praktijk werd dit element, nummer 84, negen jaar later verkregen door de inspanningen van de Curies, die het fenomeen straling bestudeerden. Maria Sklodowska-Curie probeerde de reden te achterhalen voor de sterke straling van bepaalde mineralen en begon daarom met verschillende gesteentemonsters te werken, ze op alle voor haar beschikbare manieren te verwerken, in fracties te verdelen en het onnodige weg te gooien. Als gevolg hiervan ontving ze een nieuwe stof, die een analoog werd van bismut en het derde ontdekte radioactieve element na uranium en thorium.
Ondanks de succesvolle resultaten van het experiment had Maria geen haast om over haar ontdekking te praten. De spectrale analyse uitgevoerd door een collega van de Curie-echtgenoten gaf ook geen aanleiding om te praten over de ontdekking van een nieuw element. Desalniettemin meldde het paar in een rapport tijdens een bijeenkomst van de Parijse Academie van Wetenschappen in juli 1898:vermoedelijk het verkrijgen van een stof die de eigenschappen van een metaal vertoont en stelde voor om het polonium te noemen ter ere van Polen - Mary's thuisland. Dit was het eerste en enige geval in de geschiedenis waarin een element dat nog niet betrouwbaar is geïdentificeerd, al een naam heeft gekregen. Welnu, het eerste exemplaar verscheen pas in 1910.
Fysische en chemische eigenschappen
Polonium is een relatief zacht, zilverwit metaal. Het is zo radioactief dat het oplicht in het donker en constant opwarmt. Tegelijkertijd is het smeltpunt iets hoger dan dat van tin - slechts 254 graden Celsius. Het metaal oxideert zeer snel in lucht. Bij lage temperaturen vormt het een monoatomisch eenvoudig kubisch kristalrooster.
Wat zijn chemische eigenschappen betreft, staat polonium heel dicht bij zijn tegenhanger - tellurium. Bovendien wordt de aard van de verbindingen sterk beïnvloed door een hoog stralingsniveau. Dus reacties waarbij polonium betrokken is, kunnen behoorlijk spectaculair en interessant zijn, zij het behoorlijk gevaarlijk in termen van gezondheidsvoordelen.
Isotopen
In totaal kent de wetenschap momenteel 27 (volgens andere bronnen - 33) vormen van polonium. Geen van hen is stabiel en ze zijn allemaal radioactief. De zwaarste van de isotopen (met ordinale getallen van 210 tot 218) komen in de natuur in kleine hoeveelheden voor, de rest kan alleen kunstmatig worden verkregen.
Radioactief polonium-210 is de langstlevende vorm van de natuur. Het zit in een kleine hoeveelheid in radium-uraniumertsen en wordt gevormd door de ketenreacties beginnend met U-238 en duren ongeveer 4,5 miljard jaar in termen van halfwaardetijd.
Ontvangen
1 ton uraniumerts bevat de isotoop polonium-210 in een hoeveelheid gelijk aan ongeveer 100 microgram. Ze kunnen worden geïsoleerd tijdens de verwerking van productieafval, maar om een min of meer significant volume van het element te verkrijgen, zou een enorme hoeveelheid materiaal moeten worden verwerkt. Een veel eenvoudigere en efficiëntere manier is de synthese met behulp van neutronenbestraling van natuurlijk bismut in kernreactoren.
Als resultaat wordt na wat meer procedures polonium-210 verkregen. Isotopen 208 en 209 kunnen ook worden verkregen door bismut of lood te bestralen met versnelde bundels van alfadeeltjes, protonen of deuteronen.
Radioactiviteit
Polonium-210 is, net als andere isotopen, een alfa-straler. De zwaardere groep zendt ook gammastraling uit. Ondanks het feit dat de isotoop 210 een bron is van alleen alfadeeltjes, is het behoorlijk gevaarlijk, het kan niet met de hand worden genomen en zelfs niet van dichtbij worden benaderd, omdat het bij verhitting in een aerosoltoestand overgaat. Het is ook uiterst gevaarlijk om polonium binnen te krijgen met adem of voedsel. Daarom wordt er met deze stof gewerkt in speciale verzegelde dozen. Het is merkwaardig dat dit element ongeveer een halve eeuw geleden in tabaksbladeren werd gevonden. De vervalperiode van polonium-210 in vergelijking met andere isotopen is groot genoeg, en daarom kan het zich ophopen in de plant en vervolgens schade toebrengen aangezondheid van de roker nog meer. Elke poging om deze stof uit tabak te extraheren is echter niet gelukt.
Gevaar
Omdat polonium-210 alleen alfadeeltjes uitzendt, moet je, met bepaalde voorzorgsmaatregelen, niet bang zijn om ermee te werken. Deze golven reizen zelden meer dan een dozijn centimeters, en ze kunnen meestal niet door de huid dringen.
Eenmaal in het lichaam brengen ze hem echter grote schade toe. Wanneer het in de bloedbaan terechtkomt, verspreidt het zich snel naar alle weefsels - na een paar minuten is de aanwezigheid ervan in alle organen te zien. Het is voornamelijk aanwezig in de nieren en de lever, maar over het algemeen is het redelijk gelijkmatig verdeeld, wat het hoge algemene schadelijke effect kan verklaren.
De toxiciteit van polonium is zo groot dat zelfs kleine doses binnen 6-11 maanden chronische stralingsziekte en de dood veroorzaken. De belangrijkste uitscheidingsroutes uit het lichaam zijn via de nieren en het maagdarmkanaal. Er is een afhankelijkheid van de manier van binnenkomst. De halfwaardetijd is 30 tot 50 dagen.
Accidentele poloniumvergiftiging is volkomen onmogelijk. Om een voldoende hoeveelheid van de stof te verkrijgen, is het noodzakelijk om toegang te hebben tot een kernreactor en opzettelijk een isotoop op het slachtoffer te plaatsen. De complexiteit van de diagnose ligt ook in het feit dat er in de loop van de geschiedenis slechts enkele gevallen bekend zijn. Het eerste slachtoffer is de dochter van de ontdekkers van polonium, Irene Joliot-Curie, die tijdens onderzoek de capsule met de stof in het laboratorium brak en 10 jaar later stierf. Nog twee gevallenbehoren tot de 21e eeuw. Het eerste is het sensationele geval van Litvinenko, die in 2006 stierf, en het tweede is de dood van Yasser Arafat, in wiens spullen sporen van een radioactieve isotoop werden gevonden. Een definitieve diagnose werd echter nooit bevestigd.
Ontbinding
Een van de langstlevende isotopen, samen met 208 en 209, is polonium-210. De halfwaardetijd (dat wil zeggen, de tijd waarin het aantal radioactieve deeltjes wordt gehalveerd) voor de eerste twee is respectievelijk 2, 9 en 102 jaar en voor de laatste 138 dagen en 9 uur. Wat de rest van de isotopen betreft, wordt hun levensduur voornamelijk berekend in minuten en uren.
De combinatie van verschillende eigenschappen van polonium-210 maakt het de meest geschikte van de serie voor gebruik in verschillende levensgebieden. Omdat hij in een speciaal metalen omhulsel zit, kan hij zijn gezondheid niet langer schaden, maar kan hij zijn energie geven voor het welzijn van de mensheid. Dus waar wordt polonium-210 tegenwoordig voor gebruikt?
Moderne applicatie
Volgens sommige rapporten is ongeveer 95% van de poloniumproductie geconcentreerd in Rusland, en wordt ongeveer 100 gram van de stof per jaar gesynthetiseerd, en bijna alles wordt geëxporteerd naar de Verenigde Staten.
Er zijn verschillende gebieden waar polonium-210 wordt gebruikt. Allereerst zijn dit ruimtevaartuigen. Met zijn compacte formaat is hij onmisbaar als uitstekende bron van energie en warmte. Hoewel de effectiviteit ongeveer elke 5 maanden wordt gehalveerd, zijn zwaardere isotopen veel duurder om te produceren.
BehalveBovendien is polonium absoluut onmisbaar in de kernfysica. Het wordt veel gebruikt bij de studie van het effect van alfastraling op andere stoffen.
Ten slotte is een ander toepassingsgebied de productie van apparaten voor het verwijderen van statische elektriciteit voor zowel industrieel als huishoudelijk gebruik. Het is verbazingwekkend hoe zo'n gevaarlijk element bijna een keukengerei kan worden, ingesloten in een betrouwbaar omhulsel.
