Polónium

A polónium kémiai elem. Rendszáma 84, vegyjele Po. Ritka és nagyon erősen radioaktív anyag. Nem egyértelmű, hogy félfém vagy fém. Kémiai tulajdonságaiban hasonlít a tellúrra és a bizmutra. Uránércekben, izotópjai alakjában fordul elő, stabil izotópja nincs. Rendkívül mérgező (250 000-szer mérgezőbb a hidrogén-cianidnál), már mikrogrammnyi mennyiség szállítása is nagyon veszélyes és speciális felszerelést igényel.

84 bizmut ← polónium → asztácium Te ↑ Po ↓ Lv 84 Po Periódusos rendszer
Általános
Név, vegyjel, rendszám	polónium, Po, 84
Latin megnevezés	polonium
Elemi sorozat	félfémek
Csoport, periódus, mező	16, 6, p
Megjelenés	ezüstös
Atomtömeg	(209)  g/mol
Elektronszerkezet	[Xe] 4f14 5d10 6s² 6p4
Elektronok héjanként	2, 8, 18, 32, 18, 6
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség (szobahőm.)	(alfa) 9,196 g/cm³
Sűrűség (szobahőm.)	(béta) 9,398 g/cm³
Olvadáspont	527 K (254 °C, 489 °F)
Forráspont	1235 K (962 °C, 1764 °F)
Olvadáshő$\Delta _{fus}{H}^{\ominus }$	ca. 13 kJ/mol
Párolgáshő $\Delta _{vap}{H}^{\ominus }$	102,91 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	(25 °C) 26,4 J/(mol·K)
Gőznyomás P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K       (846) 1003 1236
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	monoklin
Oxidációs szám	4, 2 (amfoter oxid)
Elektronegativitás	2,0 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 812,1 kJ/mol
Atomsugár	190 pm
Atomsugár (számított)	135 pm
Egyebek
Mágnesség	nem mágneses
Elektromos ellenállás	(0 °C) (α) 0,40 µΩ·m
Hővezetési tényező	(300 K)  ? 20 W/(m·K)
Hőtágulási együttható	(25 °C) 23,5 µm/(m·K)
CAS-szám	7440-08-6
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A polónium izotópjai izotóp természetes előfordulás felezési idő bomlás mód energia (MeV) termék 208Po mest. 2,898 y Alfa 5,215 204Pb Epszilon 1,401 208Bi 209Po mest. 103 y Alfa 4,979 205Pb Epszilon 1,893 209Bi 210Po mest. 138,376 d Alfa 5,407 206Pb
Hivatkozások

Története

A korábban „rádium F”-nek is nevezett polóniumot Marie Skłodowska-Curie és férje, Pierre Curie fedezte fel 1898-ban, miután az uránszurokércet vizsgálva egy tisztán kémiai módszerekkel kivonható, addig ismeretlen, erősen radioaktív anyagra bukkantak. Az új elem javaslatukra kapta a polónium nevet Marie hazája, Lengyelország lengyel nevéről (Polska), hogy ezzel arra emlékeztessék a világot, hogy az Oroszország, Poroszország és az Osztrák–Magyar Monarchia közt felosztott lengyel nép még mindig nem szabad. (Ezzel a polónium lett az első kémiai elem, amely egy vitatott politikai ügyről kapta a nevét.)

A felfedezéskor a Curie-házaspár az uránszurokérc radioaktivitását vizsgálta. Miután kivonták belőle az uránt és a tóriumot, az érc még mindig radioaktívabb maradt, mint a kivont urán és tórium együtt. Ezért kezdtek el az ércben további radioaktív anyagokat keresni. Így néhány évre rá a rádiumot is sikerült izolálniuk.

Előfordulása

A polónium izotópjainak rendkívül rövid felezési ideje miatt a természetben nagyon ritka. Az uránérc egy tonnája átlagban 100 mikrogrammnyi polóniumot tartalmaz (tehát 10¹⁰ részből egyet). Természetes előfordulási gyakorisága 0,2%-a a rádiuménak. Polóniumot találtak az olyan dohány füstjében is, amely foszfátműtrágyákkal kezelt növényekről származott.

Előállítása (n,$\gamma$) reakcióval

1934-ben egy kísérlet kimutatta, hogy ha a természetes ²⁰⁹Bi-t neutronokkal bombázzuk, béta-bomlással ²¹⁰Po izotóppá alakul. Ezzel az eljárással, amely az atomreaktorokban képződő neutronnyalábokat használja fel, milligrammnyi polóniummennyiségeket állítanak elő. Évente csak mintegy 100 grammnyi készül így, ezért a polónium rendkívül ritka marad.

Előállítása (p,n) és (p,2n) reakciókkal

A tudósok rájöttek arra is, hogy ha a bizmutot ciklotronban protonokkal bombázzák, a polónium hosszabb életű izotópjai állíthatók elő. Protongazdag izotópok platina szénatommagokkal való besugárzása útján is előállíthatók.

Izotópjai

A polóniumnak 25 ismert izotópja van, valamennyi radioaktív. Atomtömegük 194-218 atomi tömegegység. A leggyakoribb a ²¹⁰Po. A ²⁰⁹Po (felezési ideje 103 év) és a ²⁰⁸Po (felezési ideje 2,9 év) bizmut vagy ólom ciklotronos alfa, proton, vagy deutérium besugárzásával állítható elő.

²¹⁰Po

A polónium-210 alfa-részecske kibocsátó, amelynek felezési ideje 138,376 nap. Egyetlen milligramm ²¹⁰Po ugyanannyi alfa-részecskét bocsát ki, mint 5 gramm rádium. Néhány curie ²¹⁰Po (1 curie = 37 gigabecquerel) kék ragyogást bocsát ki, amit a környező levegő gerjedése okoz. Egyetlen gramm ²¹⁰Po 140 watt teljesítményt produkál.

Mivel nagy mennyiségű alfa-részecskét bocsát ki, amelyek sűrű közegben leadják az energiájukat, a ²¹⁰Po-et használták mesterséges bolygók termoelektromos elemei könnyű hőforrásaként is. Felhasználták a Lunohod-program mindkét holdjárójának belső hőforrásaként is, hogy melegen tartsa a belső alkatrészeket a Hold éjszakája során.

Ezt az izotópot használták Alekszandr Litvinyenko korábbi KGB-kém megmérgezéséhez, valószínűleg 2006. november 1-jén. (Három hét múlva meghalt.)

A ²¹⁰Po általában csak alfa-részecskét kibocsátva bomlik le. Minden százezredik esetben a bomlás gamma-sugarat is kibocsát és ez megnehezíti az izotóp azonosítását, mert ez a gyakoriság túl alacsony gamma-spektroszkópos vizsgálathoz.

Biológiai hatása és toxicitása

A polónium meglehetősen veszélyes anyag, amely a szervezet számára szükségtelen. A polónium 250 000-szer mérgezőbb anyag, mint a Hidrogén-cianid (a medián halálos adag a Polónium 210-es izotópjából kevesebb, mint 1 mikrogramm egy átlagos felnőtt számára, míg hidrogén-cianidból 250 milligramm rendelkezik ugyanekkora toxicitással). Leginkább az intenzív radioaktív sugárzása jelenti a legfőbb veszélyét (ezen belül is az Alfa-sugárzás), amely bonyolulttá teszi a biztonságos kezelését. Már néhány mikrogrammos mennyiségben is szélsőségesen veszélyes a polónium 210-es izotópja, amely különleges felszerelést igényel (például a negatív nyomással rendelkező alfa kesztyűsbox, felszerelve nagy hatékonyságú szűrőbetétekkel), pontos monitorozásra és szigorú biztonsági óvintézkedésekre van szükség a mérgezés elkerülése érdekében. A polóniumból kiszabaduló alfa-részecskék könnyedén roncsolják a test szöveteit lenyelés, belégzés, vagy bőrön keresztül történő felszívódás esetén, habár azok nem lyukasztják át az epidermiszt és ennélfogva nem jelentenek veszélyt azon részecskék, amelyek a testen kívül maradnak. Kémiailag ellenálló kesztyűk viselése esetén az elsődleges óvintézkedés lényege is az, hogy megelőzzék, illetve elkerüljék a közvetlenül a bőrön keresztül történő diffúzióját a polóniumnak. A polónium szállítását sűrített salétromsavban kivitelezik, amely könnyedén szétmarja a nem megfelelő anyagokból készült védőeszközöket, például a latexből készült kesztyűket.

Bizonyos kutatások szerint léteznek olyan mikrobák, amelyek metilálják a polóniumot metilkobalamin segítségével. Ez hasonló módon történhet, mint a higany, szelén és tellúr esetében, melyet élő szervezetek metilálnak fémorganikus összetevőkké.

Akut hatásai

A polónium 210-es izotópjából a medián halálos adag 4,5 Sv sugárzásnak felel meg.

Felfedezésének emlékezete

A polónium felfedezésének 100. évfordulóján a Lengyel Tudományos Akadémia Aleksander Kwasniewski lengyel államelnök elnökletével nemzetközi konferenciát tartott. A konferencia azzal kezdődött, hogy 15 Nobel-díjas tudós fát ültetett el az Akadémia botanikus kertjében. [1]

További információk

• a magyar Wikipédia polóniumot tartalmazó vegyületeinek listája külső keresővel

A Wikimédia Commons tartalmaz Polónium témájú médiaállományokat.

• A Curie-k bejelentése felfedezésükről