WikiSort.ru - Не сортированное

ПОИСК ПО САЙТУ | о проекте
84 ВисмутПолонийАстат
Te

Po

Lv
ВодородГелийЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеонНатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргонКалийКальцийСкандийТитанВанадийХромМарганецЖелезоКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптонРубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийОловоСурьмаТеллурИодКсенонЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоРтутьТаллийСвинецВисмутПолонийАстатРадонФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклийКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБорийХассийМейтнерийДармштадтийРентгенийКоперницийНихонийФлеровийМосковийЛиверморийТеннессинОганесонПериодическая система элементов
84Po
Внешний вид простого вещества
Серебристо-белый мягкий металл
Свойства атома
Название, символ, номер Поло́ний / Polonium (Po), 84
Атомная масса
(молярная масса)
208,9824 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p4
Радиус атома 176 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 146 пм
Радиус иона (+6e) 67 пм
Электроотрицательность 2,3 (шкала Полинга)
Электродный потенциал Po ← Po3+ 0,56 В
Po ← Po2+ 0,65 В
Степени окисления –2, +2, +4, +6
Энергия ионизации
(первый электрон)
 813,1 (8,43) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 9,196 г/см3[1] г/см³
Температура плавления 527 K (254 °C, 489 °F)[1]
Температура кипения 1235 K (962 °C, 1764 °F)][1]
Уд. теплота плавления 10 кДж/моль
Уд. теплота испарения 102,9 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 26,4[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём 22,7 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки кубическая
Параметры решётки 3.35 Å
Номер CAS 7440-08-6
84
Полоний
(209)
4f145d106s26p4

Поло́ний — радиоактивный химический элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы), 6-го периода в периодической системе Д. И. Менделеева, с атомным номером 84, обозначается символом Po (лат. Polonium). Относится к группе халькогенов. При нормальных условиях представляет собой мягкий радиоактивный металл серебристо-белого цвета[2][3].

История и происхождение названия

Элемент открыт в 1898 году супругами Пьером Кюри и Марией Склодовской-Кюри в урановой смоляной руде[4]. Об открытии они впервые сообщили 18 июля на заседании Парижской академии наук в докладе под названием «О новом радиоактивном веществе, содержащемся в смоляной обманке»[5]. Элемент был назван в честь родины Марии Склодовской-Кюри — Польши (лат. Polonia)[3][прим. 1].

В 1902 году немецкий учёный Вильгельм Марквальд открыл новый элемент. Он назвал его радиотеллур. Кюри, прочтя заметку об открытии, сообщила, что это — элемент полоний, открытый ими четырьмя годами ранее. Марквальд не согласился с такой оценкой, заявив, что полоний и радиотеллур — разные элементы. После ряда экспериментов с элементом супруги Кюри доказали, что полоний и радиотеллур обладают одним и тем же периодом полураспада. Марквальд был вынужден признать свою ошибку.

Первый образец полония, содержащий 0,1 мг этого элемента, был выделен в 1910 году.

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 — около 2⋅10−14% по массе[2].

Свойства

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:

При растворении полония в соляной кислоте в присутствии магния образуется полоноводород:

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. 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[6].

Изотопы

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. Стабильных изотопов не имеет[2]. Наиболее долгоживущие изотопы, 209Po и 208Po имеют периоды полураспада 125 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:

ИзотопНазваниеОбозначениеРадиоактивный ряд
210PoРадий FRaF238U
211PoАктиний C'AcC'235U
212PoТорий C'ThC'232Th
214PoРадий C'RaC'238U
215PoАктиний AAcA235U
216PoТорий AThA232Th
218PoРадий ARaA238U

Получение

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

209Bi + p209Po + n

образуется самый долгоживущий изотоп полония 209Po.

В реакторах с жидкометаллическим носителем в качестве теплоносителя может применяться эвтектика свинец-висмут. Такой реактор, в частности, был установлен на подводной лодке К-27. В активной зоне реактора висмут может переходить в полоний.

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.

Более 95 % мирового производства полония-210 приходится на Россию[7][нет в источнике], однако практически весь он поставляется в США, где используется в основном для производства промышленных и бытовых антистатических ионизаторов воздуха.[нет в источнике]

На 2006 год, по утверждению британского учёного и писателя Джона Эмсли, в год производилось около 100 грамм 210Ро.[8]

Стоимость

По данным британских экспертов, микроскопические дозы полония-210 стоят миллионы долларов США[9]. С другой стороны, согласно утверждению радиохимика, д.х.н. Б.Жуйкова, получаемый из висмута полоний-210 очень дёшев[7]. Согласно данным на 2006 год за производство 9,6 граммов полония-210 заводу «Авангард»[прим. 2] платили порядка 10 миллионов рублей[10], что сопоставимо со стоимостью трития[11]. Однако, американская компания United Nuclear, получающая изотоп из России, на 2006 год продавала образцы по цене $69, утверждая, что для накопления смертельной дозы потребовалось бы более $1 миллиона[12].

Применение

Полоний-210 в сплавах с бериллием и бором применяется для изготовления компактных и очень мощных нейтронных источников, практически не создающих γ-излучения (но 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 надёжны. Например, советский нейтронный источник ВНИ-2 представляет собой латунную ампулу диаметром два и высотой четыре сантиметра, ежесекундно излучающую до 90 миллионов нейтронов[13].

Полоний-210 часто применяется для ионизации газов (в частности, воздуха). В первую очередь ионизация воздуха необходима для борьбы со статическим электричеством (на производстве, при обращении с особо чувствительной аппаратурой)[14]. Например, для прецизионной оптики изготавливаются кисточки удаления пыли. Для окраски автомобилей в гаражах используются пульверизаторы с подачей воздуха, проходящего через антистатический ионизатор с полонием («ионную пушку»)[15]. Другое, уже ушедшее в прошлое применение эффекта ионизации газа — в электродных сплавах автомобильных свечей зажигания для уменьшения напряжения возникновения искры[16].

Важной областью применения полония-210 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 почти исключительно альфа-частицы, а их проникающая способность и длина пробега в плотном веществе минимальны. Например, у советских самоходных аппаратов космической программы «Луноход» для обогрева приборного отсека применялся полониевый обогреватель.

Полоний-210 может послужить в сплаве с лёгким изотопом лития (6Li) веществом, которое способно существенно снизить критическую массу ядерного заряда и послужить своего рода ядерным детонатором. Кроме того, полоний пригоден для создания компактных «грязных бомб» и удобен для скрытной транспортировки, так как практически не испускает гамма-излучения[13]. Изотоп испускает гамма-кванты с энергией 803 кэВ с выходом только 0,001 % на распад[17].

Полоний является стратегическим металлом, должен очень строго учитываться, и его хранение должно быть под контролем государства ввиду угрозы ядерного терроризма.

Токсичность

Полоний-210 чрезвычайно токсичен, радиотоксичен и канцерогенен, имеет период полураспада 138 дней и 9 часов. В 4 триллиона раз токсичнее синильной кислоты. Его удельная активность (166 ТБк/г) настолько велика, что, хотя он излучает только альфа-частицы, брать его руками нельзя, поскольку 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 водоёмах и в воздухе рабочих помещений 11,1⋅10−3 Бк/л и 7,41⋅10−3 Бк/м³. Поэтому работают с полонием-210 только в герметичных боксах.

Положительно заряженные альфа-частицы, излучаемые полонием, не проходят через кожу, однако при попадании полония внутрь организма, — если его проглотить или вдохнуть, — альфа-частицы необратимо разрушают внутренние органы и ткани, что зачастую приводит к гибели организма[18][прим. 3].

По оценке специалистов 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[19].

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.

Случаи отравления полонием-210

Содержание полония в продуктах

Полоний-210 в небольших количествах находится в природе и накапливается табаком[23][24][25], вследствие чего является одним из заметных факторов, который наносит вред здоровью курильщика. Другие природные изотопы полония распадаются очень быстро, поэтому не успевают накапливаться в табаке[26]. «Производители табака обнаружили этот элемент более 40 лет назад, попытки удалить его были безуспешны», — говорится в статье[25] 2008 года исследователей из американского Стэнфордского университета и клиники Майо в Рочестере[27].

Примечания

Комментарии
  1. Во время открытия полония Польши как государства не существовало: будущая страна была поделена между Россией, Австрией и Германией
  2. Российский завод, расположенный вблизи города Саров, имеющий военный ядерный реактор
  3. Отравление полонием трудно обнаружить, поскольку гамма-излучение, определяемое счетчиком Гейгера отсутствует. Для идентификации полония требуется специальное оборудование и сложные методы («Дело Литвиненко: смертельный след полония»,Би-Би-Си, 28 июля 2015)
Сноски
  1. 1 2 3 Polonium: physical properties (англ.). WebElements. Проверено 28 августа 2013.
  2. 1 2 3 4 Глав. ред.: Н.С. Зефиров. Химическая энциклопедия / Н.С. Зефиров. — Москва: Большая Российская Энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 53. — 639 с. — (5 томов). 20 000 экз. ISBN 5852700924.
  3. 1 2 Полоний — статья из Большой советской энциклопедии. 
  4. E. Rutherford. Radioactive Substances and Their Radiations. — Лондон: Forgotten Books. — С. 20. — 699 с. ISBN 1451001983, 9781451001983.
  5. Манолов К., Тютюнник В. Биография атома. Атом — от Кембриджа до Хиросимы. — Переработанный пер. с болг.. М.: Мир, 1984. — С. 26. — 246 с.
  6. Игорь Иванов. Разгадана загадка полония 1 (12.07.07). — «Вычисления, проведенные чешскими исследователями, дали ответ на вопрос, давно мучивший физиков: почему полоний предпочитает кубическую кристаллическую решетку?». Проверено 4 мая 2010. Архивировано 22 августа 2011 года.
  7. 1 2 Зачем был нужен полоний?, «Троицкий вариант», 10 февраля 2015 года.
  8. Q&A: Polonium-210, Royal Society of Chemistry, 27 November 2006
  9. «Дело Литвиненко: Россия причастна „так или иначе“», Би-Би-Си, 31 июля 2015
  10. Когда полоний призвали на службу, Российская газета, 31 июля 2015 года
  11. Is fusion power really viable?, Би-Би-Си, 5 марта 2010
  12. Человек, пораженный полонием-210, не может оставлять после себя следы, РИАНОВОСТИ, 11 декабря 2006 г.
  13. 1 2 Красивая версия "самоубийства" Литвиненко вследствие криворукости. www.stringer.ru (28 ноября 2006). — «Грязная» бомба версия от «РБК», 28.11.2006. Проверено 2 марта 2012. Архивировано 22 июня 2012 года.
  14. Защита от статического электричества. Устройства электробезопасности. Электроэнергетика. Проверено 9 августа 2013. Архивировано 13 августа 2013 года.
  15. College breaches radioactive regulations.
  16. J. H. Dillon. Polonium Alloy for Spark Plug Electrodes (англ.). Journal of Applied Physics (16 January 1940). Проверено 9 августа 2013. Архивировано 13 августа 2013 года.
  17. Борис Жуйков. Зачем был нужен полоний?. Газета «Троицкий вариант — Наука» (10.02.2015). Проверено 15 февраля 2015.
  18. «Дело Литвиненко: смертельный след полония»,Би-Би-Си, 28 июля 2015
  19. John Harrison, Rich Leggett, David Lloyd, Alan Phipps, Bobby Scott. Polonium-210 as a poison (англ.). Journal of Radiological Protection (6 March 2007). Проверено 9 августа 2013. Архивировано 13 августа 2013 года.
  20. Останки Ясира Арафата извлекли из мавзолея. Лента.Ру (27 ноября 2012). Проверено 9 августа 2013. Архивировано 13 августа 2013 года.
  21. Экспертиза подтвердила, что Арафата отравили полонием. РИА Новости (6.11.2013). Проверено 8 ноября 2013.
  22. Российские медики: Арафат умер свой смертью (26 декабря 2013).
  23. Tobacco Smoke / EPA Radiation Protection (англ.): «tobacco leaves used in making cigarettes contain radioactive material, particularly lead-210 and polonium-210.»
  24. Tso T. C., Harley N., Alexander L. T. Source of Lead-210 and Polonium-210 in Tobacco (англ.) // Science. — 1966. Vol. 153, iss. 3738. P. 880—882. DOI:10.1126/science.153.3738.880.
  25. 1 2 Muggli Monique E., Ebbert Jon O., Robertson Channing, Hurt Richard D. Waking a Sleeping Giant: The Tobacco Industry’s Response to the Polonium-210 Issue (англ.) // American Journal of Public Health. — 2008. — September (vol. 98, no. 9). P. 1643—1650. DOI:10.2105/AJPH.2007.130963.
  26. Полоний-210 в табачном дыме
  27. Табак содержит радиоактивный полоний-210. РИА Новости (29 августа 2008). Проверено 9 августа 2013. Архивировано 13 августа 2013 года.

Ссылки

Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".

Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.

Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .




Текст в блоке "Читать" взят с сайта "Википедия" и доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия.

Другой контент может иметь иную лицензию. Перед использованием материалов сайта WikiSort.ru внимательно изучите правила лицензирования конкретных элементов наполнения сайта.

2019-2024
WikiSort.ru - проект по пересортировке и дополнению контента Википедии