Polonium (Po) je velmi vzácný a vysoce těkavý radioaktivní kov. Před polsko-francouzským fyzikem objevem polonia v roce 1898 Marie Curie byly jediným známým radioaktivním prvkem uran a thorium. Curie pojmenovala polonium po své vlasti v Polsku.
Polonium je pro člověka málo užitečné, s výjimkou některých hrozivých aplikací: Byl použit jako spouštěč v první atomové bombě a je také podezřelým jedem v několika vysoce významných úmrtích.
V komerčních aplikacích se polonium příležitostně používá k odstranění statické elektřiny ze strojů nebo prachu z fotografického filmu. Může být také použit jako lehký zdroj tepla pro termoelektrickou energii ve vesmírných družicích.
Klasifikace
Polonium se nachází ve skupině 16 a období 6 v periodické tabulce prvků. Podle Královské společnosti chemie se klasifikuje jako kov, protože elektrická vodivost pónium klesá s rostoucí teplotou.
Prvek je nejtěžším kovem chalkogenů, skupinou prvků známou také jako „kyslíková rodina“. Všechny chalkogeny se nacházejí v měděných rudách. Mezi další prvky ve skupině chalkogenu patří kyslík, síra, selen a tellur.
Existuje 33 známých izotopů (atomů stejného prvku s různým počtem neutronů) polonia a všechny jsou radioaktivní. Radioaktivní nestabilita tohoto prvku je tím, co z něj činí vhodný kandidát pro použití v atomových bombách.
Fyzikální vlastnosti
- Atomové číslo (počet protonů v jádru): 84
- Atomový symbol (v periodické tabulce prvků): Po
- Atomová hmotnost (průměrná hmotnost atomu): 209
- Hustota: 9,32 gramů na krychlový centimetr
- Fáze při pokojové teplotě: pevná látka
- Bod tání: 489,2 ° Fahrenheita (254 ° C)
- Bod varu: 1 763,6 ° F (962 ° C)
- Nejběžnější izotop: Po-210, který má poločas rozpadu pouze 138 dnů
Objev
Když Curie a její manžel Pierre Curie objevili polonium, hledali zdroj radioaktivity v přirozeně se vyskytující rudě bohaté na uran zvané pitchblende.
Oba si všimli, že nerafinovaná smola byla radioaktivnější než uran, který byl od ní oddělen. Usoudili tedy, že smola musí mít alespoň jeden další radioaktivní prvek.
Curies koupil spoustu pitchblende, aby mohli chemicky oddělit sloučeniny v minerálech. Po měsících pečlivé práce konečně izolovali radioaktivní prvek: látku 400krát radioaktivnější než uran, podle Mezinárodní unie čisté a aplikované chemie (IUPAC).
Vytěžování polonia bylo náročné, protože tam bylo takové nepatrné množství; 1 tuna uranové rudy obsahuje pouze asi 100 mikrogramů (0,0001 g) polonia.
Podle Královské společnosti chemie však Curies dokázali vytáhnout izotop, který dnes známe jako polonium-209.
Zdroje
Stopy Po-210 lze nalézt v půdě i ve vzduchu. Například, Po-210 je produkován během rozpadu plynu radonu-222, který je výsledkem rozpadajícího se radia. Radium je zase produktem rozkladu uranu, který se vyskytuje téměř ve všech horninách a půdě vytvořené z hornin.
Lišejníky jsou schopny absorbovat polonium přímo z atmosféry. V severních oblastech mohou lidé, kteří jedí sobi, mít ve své krvi vyšší koncentraci polonia, protože sobi jedí lišejníky, podle Smithsonian.com.
Polonium je považováno za vzácný přírodní prvek. Ačkoli se vyskytuje v uranových rudách, není ekonomicky výhodné těžit, protože podle Jeffersonovy laboratoře existuje jen asi 100 mikrogramů polonia v 1 tuně (0,9 metrických tun) uranové rudy.
Místo toho je polonium získáno bombardováním bismutu-209 (stabilní izotop) neutrony v jaderném reaktoru. Tím se podle Královské společnosti chemie vytváří radioaktivní bizmut-210, který se poté rozpadá na polonium procesem nazývaným beta rozpad.
Komise pro jadernou regulaci Spojených států odhaduje, že ročně se na celém světě vyprodukuje pouze asi 100 gramů (3,5 unce) polonium-210.
Komerční využití
Díky své vysoké radioaktivitě má polonium jen málo komerčních aplikací. Mezi omezené použití prvku patří eliminace statické elektřiny ve strojích a odstraňování prachu z fotografického filmu. V obou aplikacích musí být polonium důkladně utěsněno, aby bylo chráněno uživatele.
Tento prvek se také používá jako lehký zdroj tepla pro termoelektrickou energii v satelitech a jiných kosmických lodích. Je to proto, že polonium se rychle rozkládá a jako takové uvolňuje velké množství energie ve formě tepla. Podle Královské společnosti chemie dosáhne pouze degradace jednoho gramu polonia teplotu 500 stupňů C (932 stupňů F).
Atomová bomba
V polovině druhé světové války začalo Armádní sbor inženýrů organizovat Manhattan Engineer District, přísně tajný výzkumný a vývojový program, který by nakonec produkoval první jaderné zbraně na světě.
Před čtyřicátými léty nebyl žádný důvod izolovat polonium v jeho čisté formě nebo ho produkovat v jakémkoli podstatném množství, protože pro něj neexistovalo žádné známé použití a bylo o něm známo jen velmi málo. Ale inženýři okresu začali studovat polonium a zjistili, že prvek je důležitou součástí jejich jaderné zbraně.
Podle Nadace atomového dědictví fungovala jako iniciátor bomby kombinace polonia a berylia, což je další vzácný prvek.
Po válce byl výzkumný projekt polonium převeden do Mound Laboratory v Miamisburgu v Ohiu. Mound Lab, který byl dokončen v roce 1949, byl prvním stálým zařízením Komise pro atomovou energii pro vývoj jaderných zbraní.
Otrava
Polonium je pro člověka toxické, a to i ve velmi malém množství.
První osoba, která zemřela na otravu poloniem, mohla být dcera Marie Curie Irène Joliot-Curie. V roce 1946 na její laboratorní lavici explodovala polonium kapsle, což mohlo být důvodem, proč se nakazila leukémií, a podle Smithsonian.com zemřela o 10 let později.
Otrava Poloniem také zabila Alexandra Litvinenka, bývalého ruského špiona, který žil v Londýně v roce 2006 poté, co požádal o politický azyl.
Otrava byla také podezřelá v roce 2004 smrti palestinského vůdce Yassera Arafata, jak překvapivě vysoké úrovně polonium-210 byly detekovány na jeho oblečení, podle Wall Street Journal.
Studie z roku 2011 zveřejněná v časopise Nicotine & Tobacco Research zjistila, že tabákové společnosti si byly vědomy toho, že cigarety a další výrobky obsahující tabák obsahují nízkou hladinu polonia. Autoři studie vypočítali, že radioaktivita z polonia v cigaretách způsobuje až 138 úmrtí na každých 1 000 kuřáků v období 25 let.
Jiný výzkum ukázal, že podle žehlicího systému toxikologie dat Národního institutu zdravotnictví USA je v žeber kuřáků než u kuřáků nalezeno dvakrát tolik polonia.
Další čtení:
