Полоний

Полоний это радиоактивный химический элемент, имеет формулу Po, образуется при превращении радия и урана.

Это редкий природный элемент и высокорадиоактивный металл без стабильных изотопов, он был открыт в 1898 году Марией Склодовской Кюри и Пьером Кюри.

Он чрезвычайно токсичен даже в небольших количествах и называется идеальным ядом.

Что такое полоний

(Polonium; от лат. Polonia— Польша), Ро — радиоактивный химический элемент относится к группе 16 и периоду 6 в периодической таблице элементов (устаревшая VI группы периодической системы элементов).

Атомный номер 84, атомная масса дописать наиболее долгоживущего изотопа 209.

Мягкий металл серого цвета. Наиболее характерная степень окисления + 4; известны также степени окисления — 2, + 2 и + 6. Стабильные изотопы неизвестны.

Полоний существует в двух модификациях: низкотемпературной альфа-форме с простой кубической решеткой и бета-форме с простой ромбоэдрической решеткой.

Фазовое превращение происходит при т-ре около 36° С.

Плотность металлического альфа-полония (т-ра 20° С) 9,196 г/см³ t_пл 254° С; t_кип 962° С.

Температурный коэфф. линейного расширения (от —196 до + 30° С) 2,3 х 10^-5 град^-1; удельное электрическое сопротивление (т-ра 0° С) альфа-полония 42± 10мком х см.

Соединения полония с установленным составом: трех-, дву- и моноокись, тетра- и дигалогениды, моносульфид, основные нитрат и сульфат, карбонат, хромат, йодат, фосфат и др.

Полоний сильно токсичен. Предельно допустимое содержание его в воздухе 4 х 10^—11 мг/м³. Работы с ним проводят в герметических боксах со спец. фильтрационной системой.

Физические свойства

Полоний — металл серебристо-белого цвета, существующий в двух аллотропных модификациях, переход из одной в другую совершается при 36° С.

Однако из-за собственной радиоактивности полоний уже при комнатной температуре находится в высокотемпературном режиме.

Температура металлического полония всегда выше окружающей среды из-за теплоты, выделяемой при торможении α-излучения, в самой массе полония.

Слой воздуха на металле светится голубоватым светом, под действием его излучения светится и ампула и сам металл.

Выделяющееся количество теплоты так велико, что образец полония способен даже расплавиться.

Полная электронная формула атома полония в порядке возрастания энергий орбиталей:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁴

Сокращенная электронная конфигурация Po:

[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁴

Химические свойства полония

Легкоплавкость он похож на свинец и висмут, по электрохимическому поведению — на благородные металлы .

Достаточно хорошо изучены многочисленные соединения полония от простого оксида РоО₂ до сложных комплексных соединений.

При нагревании полоний образует твердый, легко возгоняющийся оксид РоО₂.

Он может быть окислителем, восстанавливаясь до Ро, а при растворении в воде дает основание:

РоО₃ + 2Н₂О = Ро(ОН)₄

С галогенводородными кислотами дает соль:

PoO₂ + 4HCI = PоCI₄ + Н₂О

С кислотами, особенно окисляющими, полоний реагирует как типичный металл:

Ро + 8HNO₃ = Рo(NO₃)₄ + 4NO₂ + 4H₂O

Соединение полония с водородом Н₂Ро неустойчиво. В отличие от теллура полоний способен входить в состав значительного числа комплексных анионов типа [PoI₆]² ˉ

Изотопы

Из 27 радиоактивных изотопов наиболее долгоживущие — изотопы ²⁰⁹Ро, ²⁰⁸Ро и ²¹⁰Ро с периодами полураспада соответственно 42 года, 2,9 года и 138,4 дней.

Изотопы ²⁰⁹Ро и ²⁰⁸Ро практически не используются, поскольку образуются в ничтожных количествах при бомбардировке висмута протонами или дейтронами.

Наиболее доступный изотоп ²¹⁰Ро, образующийся при распаде радия, открыт польским химиком и физиком М. Склодовской-Кюри при изучении радиоактивности урановых минералов.

Равновесное содержание изотопа ²¹⁰Ро в радии 0,02%. Содержание полония в земной коре 3^-10 14%.

Характеристика элемента

Полоний обладает особыми качествами, обусловленными его радиоактивностью. Он образуется в результате превращений урана, радия и является их дочерним элементом.

Наибольший интерес представляет изотоп ²¹⁰Ро, который легко может быть получен в чистом виде и имеет значительный период полураспада (Т½ = 138 дня).

У полония отсутствуют продукты распада, а радиоактивность его, хотя и интенсивная, состоит только из α -излучения.

Полоний — более благородный металл, чем серебро, поэтому он может быть вытеснен серебром из раствора. По химическому поведению Ро напоминает Bi и Те.

Аналогия между полонием, теллуром и висмутом была установлена еще в 1903 г.

История

В. Марквальд погрузил в солянокислый раствор, где находились остатки от переработки урановой руды, чистую пластинку из висмута.

На пластинке оказалось какое-то вещество. Оно было радиоактивным. Реакция этого вещества были похожи на теллур и Марквальд решил назвать его «радиотеллур».

Однако, когда определили период полураспада (основную характеристику любого радиоактивного элемента), то оказалось, что на пластинке вместе с висмутом находился полоний.

Первооткрыватели полония Пьер и Мария Кюри, естественно, не знали о коварстве этого обнаруженного ими элемента.

До сих пор страницы записной книжки Марин Кюри настолько радиоактивны, что засвечивают фотопленку, завернутую в светонепроницаемую бумагу.

Получение полония

Промышленными «месторождениями» полония являются заводы по переработке урановой руды и атомные реакторы. В последних путем облучения висмута можно получить значительные количества ²¹ºРо.

В лаборатории металлический полонии получают, пропуская ток через водный раствор, содержащий ионы полония.

Он осаждается на катоде, в качестве которого лучше взять золотую фольгу, чтобы легче было отделить полоний.

Дело в том, что он сильно адсорбируется, например, чтобы удалить его с платиновой фольги, надо ее долго нагревать при 1000° С.

Так же трудно удалить этот металл с химической посуды и приборов. Все это требует специальных мер предосторожности и защиты, так как α-излучение полонии ионизирует воздух, вещества к растворы.

Получение полония облучением висмута

Миллиграммовые количества полоний получают, облучая висмут нейтронами.

Основные методы отделения вещества от висмута заключаются в растворении облученного висмута в к-те и восстановлении полония до элементарного состояния.

Очищают вакуумной сублимацией.

Применение полония

Полоний применяют как источник тепла в термоэлектрических генераторах тока.

Сплавы с бериллием используют для изготовления нейтронных источников с низкой гамма-активностью.

Обращение с полонием требует особой осторожности, так как полоний способен довольно легко проникать сквозь кожные покровы.

Работают с полонием лишь в, герметических боксах, так как, кроме всего, он способен переходить в аэрозольное состояние и воздух становится опасным .

Тепловыделение полония нашло применение для создания атомных обогревателей в системах космических аппаратов.

Полониевая атомная печка советского «Лунохода-2» поддерживала необходимую температуру в приборном отсеке в течение нескольких месяцев, в то время как за бортом было —130° С.

Включение полония в сплавы для изготовления свечей внутреннего сгорания облегчает зажигание сгорания облегчает зажигание топлива при запуске двигателей в холодном состоянии.

С помощью полония создаются источники нейтронного излучения.

Для этого его сплавляют с элементом, способным поглощать о-излучение, испускаемое полонием, а взамен создавать поток нейтронов. Таким элементом является, например, бериллий.

Сам полоний используется как α-излучатель при изучении действия этих лучей на жидкости и организмы.

Интересные факты о полонии?

1. Его химические свойства аналогичны свойствам висмута и теллура. (Полоний-самый тяжелый металл из халькогенов, также известный как «кислородное семейство».)
2. В нем нет стабильных изотопов. (Период полураспада Po-210 составляет всего 138 дней).
3. Это радиоактивный полуметалл, содержащийся в урановых рудах. Он используется в некоторых устройствах для устранения статического электричества в таких процессах, как производство листового пластика, прокатной бумаги и т.д.
4. Производство листовых пластмасс и прядение синтетических волокон.
5. Он испускает альфа-частицы после распада.
6. Он классифицируется как металл, потому что электропроводность полония уменьшается с повышением его температуры.
7. Если полоний 210 попадает внутрь организма через вдыхание или проглатывание, результаты могут быть смертельными.
8. У курильщиков табака содержание полония-210 больше, чем у некурящих, потому что курение вызывает его накопление в легких.

Интересный факт

Уран и торий были единственными известными радиоактивными элементами до того, как польско-французский физик Мария Кюри открыла полоний в 1898 году.

Кюри назвала полоний в честь своей родины, Польши. Польша в то время не была независимой страной и управлялась разделом Германии, России и Австро-Венгрии.

В надежде назвать элемент в честь своей родной земли, мадам Кюри сделала это, чтобы подчеркнуть его несамостоятельность.

Полоний был первым элементом, который был назван в связи с политическими разногласиями.

Часто задаваемые вопросы ответы о полонии?

Напишите об использовании полония?

Полоний используется в:

Атомная бомба: Комбинация полония и бериллия действует как инициатор бомбы.

Благодаря своей высокой радиоактивности полоний имеет коммерческое применение, он используется в качестве легкого источника тепла для термоэлектрической энергии на спутниках и других космических аппаратах.

Благодаря альфа-излучению 1 грамм полония может приобрести температуру до 500°C. Благодаря этому свойству полония он является полезным источником тепла для космической техники.

(Концентрация Po-210 в воде измеряется pCi/л, пикокурий — это единица измерения радиоактивности в воздухе и воде, а пикокурий составляет одну миллионную или триллионную часть кюри).

Как производится полоний?

Полоний-210 присутствует в очень небольших количествах в почве и в атмосфере, но в естественных условиях он не встречается в смертельных концентрациях.

Он может быть изготовлен в ядерном реакторе путем бомбардировки изотопа висмут-209 нейтроном.

Что опаснее Цианистый водород или Полоний?

Оба они одинаково токсичны, HCN является острым токсином и приведет к мгновенной смерти.

В то время как радиоактивные изотопы полония убьют в течение нескольких дней или недель после радиационного отравления.