Polonijs (Po) ir ļoti rets un ļoti gaistošs radioaktīvs metāls. Pirms Polijas un Francijas fiziķes Marijas Kirī atklāšanas par poloniju 1898. gadā urāns un torijs bija vienīgie zināmie radioaktīvie elementi. Kērija pēc savas dzimtenes Polijas nosaukusi poloniju.
Polonijs cilvēkiem ir maz noderīgs, izņemot dažus draudīgus lietojumus: Tas tika izmantots kā sprūda avots pirmajā atombumbā un ir arī aizdomas par indi pāris augsta profila nāves gadījumos.
Komerciālos nolūkos poloniju laiku pa laikam izmanto, lai no fotofilmām noņemtu statisko elektrību mašīnās vai putekļus. To var izmantot arī kā vieglu siltuma avotu termoelektriskajai jaudai kosmosa pavadoņos.
Klasifikācija
Polonijs atrodas 16. grupā un 6. periodā elementu periodiskajā tabulā. Saskaņā ar Karaliskās ķīmijas biedrības datiem, tas tiek klasificēts kā metāls, jo polonija elektriskā vadītspēja samazinās, paaugstinoties tā temperatūrai.
Šis elements ir smagākais halkogēnu metāls, elementu grupa, kas pazīstama arī kā “skābekļa saime”. Visi halogēni ir atrodami vara rūdās. Pie citiem halogēna grupas elementiem pieder skābeklis, sērs, selēns un telūrs.
Ir zināmi 33 polonija izotopi (tā paša elementa atomi ar atšķirīgu neitronu skaitu) un visi ir radioaktīvi. Šī elementa radioaktīvā nestabilitāte padara to par piemērotu kandidātu izmantošanai atombumbās.
Fiziskās īpašības
- Atomu skaits (protonu skaits kodolā): 84
- Atomu simbols (uz elementu periodiskās tabulas): Po
- Atomsvars (vidējā atoma masa): 209
- Blīvums: 9,32 grami uz kubikcentimetru
- Fāze istabas temperatūrā: cieta
- Kušanas temperatūra: 489,2 grādi pēc Fārenheita (254 grādi pēc Celsija)
- Viršanas punkts: 1,763,6 grādi F (962 grādi C)
- Visizplatītākais izotops: Po-210, kura pussabrukšanas periods ir tikai 138 dienas
Atklājums
Kad Kirija un viņas vīrs Pjērs Kirī atklāja poloniju, viņi meklēja radioaktivitātes avotu dabiski sastopamā urānā bagātīgā rūdā, ko sauc par piblendende.
Viņi abi pamanīja, ka nerafinētais piķis ir radioaktīvāks nekā urāns, kas no tā bija atdalīts. Viņi sprieda, ka sakārtotajā kauliņā jābūt vismaz vienam citam radioaktīvam elementam.
Curies iegādājās kravas no pikseļa, lai viņi varētu ķīmiski atdalīt minerālu savienojumus. Pēc mēnešiem ilgas rūpīgas darba viņi beidzot izolēja radioaktīvo elementu: vielu, kas ir 400 reizes vairāk radioaktīva nekā urāns, saskaņā ar Starptautiskās tīras un lietišķās ķīmijas savienības (IUPAC) datiem.
Polonija ieguve bija izaicinoša, jo bija tik mazs daudzums; 1 tonna urāna rūdas satur tikai apmēram 100 mikrogramus (0,0001 gramu) polonija.
Neskatoties uz to, karijiem izdevās izvilkt izotopu, kuru mēs tagad pazīstam kā poloniju-209, saskaņā ar Karaliskās ķīmijas biedrības datiem.
Avoti
Po-210 pēdas ir atrodamas augsnē un gaisā. Piemēram, Po-210 tiek ražots radona-222 gāzes sabrukšanas laikā, kas rodas sabrukšanas rādija rezultātā. Rādijs savukārt ir urāna sabrukšanas produkts, kas atrodas gandrīz visos iežos un augsnē, kas veidojas no iežiem.
Ķērpji spēj absorbēt poloniju tieši no atmosfēras. Ziemeļu apgabalos cilvēkiem, kas ēd ziemeļbriežus, asinīs var būt augstāka polonija koncentrācija, jo ziemeļbrieži ēd ķērpjus, ziņo Smithsonian.com.
Polonijs tiek uzskatīts par retu dabisku elementu. Lai arī tas ir atrodams urāna rūdās, tas nav ekonomiski izdevīgi, jo vienā tonnā (0,9 metriskās tonnas) urāna rūdas ir tikai aptuveni 100 mikrogrami polonija, saskaņā ar Jefferson Lab.
Tā vietā poloniju iegūst, bombardējot bismutu-209 (stabilu izotopu) ar neitroniem kodolreaktorā. Tas rada radioaktīvu bismutu-210, kas pēc tam, kad to sauc par beta sabrukšanu, sadalās polonijā, saskaņā ar Karaliskās ķīmijas biedrības datiem.
Amerikas Savienoto Valstu Kodolregulēšanas komisija lēš, ka katru gadu visā pasaulē tiek ražoti tikai aptuveni 100 grami (3,5 unces) polonija-210.
Komerciālai izmantošanai
Sakarā ar augsto radioaktivitāti polonijam ir maz komerciālu pielietojumu. Starp ierobežotajiem elementa izmantošanas veidiem ir statiskās elektrības novēršana mašīnās un putekļu noņemšana no fotofilmām. Abos gadījumos polonijs ir rūpīgi jāaizzīmogo, lai aizsargātu lietotāju.
Elements tiek izmantots arī kā viegls siltuma avots termoelektriskajai jaudai satelītos un citos kosmosa kuģos. Tas ir tāpēc, ka polonijs strauji sadalās, un līdz ar to siltums izdalās lielu daudzumu enerģijas. Saskaņā ar Karaliskās ķīmijas biedrības datiem tikai viens grams polonija sasniegs 500 grādus (932 grādus F) temperatūru, jo tas noārdās.
Atombumba
Otrā pasaules kara vidū armijas inženieru korpuss sāka organizēt Manhetenas inženieru rajonu - slepeno pētījumu un attīstības programmu, kas galu galā ražos pasaulē pirmos kodolieročus.
Pirms 1940. gadiem nebija iemesla izolēt poloniju tīrā veidā vai ražot to ievērojamā daudzumā, jo tam nebija zināms pielietojums un par to bija zināms ļoti maz. Bet rajona inženieri sāka pētīt poloniju un secināja, ka elements ir svarīga viņu kodolieroča sastāvdaļa.
Saskaņā ar Atomiskā mantojuma fonda datiem bumbiņas ierosinātājs bija polonija un berilija, vēl viena reta elementa, kombinācija.
Pēc kara polonija izpētes projekts tika nodots Mound Laboratory Miamisburgā, Ohaio štatā. 1949. gadā pabeigtā Mound Lab bija pirmā pastāvīgā Atomenerģijas komisijas iekārta kodolieroču izstrādei.
Saindēšanās
Polonijs ir toksisks cilvēkiem, pat ļoti mazā daudzumā.
Pirmais cilvēks, kurš mira no saindēšanās ar poloniju, iespējams, bija Marijas Kirī meita Irēne Joliota-Kirī. 1946. gadā uz viņas laboratorijas stenda eksplodēja polonija kapsula, kas, iespējams, bija iemesls tam, ka viņa saslima ar leikēmiju un nomira 10 gadus vēlāk, saskaņā ar Smithsonian.com.
Saindēšanās ar poloniju nogalināja arī bijušo krievu spiegu Aleksandru Ļitviņenko, kurš 2006. gadā dzīvoja Londonā pēc politiskā patvēruma pieprasīšanas.
Saindēšanās tika turēta arī aizdomās par 2004. gada palestīniešu līdera Jasera Arafata nāvi, jo viņa drēbēs tika atklāts pārsteidzoši augsts polonija-210 līmenis, raksta The Wall Street Journal.
2011. gada pētījumā, kas publicēts žurnālā Nicotine & Tobacco Research, atklājās, ka tabakas uzņēmumi ir zinājuši, ka cigaretēs un citos tabaku saturošos izstrādājumos ir zems polonija līmenis. Pētījuma autori aprēķināja, ka cigarešu polonija radioaktivitāte ir izraisījusi līdz 138 nāves gadījumiem uz katriem 1000 smēķētājiem 25 gadu laikā.
Citi pētījumi liecina, ka smēķētāju ribās ir atrasts divreiz vairāk polonija nekā nesmēķētāju ribās, liecina ASV Nacionālā veselības institūta toksikoloģijas datu tīkls.
Papildu informācija:
