Polonium 210: ημίσεια ζωή. Γιατί χρησιμοποιείται το πολόνιο 210;

Το Polonium-210 προκαλεί πολύ σαφή συσχέτιση με την ακτινοβολία. Και αυτό δεν είναι μάταιο, γιατί είναι εξαιρετικά επικίνδυνο.

Ιστορία της ανακάλυψης

Η ύπαρξή του προβλεπόταν το 1889 από τον Mendeleev, όταν δημιούργησε το διάσημο περιοδικό του τραπέζι. Στην πράξη, αυτό το στοιχείο υπό τον αριθμό 84 αποκτήθηκε εννέα χρόνια αργότερα από τις προσπάθειες του ζευγαριού Curie, που μελέτησε το φαινόμενο της ακτινοβολίας. Η Μαρία Sklodowska-Curie προσπάθησε να ανακαλύψει την αιτία της ισχυρής ακτινοβολίας που προέρχεται από μερικά ορυκτά και συνεπώς άρχισε να δουλεύει με διάφορα δείγματα πετρωμάτων, να τα επεξεργάζεται με όλους τους διαθέσιμους τρόπους, να χωρίζει σε κλάσματα και να απορρίπτει περιττά. Ως αποτέλεσμα, έλαβε μια νέα ουσία, η οποία έγινε ανάλογο του βισμούθιου και του τρίτου ανοικτού ραδιενεργού στοιχείου μετά το ουράνιο και το θόριο.

Παρά τα επιτυχή αποτελέσματα του πειράματος, η Μαρία δεν βιάστηκε να μιλήσει για τα ευρήματά της. Η φασματική ανάλυση, που διεξήχθη από έναν συνάδελφο του ζευγαριού Curie, δεν έδωσε επίσης κανένα λόγο για να μιλήσουμε για την ανακάλυψη ενός νέου στοιχείου. Παρ 'όλα αυτά, σε μια έκθεση στη συνεδρίαση της Ακαδημίας Επιστημών του Παρισιού τον Ιούλιο του 1898, οι σύζυγοι ανέφεραν την υποτιθέμενη παραλαβή μιας ουσίας που παρουσίαζε τις ιδιότητες του μετάλλου και πρότεινε να την ονομάσουμε polonium προς τιμήν της Πολωνίας, της πατρίδας της Μαρίας. Αυτή ήταν η πρώτη και μόνη στην ιστορία της υπόθεσης, όταν ένα στοιχείο που δεν είχε ακόμη προσδιοριστεί είχε ήδη κατονομαστεί. Λοιπόν, το πρώτο δείγμα εμφανίστηκε μόνο το 1910.

Φυσικές και χημικές ιδιότητες

Το Polonium είναι ένα σχετικά μαλακό ασήμι-λευκό μέταλλο. Είναι τόσο ραδιενεργό που ανάβει στο σκοτάδι και συνεχώς θερμαίνεται. Ταυτόχρονα, το σημείο τήξης του είναι ελαφρώς υψηλότερο από αυτό του κασσίτερου - μόνο 254 βαθμούς Κελσίου. Το μέταλλο οξειδώνεται πολύ γρήγορα στον αέρα. Σε χαμηλές θερμοκρασίες σχηματίζει ένα μονατομικό απλό κυβικό πλέγμα κρυστάλλων.

Σύμφωνα με τις χημικές του ιδιότητες, το πολόνιο είναι πολύ κοντά στο ανάλογο του - τελλούριο. Επιπλέον, το υψηλό επίπεδο ακτινοβολίας έχει μεγάλη επίδραση στη φύση των ενώσεών της. Έτσι, οι αντιδράσεις που αφορούν το πολώνιο μπορεί να είναι πολύ θεαματικές και ενδιαφέρουσες, αν και αρκετά επικίνδυνες από την άποψη των οφελών για την υγεία.

Ισότοπα

Συνολικά, η επιστήμη σήμερα γνωρίζει 27 (σύμφωνα με άλλες πηγές - 33) μορφές polonium. Κανένα από αυτά δεν είναι σταθερό και όλα είναι ραδιενεργά. Το βαρύτερο από τα ισότοπα (με αριθμούς από 210 έως 218) βρίσκεται σε μικρές ποσότητες στη φύση, τα υπόλοιπα μπορούν να ληφθούν μόνο με τεχνητά μέσα.

Το ραδιενεργό πολόνιο-210 είναι η μεγαλύτερη διάρκεια ζωής των φυσικών μορφών. Περιέχεται σε μικρή ποσότητα σε μεταλλεύματα ρουμ-ουρανίου και σχηματίζεται από μια αλυσίδα αντιδράσεων που αρχίζει με U-238 και διαρκεί περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, αν μιλάμε για τον χρόνο ημιζωής.

Λήψη

Σε 1 τόννο μεταλλεύματος ουρανίου υπάρχει ισότοπο polonium-210 σε ποσότητα ίση με περίπου 100 μικρογραμμάρια. Μπορούν να εντοπιστούν κατά την επεξεργασία των βιομηχανικών αποβλήτων, αλλά για να αποκτήσουν έναν περισσότερο ή λιγότερο σημαντικό όγκο του στοιχείου θα πρέπει να χειριστεί ένα τεράστιο ποσό υλικού. Μια πολύ απλούστερη και πιο αποτελεσματική μέθοδος είναι η σύνθεση με ακτινοβόληση νετρονίων φυσικού βισμούθιου σε πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Ως αποτέλεσμα, μετά από κάποιες άλλες διαδικασίες, λαμβάνεται το πολόνιο-210. Τα ισότοπα 208 και 209 μπορούν επίσης να ληφθούν με ακτινοβολία βισμούθου ή μολύβδου με επιταχυνόμενες δέσμες σωματιδίων άλφα, πρωτονίων ή δεύτερων.

Ραδιενέργεια

Το Polonium-210, όπως και άλλα ισότοπα, είναι άλφα εκπομποί. Η βαρύτερη ομάδα εκπέμπει επίσης ακτίνες γάμμα. Παρά το γεγονός ότι το ισότοπο 210 είναι η πηγή μόνο των σωματιδίων άλφα, είναι αρκετά επικίνδυνο, δεν μπορεί να ληφθεί με το χέρι και ακόμη πολύ κοντά, επειδή όταν θερμαίνεται, περνά σε κατάσταση αερολύματος. Είναι επίσης εξαιρετικά επικίνδυνο να πάρετε polonium μέσα με αναπνοή ή φαγητό. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η εργασία με την ουσία αυτή πραγματοποιείται σε ειδικά σφραγισμένα κουτιά. Περιέργως, αυτό το στοιχείο βρέθηκε πριν από περίπου μισό αιώνα σε φύλλα καπνού. Η περίοδος αποσύνθεσης του polonium-210 σε σύγκριση με άλλα ισότοπα είναι αρκετά μεγάλη και συνεπώς μπορεί να συσσωρευτεί στο φυτό και να βλάψει την υγεία του καπνιστή ακόμη περισσότερο. Ωστόσο, οι τυχόν προσπάθειες εξαγωγής αυτής της ουσίας από τον καπνό ήταν ανεπιτυχείς.

Κίνδυνος

Δεδομένου ότι το polonium-210 εκπέμπει μόνο σωματίδια άλφα, παρατηρώντας ορισμένες προφυλάξεις, δεν πρέπει να φοβάστε να εργαστείτε μαζί του. Η περιοχή αυτών των κυμάτων σπάνια υπερβαίνει τις δωδεκάδες εκατοστά, επιπλέον, συνήθως δεν μπορούν να διεισδύσουν στο δέρμα.

Ωστόσο, όταν βρεθεί μέσα στο σώμα, τον κάνουν πολύ κακό. Εάν εισέλθει στο αίμα, γρήγορα εξαπλώνεται μέσω όλων των ιστών - σε λίγα λεπτά η παρουσία του μπορεί να παρατηρηθεί σε όλα τα όργανα. Πρώτα απ 'όλα, είναι παρούσα στα νεφρά και το συκώτι, αλλά γενικά κατανέμεται αρκετά ομοιόμορφα, γεγονός που εξηγεί το υψηλό γενικό επιζήμιο αποτέλεσμα του.

Η τοξικότητα του πολονίου είναι τόσο μεγάλη που ακόμη και μικρές δόσεις προκαλούν χρόνια ασθένεια ακτινοβολίας και θάνατο σε 6-11 μήνες. Οι κύριοι τρόποι απέκκρισης από το σώμα είναι μέσω των νεφρών και του πεπτικού σωλήνα. Εξαρτάται η εξάρτηση από τη μέθοδο hit. Ο χρόνος ημίσειας ζωής είναι 30 έως 50 ημέρες.

Η τυχαία δηλητηρίαση από το πόλονιο είναι τελείως αδύνατη. Για να ληφθεί επαρκής ποσότητα της ουσίας, είναι απαραίτητο να υπάρχει πρόσβαση στον πυρηνικό αντιδραστήρα και να τεθεί σκόπιμα το ισότοπο στο θύμα. Η πολυπλοκότητα της διάγνωσης είναι επίσης ότι μόνο λίγες περιπτώσεις είναι γνωστές στην ιστορία. Το πρώτο θύμα είναι η κόρη των ανακάλυψεων του polonium - Iren Joliot-Curie, ο οποίος κατά τη διάρκεια της έρευνας έσπασε την κάψουλα με την ουσία στο εργαστήριο και πέθανε μετά από 10 χρόνια. Δύο ακόμα περιπτώσεις πέφτουν στον 21ο αιώνα. Η πρώτη από αυτές είναι η συγκλονιστική περίπτωση του Λιτβινένκο, ο οποίος πέθανε το 2006, και ο δεύτερος - ο θάνατος του Γιάσερ Αραφάτ, στα πράγματα στα οποία βρέθηκαν ίχνη ραδιενεργού ισότοπου. Ωστόσο, η τελική διάγνωση δεν επιβεβαιώθηκε ποτέ.

Αποσύνθεση

Ένα από τα μακρύτερα ζωντανά ισότοπα, μαζί με τα 208 και 209, είναι το πολόνιο-210. Ο χρόνος ημιζωής (δηλαδή, ο χρόνος για τον οποίο η ποσότητα των ραδιενεργών σωματιδίων μειώνεται κατά το ήμισυ) στις πρώτες δύο είναι 2,9 και 102 έτη, αντίστοιχα, και για τις τελευταίες 138 ημέρες και 9 ώρες. Όσον αφορά τα άλλα ισότοπα, η διάρκεια ζωής τους υπολογίζεται κυρίως με λεπτά και ώρες.

Ο συνδυασμός των διαφόρων ιδιοτήτων του polonium-210 τον καθιστά τον πιο βολικό αριθμό για χρήση σε διάφορες σφαίρες της ζωής. Όντας σε ένα ειδικό μεταλλικό κέλυφος, δεν μπορεί πλέον να βλάψει την υγεία του, αλλά είναι σε θέση να δώσει την ενέργειά του προς όφελος της ανθρωπότητας. Έτσι, τι χρησιμοποιείται το polonium-210 για σήμερα;

Σύγχρονη εφαρμογή

Σύμφωνα με ορισμένες εκθέσεις, περίπου το 95% της παραγωγής πολώνιου συγκεντρώνεται στη Ρωσία, με περίπου 100 γραμμάρια συνθετικής ουσίας ετησίως και σχεδόν όλα εξάγονται προς τις Ηνωμένες Πολιτείες.

Υπάρχουν αρκετές περιοχές στις οποίες χρησιμοποιείται polonium-210. Πρώτα απ 'όλα, πρόκειται για διαστημικά οχήματα. Με τις συμπαγείς διαστάσεις του, είναι απαραίτητη ως εξαιρετική πηγή ενέργειας και θερμότητας. Παρά το γεγονός ότι περίπου κάθε 5 μήνες η αποτελεσματικότητά του μειώνεται κατά το ήμισυ, τα βαρύτερα ισότοπα είναι πολύ πιο ακριβά στην παραγωγή.

Επιπλέον, το πόλονιο είναι απολύτως απαραίτητο στην πυρηνική φυσική. Χρησιμοποιείται ευρέως στη μελέτη της επίδρασης της άλφα ακτινοβολίας σε άλλες ουσίες.

Τέλος, ένας άλλος τομέας εφαρμογής είναι η κατασκευή συσκευών για την αφαίρεση του στατικού ηλεκτρισμού τόσο για βιομηχανία όσο και για οικιακή χρήση. Είναι ακόμη εκπληκτικό το πώς ένα τέτοιο επικίνδυνο στοιχείο μπορεί να γίνει σχεδόν ένα σκεύος κουζίνας, που είναι εγκλωβισμένο σε ένα ασφαλές κέλυφος.