Polonij (Po) je vrlo rijedak i vrlo isparljiv radioaktivni metal. Prije otkrića polonija-francuskog fizičara Marie Curie polonija 1898., uran i torij bili su jedini poznati radioaktivni elementi. Curie je polonium dobio po domovini, Poljskoj.
Polonij je od male koristi za ljude, s izuzetkom nekih prijetećih primjena: Korišten je kao okidač u prvoj atomskoj bombi, a također je sumnjivi otrov u nekoliko visokih smrti.
U komercijalnim primjenama polonij se povremeno koristi za uklanjanje statičkog elektriciteta iz strojeva ili prašine s fotografskog filma. Može se koristiti i kao lagani izvor topline za termoelektričnu snagu u svemirskim satelitima.
Klasifikacija
Polonij se nalazi u grupi 16, a 6. u periodnoj tablici elemenata. Klasificiran je kao metal jer se električna vodljivost polonija smanjuje kako njegova temperatura raste, prema Kraljevskom kemijskom društvu.
Element je najteži metal halkogena, skupina elemenata poznata i kao "obitelj kisika". Svi hakogeni nalaze se u bakrenim rudama. Ostali elementi u skupini s kalkogenom uključuju kisik, sumpor, selen i telur.
Postoje 33 poznata izotopa (atomi istog elementa s različitim brojem neutrona) polonija, i svi su radioaktivni. Radioaktivna nestabilnost ovog elementa je ono što ga čini pogodnim kandidatom za upotrebu u atomskim bombama.
Fizičke karakteristike
- Atomski broj (broj protona u jezgri): 84
- Atomski simbol (na periodnoj tablici elemenata): Po
- Atomska masa (prosječna masa atoma): 209
- Gustoća: 9,32 grama po kubnom centimetru
- Faza na sobnoj temperaturi: kruta
- Talište: 489,2 stupnja Farenheita (254 stupnja Celzija)
- Vrelište: 963 stupnja C (1.763,6 stupnjeva F)
- Najčešći izotop: Po-210 koji ima poluživot od samo 138 dana
Otkriće
Kad su Curie i njezin suprug Pierre Curie otkrili polonij, oni su tražili izvor radioaktivnosti u prirodnoj rudi bogatoj uranom zvanom pitchblende.
Njih dvojica primijetili su da je nerafinirani pitblende radioaktivniji od urana koji se odvojio od njega. Dakle, obrazložili su da pitchblende mora sadržavati barem još jedan radioaktivni element.
Curiesi su kupili mnoštvo smoblendea kako bi mogli kemijski odvojiti spojeve u mineralima. Nakon višemjesečnog mukotrpnog rada, konačno su izolirali radioaktivni element: tvar 400 puta više radioaktivnog od urana, prema Međunarodnoj uniji čiste i primijenjene kemije (IUPAC).
Izlučivanje polonija bilo je izazovno jer je postojala tako mala količina; 1 tona uranijske rude sadrži samo oko 100 mikrograma (0,0001 grama) polonija.
Unatoč tome, Kurije su uspjeli izvući izotop koji danas poznajemo kao polonij-209, prema Kraljevskom kemijskom društvu.
Izvori
Tragovi Po-210 mogu se naći u tlu i zraku. Na primjer, Po-210 nastaje tijekom raspada plina radon-222, što je rezultat propadanja radijusa. Zauzvrat, radij je produkt raspadanja urana koji je prisutan u gotovo svim stijenama i tlu formiranom od stijena.
Lišaji su u stanju apsorbirati polonij izravno iz atmosfere. U sjevernim područjima ljudi koji jedu jelene mogu imati veću koncentraciju polonija u krvi, jer jeleni jedu lišajeve, prema Smithsonian.com.
Polonij se smatra rijetkim prirodnim elementom. Iako se nalazi u uranovoj rudi, nije ekonomično izdvojiti jer u samo 1 tonu (0,9 metričkih tona) uranove rude ima oko 100 mikrograma polonija, navodi Jefferson Lab.
Umjesto toga, polonij se dobiva bombardiranjem bizmut-209 (stabilan izotop) neutronima u nuklearnom reaktoru. Time se stvara radioaktivni bizmut-210, koji se potom raspada u polonij procesom nazvanim beta raspadom, prema Kraljevskom kemiji.
Američka komisija za nuklearnu regulaciju procjenjuje da se u svijetu godišnje proizvede samo oko 100 grama polonija-210.
Komercijalne namjene
Zbog visoke radioaktivnosti, polonij ima malo komercijalne primjene. Među ograničenom uporabom elementa su uklanjanje statičkog elektriciteta u strojevima i uklanjanje prašine iz fotografskog filma. U obje primjene polonij mora biti pažljivo zapečaćen da bi se zaštitio korisnik.
Element se također koristi kao lagani izvor topline za termoelektričnu snagu u satelitima i drugim svemirskim brodovima. To je zato što polonij brzo propada, a kako to čini, oslobađa veliku količinu energije u obliku topline. Samo jedan gram polonija dostići će temperaturu od 500 stupnjeva C (932 stupnjeva F) dok se razgradi, prema Kraljevskom kemijskom društvu.
Atomska bomba
Tijekom sredine Drugog svjetskog rata, Armijski inženjerski korpus počeo je organizirati Manhattan inženjersku četvrt, tajni program istraživanja i razvoja koji bi u konačnici proizveo prvo nuklearno oružje na svijetu.
Prije četrdesetih godina prošlog stoljeća nije bilo razloga izolirati polonij u njegovom čistom obliku ili ga proizvoditi u bilo kojoj značajnoj količini, jer za njega nije bila poznata upotreba i vrlo malo se znalo o njemu. Ali okružni su inženjeri započeli proučavanje polonija i otkrili su da je element važan sastojak nuklearnog oružja.
Kombinacija polonija i berilija, još jedan rijetki element, djelovala je kao pokretač bombe, prema podacima Atomic Heritage Foundation.
Nakon rata, polonij istraživački projekt prebačen je u laboratorij Mound u Miamisburgu u Ohiju. Dovršen 1949. godine, laboratorij Mound bio je prvi stalni pogon Komisije za atomsku energiju za razvoj nuklearnog oružja.
Trovanje
Polonij je toksičan za ljude, čak i u vrlo malim količinama.
Prva osoba koja je umrla od trovanja polonijem možda je bila kći Marie Curie Irène Joliot-Curie. 1946. godine, polonijska kapsula eksplodirala je na njezinoj laboratorijskoj klupi, što je možda i razlog da se zarazila leukemijom i umrla 10 godina kasnije, piše Smithsonian.com.
Trovanje polonijem bilo je i ono što je ubilo Aleksandra Litvinenka, bivšeg ruskog špijuna koji je 2006. živio u Londonu nakon što je zatražio politički azil.
Trovanje se sumnjičilo i u smrti palestinskog lidera Yassera Arafata 2004. godine, jer su na njegovoj odjeći otkrivene iznenađujuće visoke razine polonija-210.
Studija iz 2011. objavljena u časopisu Nicotine & Tobacco Research otkrila je da su duhanske kompanije svjesne da cigarete i drugi proizvodi koji sadrže duhan sadrže nisku razinu polonija. Autori studije izračunali su da je radioaktivnost polonija u cigaretama odgovorna za čak 138 smrtnih slučajeva na svakih 1.000 pušača u razdoblju od 25 godina.
Druga istraživanja pokazala su da se dvostruko više polonija nalazi u rebrima pušača nego u onima pušača, prema američkoj Nacionalnoj mreži za toksikologiju zdravstvenog instituta.
Daljnje čitanje:
