Acasă » Un singur pas » Poloniu: istoria descoperirii elementului. Poloniu: istoria descoperirii elementului Poloniu în natură

Poloniu: istoria descoperirii elementului. Poloniu: istoria descoperirii elementului Poloniu în natură

Aspectele științifice ale cazului Litvinenko au fost analizate pentru TRV-Nauka de Dr. chimic. stiinte, cap Laboratorul complexului de radioizotopi al Institutului de Cercetări Nucleare al Academiei Ruse de Științe

Pasiunile din jurul morții misterioase a lui Alexander Litvinenko nu se potolesc. În cele din urmă, audierile publice privind cazul său au început la Londra. Și relativ recent, interesul pentru acest subiect a fost alimentat de presupunerea că liderul palestinian Yasser Arafat a fost ucis într-un mod similar. Datorită acestui fapt, publicul larg a aflat cel puțin ceva despre izotopii radioactivi și posibilele lor aplicații, totuși, într-un mod foarte unilateral.

La un moment dat, a trebuit să comentez acest caz în multe publicații rusești și străine, programe de radio și televiziune. Dar mass-media nu este cea mai potrivită platformă pentru a discuta aspectele științifice ale acestei probleme interesante: problema este prea politizată. Oamenii au prezentat cele mai fantastice versiuni, fără să se deranjeze cu nicio dovadă. În același timp, există o serie de publicații științifice care discută diverse aspecte, în primul rând medicale. Această întrebare a fost ridicată și la o serie de conferințe științifice despre producerea și utilizarea izotopilor, la care am participat.

Aici voi sublinia pe scurt următorul aspect: producția și proprietățile poloniului-210, care pot fi asociate cu otrăvirea lui A. Litvinenko. O serie de „experți” ruși și-au exprimat surprinderea de motivul pentru care a fost folosită această substanță și mulți au fost neclari cu privire la modul în care a fost utilizată. În special, Lev Fedorov, Dr. chimic. Sciences, președintele Uniunii pentru Siguranța Chimică, a spus despre Ekho Moskvy: „Cum poți otravi cu poloniu-210? Nu-mi pot imagina asta... Dacă m-aș gândi cum să otrăvesc o persoană, atunci ultimul lucru pe care l-aș spune este poloniul... Desigur, persoana care l-ar duce peste granițe ar trebui să-l transporte într-un container de plumb ».

O serie de alți experți au încercat să își justifice concluziile pe baza unor considerații generale. Astfel, celebrul bancher Alexander Lebedev, el însuși fost angajat al KGB, a declarat în discuția noastră publică cu el pe canalul NTV („Duminică seara cu Vladimir Solovyov”, 3 decembrie 2006): „Vă asigur că astăzi nu există nici cea mai mică posibilitate de a permite serviciilor noastre speciale să facă astfel de lucruri... Pentru că aceasta va fi cu siguranță urmată de pedepse penale.”

Să lăsăm deoparte aspectele politice, cine a beneficiat sau nu de asta. Să ne dăm seama de ce a fost folosit poloniul?

Obținerea poloniului-210

Principala metodă de producere a poloniului-210 este iradierea bismutului cu neutroni lenți într-un reactor nuclear (vezi Fig. 1). Poloniul trebuie apoi izolat chimic din bismutul iradiat. Acest lucru se poate face prin sublimare (deoarece poloniul are volatilitate relativ mare la temperaturi ridicate), electrochimice sau alte metode. Poloniul-210 produs în acest fel este foarte ieftin. Discuția despre costul său ridicat nu este adevărat. Un alt lucru este disponibilitatea lui.

Există și o a treia etapă în tehnologie, aceasta este pregătirea sursei de radiații pentru utilizarea finală. Sursele pot fi de diferite tipuri. În acest caz particular, poloniul trebuie plasat într-o capsulă, de preferință cu o înveliș multistrat (pentru a evita pătrunderea poloniului). Pentru a otrăvi, trebuie fie să deschideți această capsulă, astfel încât conținutul să intre în băutură, fie, ceea ce este mult mai convenabil, să faceți o fiolă în miniatură cu o coajă solubilă; acest lucru nu este dificil.

Pentru prima dată, poloniul pur în Uniunea Sovietică a fost obținut la NII-9 (acum Institutul de cercetare de înaltă tehnologie a materialelor anorganice A. A. Bochvar), care a fost lider în studiul acestui element. Lucrarea a fost realizată sub îndrumarea remarcabilei noastre om de știință Zinaida Vasilievna Ershova.

Este posibil să se determine originea poloniului folosind o metodă tehnică? Teoretic acest lucru este posibil, dar practic este foarte dificil. Fiecare reactor nuclear (într-un canal de iradiere specific) este caracterizat de propriul spectru de neutroni. Prezența neutronilor rapizi conduce la formarea, împreună cu poloniul-210 (timp de înjumătățire - 138,4 zile), a unor cantități mici de poloniu-209 (timp de înjumătățire - 102 ani, energia particulelor alfa - 4,9 MeV) conform nuclearului. reacție (n, 2n) de la poloniu-210 acumulat, precum și cantități și mai mici de poloniu-208 (2,9 ani).

Astfel, folosind un astfel de „ceas nuclear” este, în principiu, posibil să se determine locul și data producției de poloniu. Cu toate acestea, acest lucru nu este ușor de făcut și, în anumite cazuri, este imposibil. Aceasta depinde de cât de mult poloniu a fost găsit și de unde: ceea ce este important este raportul dintre plumbul stabil-206 format din poloniu-210 și plumbul de fond, al cărui conținut în amestecul natural de izotopi este de 24,1%. Va fi necesar un separator de masă special pentru a separa izotopii de poloniu (sau un timp lung de expunere pentru degradarea poloniului-210), precum și probele de calibrare de poloniu din reactor, preparate în același mod de iradiere.

Poloniul rusesc este produs la Institutul de Cercetare de Fizică Experimentală din Rusia din Sarov. Se pare că iradierea cu bismut la reactor este efectuată într-un alt loc - P/O Mayak din orașul Ozyorsk, regiunea Chelyabinsk. Metoda de producere a poloniului-210 nu este secretă, deci poate fi produsă în orice alte reactoare unde există un canal special pentru iradierea țintelor în vederea obținerii de izotopi. Astfel de reactoare sunt situate în mai multe țări din întreaga lume. Reactoarele energetice, de regulă, nu sunt potrivite pentru aceasta, deși unele dintre ele au un canal pentru iradierea țintelor. S-a raportat că mai mult de 95% din poloniu-210 este produs în Rusia.

Există și alte metode de producere a poloniului, dar acum practic nu sunt folosite, deoarece sunt mult mai puțin productive și mai scumpe. Una dintre aceste metode, folosită de Marie Curie, este separarea chimică de minereurile de uraniu (poloniul-210 este conținut în lanțul de descompunere a uraniului-238). De fapt, poloniul a fost descoperit în 1898. Poloniul-210 poate fi obținut și în acceleratoare de particule încărcate folosind reacțiile nucleare 208 Pb(A, 2n) sau 209 Bi(d, n). În același timp, nu orice accelerator este potrivit pentru producerea poloniului-210. Acest lucru necesită o particule alfa sau un accelerator de deuteron. Nu există multe astfel de acceleratoare în lume. Ele există atât în Rusia, cât și în Marea Britanie. Cu toate acestea, din câte știu, în Marea Britanie acceleratorul Amersham nu a fost configurat pentru particule alfa de mult timp și lucrează în mod constant exclusiv la producerea de izotopi medicali pentru diagnosticare. Într-o serie de locuri pe care le-am vizitat în străinătate, colegii mi-au spus că instalațiile lor au fost inspectate pentru a vedea dacă produc poloniu.

La un moment dat, Techsnabexport JSC a vândut poloniu-210 Regatului Unit (către Reviss). Dar asta a fost cu cinci ani înainte de evenimentele triste și, după cum mi-au spus colegii, compania a fost verificată cu foarte multă atenție după aceea. Produsele care conțin poloniu nu sunt furnizate oficial Regatului Unit din SUA și Rusia. Poloniul-210 a fost obținut anterior la Laboratorul Național Oak Ridge (SUA), dar acum nu este produs în cantități semnificative acolo, ci, dimpotrivă, o anumită cantitate se obține din Rusia.

Funcționarea atât a reactoarelor, cât și a acceleratoarelor este strict controlată. Dacă cineva decide să producă poloniu ilegal, cu sistemul de control existent, acest lucru poate fi descoperit cu ușurință.

Proprietăți fizice nucleare

După cum sa menționat deja, timpul de înjumătățire al poloniului este de 138,4 zile. Aceasta înseamnă că la fiecare 138 de zile activitatea sa scade de 2 ori, iar în doi ani - de aproximativ 40 de ori. Acest timp de înjumătățire este foarte convenabil pentru utilizarea unui radionuclid ca otravă.

Poloniul-210, atunci când se descompune, emite particule alfa cu o energie de 5,3 MeV, care au un interval scurt în solide. De exemplu, folia de aluminiu cu o grosime de zeci de microni absoarbe complet astfel de particule alfa. Radiația gamma care ar putea fi detectată de contoarele Geiger este extrem de slabă: razele gamma cu o energie de 803 keV sunt emise cu un randament de dezintegrare de numai 0,001%. Poloniul-210 are cea mai scăzută constantă gamma dintre toți radionuclizii alfa-activi obișnuiți. Astfel, pentru americiu-241 (folosit pe scară largă, de exemplu, în detectoarele de fum), constanta gamma este 0,12, iar pentru Po - 5·10 –5 R×cm 2 /h×mCi (unde R este un roentgen, mCi este o milicurie). În acest caz, coeficientul de doză și, prin urmare, radiotoxicitatea sunt destul de comparabile.

Astfel, chiar și fără înveliș de protecție, este extrem de dificil să se detecteze o cantitate suficientă de poloniu-210 pentru otrăvire de la distanță folosind un contor convențional, deoarece nivelul de radiație este comparabil cu fundalul natural (vezi Fig. 2). Astfel, poloniul-210 este foarte convenabil pentru transportul secret și nu este nevoie să folosiți măcar containere cu plumb. Cu toate acestea, în timpul transportului, trebuie avută o grijă deosebită pentru a evita depresurizarea containerului (vezi mai jos).

Poloniul-210 nu este deloc recomandabil să fie utilizat pentru provocări, deoarece poate fi detectat doar cu ajutorul echipamentelor speciale, care nu sunt utilizate în cazuri obișnuite.

Linia gamma de 803 keV poate fi detectată doar prin măsurători pe termen lung folosind un spectrometru gamma bun, iar detectorul cu semiconductor trebuie să fie amplasat foarte aproape de sursă. Există dovezi că acesta este modul în care radioactivitatea crescută a fost găsită inițial la Litvinenko, dar la început radiația a fost atribuită în mod eronat taliului radioactiv (taliu-206), care este obținut din dezintegrarea bismutului-210m (vezi diagrama din Fig. 1). .

Acest lucru a fost raportat pe internet chiar înainte ca poloniul să fie identificat. Dar apoi această versiune a fost recunoscută ca fiind eronată, deoarece acest izotop de bismut are un timp de înjumătățire prea lung și au început să ia în considerare posibilitatea prezenței altor emițători alfa. După aceasta, urina a fost analizată pentru prezența radionuclizilor alfa-activi și a fost găsit poloniu și în cantități uriașe. Presupunerea că experții britanici au fost „anunțați” despre poloniu-210 de către anumiți provocatori mi se pare că a fost scoasă din aer. Oamenii de știință britanici au făcut totul în mod constant și destul de logic.

La suprafață, activitatea alfa a poloniului-210 poate fi detectată folosind un contor alfa, care este de obicei folosit doar în scopuri speciale și nu pentru teste de rutină pentru contaminarea radioactivă. Cu toate acestea, pentru a determina că radiația se referă în mod specific la poloniul-210, este necesar un echipament mai complex, de obicei staționar - un spectrometru alfa. Activitatea de ordinul a 1 Bq (dezintegrari pe secunda) la suprafata poate fi detectata cu usurinta. Dacă este detectată activitatea alfa, atunci se efectuează prepararea probei (de exemplu, folosind izolarea chimică) și o linie în spectrul alfa de 5,3 MeV este detectată pe un spectrometru alfa, care caracterizează acest radionuclid alfa-activ particular.

Proprietăți chimice

Poloniul poate exista sub diferite forme chimice, dar în acest caz este cel mai probabil să se găsească sub formă de compuși solubili (de exemplu, nitrați, cloruri, sulfați), în timp ce o parte semnificativă a soluției poate fi și sub formă coloidală. Este important ca din soluții neutre și ușor acide, poloniul să fie în mare măsură absorbit pe diferite suprafețe, în special pe metal și sticlă (sorbția maximă este la pH ~ 5). Este dificil să-l spălați complet folosind metode convenționale. Prin urmare, nu este deloc surprinzător faptul că au fost descoperite un ceainic și o ceașcă din care s-a consumat poloniu.

Poloniul însuși, în microcantități, începe să se sublimeze doar la temperaturi de aproximativ 300°C. Dar poate trece și în mediul înconjurător împreună cu vaporii apei în care este conținut, și în acest proces cu nuclee de recul.

Poloniul se difuzează destul de ușor în plastic și alte substanțe organice; sursele bazate pe acesta sunt realizate cu un strat multistrat. Și dacă fiola a fost depresurizată, atunci chiar și cele mai mici urme ale acesteia pot fi detectate folosind un contor alfa.

Poloniul este un element polivalent, predispus să formeze diverse complexe și poate forma diferite forme chimice. În acest sens, o parte din el se răspândește destul de ușor în mediul natural. Prin urmare, este de înțeles că urmele de poloniu s-au răspândit și pot fi folosite pentru a urmări sursa de contaminare cu poloniu.

Expunerea biologică și siguranța la radiații

Studiile biologice ale efectelor poloniului asupra animalelor au fost efectuate în țara noastră în principal în anii 60 la Institutul de Biofizică din laboratorul profesorului Yu. I. Moskalev, există mai multe publicații.

De mult se știe că poloniul-210 este unul dintre cei mai periculoși radionuclizi. Nivelurile de daune aduse oamenilor de poloniul-210 sunt prezentate în tabel (datele din experimentele cu animale au fost recalculate la masa unei persoane).

Absorbția acestei substanțe prin tractul gastrointestinal este estimată de la 5 la 20%. Prin plămâni - este mai eficient, dar o astfel de administrare este extrem de incomodă pentru otrăvirea ascunsă, deoarece aceasta poate contamina foarte mult pe alții și artiștii interpreți. Doar aproximativ 2% pe zi este absorbit prin piele, iar această utilizare a poloniului pentru otrăvire este, de asemenea, ineficientă.

Poloniul este distribuit în toate organele corpului, dar, desigur, nu destul de uniform. Și se excretă din organism cu orice substanțe biologice: fecale, urină, apoi... Timpul de înjumătățire, conform diverselor surse, este de la 50 la 100 de zile. În țara noastră a fost raportat un accident industrial care s-a soldat cu decesul unei persoane la 13 zile după ce a fost expusă la 530 MBq (14 mCi) de poloniu.

Conform datelor indirecte (pe baza impactului), cantitatea de poloniu introdusă în Litvinenko ar putea fi (0,2–4) × 10 9 Bq (becquerels), adică dezintegrari pe secundă, în masă este de 1–25 μg, un cantitate aproape invizibilă.

Dacă poloniul a fost conținut într-o cană de ceai, de exemplu ~10 9 Bq la 100 g, atunci până la 0,01–0,10 ml ar putea cădea accidental asupra oamenilor care stăteau în apropiere sub formă de picături sau aerosoli, adică până la 10 5 –10 6 Bk. . Acest lucru nu reprezintă un pericol grav pentru viața umană, deși depășește standardele de poluare admise. O astfel de cantitate poate fi detectată cu ușurință și este de asemenea detectată o activitate de ordinul a 1 Bq.

În povestea Litvinenko, potrivit Agenției pentru Protecția Sănătății, s-au întâmplat următoarele:

120 de persoane au fost probabil expuse la poloniu, dar au primit o doză sub 6 mSv (milisievert), care nu prezintă niciun risc pentru sănătate;
17 persoane au primit o doză mai mare de 6 mSv, dar nu suficient de semnificativă pentru a provoca vreo boală în viitorul apropiat; creșterea riscului de îmbolnăvire în viitorul îndepărtat este probabil foarte mică. Cea mai mare doză, care totuși nu pune viața în pericol, a fost primită în mod natural de soția lui Alexander Litvinenko, Marina, cu care a avut cel mai mult contact.

Doza permisă pentru profesioniștii care lucrează cu radioactivitate în Rusia este de 20 mSv/an. Dozele anuale primite de oameni din radiațiile naturale de fond sunt de 1–10 mSv/an, iar în unele locuri de pe Pământ mult mai mari, iar mortalitatea nu este crescută acolo. Doar expunerea la o doză eficientă de peste 200 mSv pe parcursul unui an este considerată potențial periculoasă. Astfel, afirmațiile că utilizarea poloniului a creat o amenințare mai mare pentru alții este o exagerare.

Presa a ridicat întrebarea dacă poloniul-210 a mai fost folosit ca substanță otrăvitoare și dacă acest lucru ar putea fi stabilit. În special, otrăvurile cu care l-au otrăvit pe Yu. Shchekochikhin și au încercat să o otrăvească pe A. Politkovskaya au rămas necunoscute. Dacă poloniul-210 a fost prezent în aceste cazuri, acesta s-a degradat în timp până sub nivelurile de fond. Cu toate acestea, exhumarea poate dezvălui poloniul-209, care ar fi putut fi prezent ca o impuritate (vezi mai sus).

Ipoteza că Yasser Arafat a fost otrăvit cu poloniu-210 practic nu a fost confirmată. Un oarecare exces de poloniu-210 poate fi explicat prin cauze naturale - inhalarea de radon-222 în timpul șederii lungi a liderului palestinian în buncăr. Poloniul-210 este un produs de degradare al radonului. În corpul lui Arafat a fost găsită o cantitate corespunzătoare de plumb-210, care este și un produs al degradarii radonului.

Aplicație

Până acum, poloniul-210 a fost folosit în următoarele scopuri.

1. Pentru a crea surse autonome de energie generate ca urmare a dezintegrarii alfa. Lunokhod-ul sovietic și unii dintre sateliții Cosmos erau echipați cu astfel de dispozitive.

2. Ca sursă de neutroni, în special, pentru inițiatorii unei explozii nucleare în bombe atomice. Neutronii sunt produși atunci când beriliul este iradiat cu particule alfa și inițiază o explozie nucleară atunci când masa de uraniu-235 sau plutoniu-239 atinge masa critică. Astfel de surse au fost folosite și pentru analiza activării neutronilor a probelor și materialelor naturale.

3. Ca sursă de particule alfa sub formă de aplicatoare pentru tratamentul anumitor boli de piele. În prezent, practic nu este folosit în astfel de scopuri, deoarece există radionuclizi mult mai potriviți.

4. Ca ionizator de aer în dispozitivele antistatice, de exemplu Staticmaster, fabricat de Calumet în SUA. Aceste materiale nu sunt exportate în Marea Britanie, iar pentru a extrage poloniul-210 necesar pentru otrăvire, multe dintre aceste dispozitive ar trebui să fie procesate, ceea ce necesită un laborator radiochimic.

Constatări legate de moartea lui Litvinenko

Concluziile de natură tehnică care pot fi semnificative pentru soluționarea unei infracțiuni pot fi împărțite în două grupe: destul de certe și cele care sunt foarte probabile, dar pentru o declarație fără ambiguitate este necesară o anchetă nu numai în Marea Britanie, ci și în Rusia.

Destul de definit

1. Poloniul-210 este o substanță otrăvitoare pentru uz ascuns. Principala sa diferență față de alte substanțe radioactive este dificultatea detectării inițiale. În consecință, este inutil să-l folosiți pentru provocare; există radionuclizi mult mai accesibili și potriviți pentru aceasta.

2. Poloniul-210 este o substanță care este convenabilă pentru transportul ascuns în cantități suficiente pentru a provoca otrăvire. De asemenea, este ușor să îl introduceți în secret în băutura unei persoane. Alte metode de administrare (de exemplu, aerosolizarea sau administrarea cutanată) sunt mai puțin eficiente, nesigure, complexe și foarte periculoase pentru otrăvitor.

3. Contaminarea accidentală a poloniului-210 prin neglijență este aproape imposibilă, deoarece un astfel de grad de contaminare necesită o cantitate uriașă care poate exista doar în locurile de producție în masă a poloniului într-o fabrică, iar acest lucru poate fi determinat cu ușurință prin distribuția poloniului asupra corpului uman.

4. Niciuna dintre declarațiile făcute public de autoritățile de anchetă din Regatul Unit nu conține contradicții tehnice.

Foarte probabil, dar necesită confirmare

1. Cel mai probabil, poloniul-210 a fost produs în Rusia. Ar fi putut fi adus în Marea Britanie din Rusia sau SUA, unde substanța este furnizată oficial. Alte surse nu sunt excluse în principiu, dar ar fi aproape imposibil să ascundem o astfel de producție. Poloniul-210 nu a fost produs în Marea Britanie de mult timp.

2. Scoaterea din dispozitivele antistatice din SUA necesită un laborator radiochimic special, care este extrem de greu de ascuns sub sistemul actual de control din SUA. În alte țări, astfel de dispozitive antistatice practic nu sunt utilizate.

3. Stabilirea originii poloniului prin analiză este posibilă numai în anumite circumstanțe (cantități și concentrație suficiente, absența plumbului de fond, expunere suficientă înainte de analiză, disponibilitatea unui separator de masă special și a probelor pentru comparație). În condiții favorabile, se poate stabili și în ce ciclu de producție a fost obținut.

4. Substanța nu a fost furată. Acest lucru este extrem de dificil de organizat cu sistemul de control existent. Anterior, au fost înregistrate mai multe fapte despre lipsa poloniului, dar toate au fost dezvăluite, deoarece dezvăluirea lor nu pune o mare problemă.

Otrăvirea lui Alexander Litvinenko ar fi necesitat, potrivit experților britanici, folosirea unor cunoștințe și pricepere tehnice considerabile.

Litvinenko a murit pe 23 noiembrie din cauza unei doze letale de radiații de la izotopul poloniu-210 găsit în corpul său.

De atunci, urme ale acestui izotop au fost găsite în cinci locuri din Londra, inclusiv un sushi bar și un hotel în care fostul ofițer FSB a vizitat.

Cu toate acestea, poloniul-210 aparține unei clase de substanțe radioactive a căror detectare și producere ridică dificultăți semnificative.

Acest izotop se găsește în mod natural în natură și în corpul uman în concentrații extrem de scăzute. Pentru a obține cantități suficiente din această substanță pentru uz penal, sunt necesare tehnologie sofisticată și cunoștințe speciale.

Profesorul Nick Priest, unul dintre puținii fizicieni britanici care au experiență directă cu poloniul-210, a declarat pentru BBC că doar un miligram din acest izotop ar fi suficient pentru a-l ucide pe Litvinenko.

Poloniul-210 emite un flux puternic de particule alfa. Spre deosebire de radiațiile gamma, particulele alfa pătrund pe o distanță relativ scurtă, până la adâncimea de doar câteva celule din țesuturile biologice.

Cu toate acestea, particulele alfa au inițial o energie ridicată, ceea ce le dă posibilitatea de a provoca o mare distrugere a structurilor celulare.

„Dacă puneți această substanță într-o eprubetă sau într-un balon, nu poate fi recunoscută după semne externe”, spune Dr. Frank Barnaby, fizician nuclear la Universitatea din Oxford. „Aceasta este ceea ce o face o otravă aproape perfectă”.

Dar dacă o astfel de eprubetă este deschisă, poloniul-210 se răspândește foarte ușor prin aer cu vapori de apă și poluează mediul.

Sunt cunoscute cel puțin trei metode de obținere a acestui izotop. Poloniul-210 poate fi extras din minereu de uraniu, din uraniu îmbogățit într-un reactor sau din alt izotop, radiu-226.

Fructul eforturilor lui Marie Curie

Poloniul a fost descoperit de Marie Curie în 1897 prin extracție chimică din mineralul oxid de uraniu. Cercetătoarea a dat elementului numele în onoarea patriei sale - Polonia.

Potrivit fizicianului Nick Priest, această metodă nu este capabilă să producă suficient izotop necesar pentru a ucide un adult.

Pentru a obține cantitatea necesară, este necesară utilizarea unui reactor nuclear, crede el.

Potrivit acestuia, cel mai realist mod de a obține poloniu-210 este iradierea elementului bismut cu neutroni într-un astfel de reactor, rezultând izotopul bismut-210.

Acest izotop are un timp de înjumătățire scurt, după care se descompune în poloniu-210 și taliu-206.

După cum subliniază Nick Priest, au existat rapoarte despre prezența unor cantități mici de taliu radioactiv în corpul lui Litvinenko, care poate servi ca un semn indirect al producerii de poloniu în reactor.

Taliul-206 are un timp de înjumătățire foarte scurt, așa că ar trebui să existe urme de bismut-210 în poloniu, care la rândul său ne dă taliu.

Acest lucru se poate întâmpla dacă bismutul nu este separat complet de poloniu în etapa finală a procesului.

Obținerea poloniului din izotopul de radiu-226 este considerată un proces complex, deoarece acest izotop de radiu produce radiații dure, penetrante.

Roverele lunare au mers pe el

Potrivit experților, în lume există doar 40-50 de reactoare capabile să producă poloniu-210. Toate datele disponibile indică surse din afara Regatului Unit.

Printre acestea se numără mai multe instalații nucleare din fosta Uniune Sovietică, precum și din Australia și Germania.

„Există un singur reactor în Marea Britanie care ar putea produce acest izotop și sunt sigur că fizicienii care lucrează la el nu au făcut astfel de lucruri”, spune Nick Priest.

Poloniul este folosit în diverse aparate de măsurare, dar nu este ușor de extras din ele.

În trecut, poloniul, ca și beriliul, era folosit ca inițiator de reacție nucleară în bombele atomice produse în SUA, Marea Britanie și URSS. În plus, roverele lunare sovietice din anii 70 erau echipate cu baterii izotopice bazate pe poloniu-210.

Vinovații sunt mai greu de găsit

Cazul Litvinenko ne obligă din nou să ne întoarcem la subiectul comerțului ilegal cu substanțe radioactive rusești. Din 1995, AIEA a menținut o bază de date cu episoadele înregistrate de răspândire a deșeurilor nucleare și a materialelor radioactive. Conform datelor de anul trecut, au fost înregistrate în total 827 de astfel de episoade.

AIEA nu are informații despre prezența izotopului poloniu-210 pe piața neagră, dar au existat rapoarte neconfirmate în acest sens.

Marți, Serghei Kiriyenko, șeful Rosatom, a respins sugestiile conform cărora poloniul-210 care a provocat moartea lui Litvinenko ar fi putut fi exportat ilegal din Rusia. Potrivit acestuia, Rusia exportă doar 8 grame de poloniu-210 pe lună, iar toată această sumă este trimisă în Statele Unite. Exporturile către Marea Britanie au încetat în urmă cu cinci ani.

Teoretic, anchetatorii care conduc cazul Litvinenko ar putea urmări originile poloniului-210, dar pentru a face acest lucru ar fi nevoie mai întâi de a găsi urme reziduale ale altor izotopi.

Dar chiar dacă s-ar obține astfel de date, nu ar duce neapărat la descoperirea vinovatului, mai ales în cazul furtului unor astfel de materiale. Potrivit multor fizicieni, poloniul-210 a fost ales ca armă criminală tocmai din cauza toxicității sale ridicate și a dificultății de detectare.

Chimie

Elementul N° 84 - poloniul - este primul element inclus în tabelul periodic după descoperirea radioactivității. Este, de asemenea, primul (în ordinea numerelor atomice) și cel mai ușor dintre elementele care nu au izotopi stabili. Este, de asemenea, unul dintre primele elemente radioactive utilizate în cercetarea spațială.

În același timp, elementul nr. 84 este poate unul dintre cele mai puțin cunoscute, mai puțin populare elemente radioactive. La început a rămas în umbră, umbrită de gloria radiului. Mai târziu, nu s-a făcut prea mult publicitate, ca aproape toate materialele din cercetarea atomică și spațială.

Povestea descoperirii elementului nr. 84 este destul de cunoscută. A fost descoperit de Pierre Curie și Maria Sklodowska-Curie. În jurnalul de laborator al soților Curies, simbolul „Rho” (înscris în mâna lui Pierre) apare pentru prima dată la 13 iulie 1898.

La câțiva ani după moartea lui Pierre Curie, soția sa și co-autorul celor mai uimitoare descoperiri ale sale a scris cartea Pierre Curie. Datorită acestei cărți, aflăm din prima mână istoria descoperirii poloniului și radiului și ne familiarizăm cu caracteristicile și principiile muncii a doi oameni de știință remarcabili. Iată un fragment din această carte: „...Minereul pe care l-am ales a fost pitchblenda, minereu de uraniu, care în forma sa pură este de aproximativ patru ori mai activ decât oxidul de uraniu... Metoda pe care am folosit-o este o nouă metodă de analiză chimică. bazate pe radioactivitate. Constă în separarea prin mijloacele uzuale de analiză chimică și măsurarea, în condiții adecvate, a radioactivității tuturor produselor izolate. În acest fel, vă puteți face o idee despre proprietățile chimice ale elementului radioactiv dorit; acesta din urmă se concentrează în acele fracții a căror radioactivitate devine din ce în ce mai mare pe măsură ce separarea continuă. Curând am putut determina că radioactivitatea a fost concentrată predominant în două fracții chimice diferite și am ajuns la concluzia că cel puțin două radioelemente noi erau prezente în amestecul de rășini: poloniuși radiu. Am raportat existența elementului poloniu în iulie 1898 și radiu în decembrie același an...”

Primul raport de poloniu a fost datat 18 iulie. Este scris cu cea mai mare reținere și corectitudine. Există o frază acolo: „Dacă se confirmă existența acestui nou metal, ne propunem să-l numim poloniu, după patria unuia dintre noi”.

În latină Polonia înseamnă Polonia.

„Polonium” nu este primul nume „geografic” pentru un element. Până atunci, germaniul, ruteniul, galiul și scandiul fuseseră deja descoperite. Cu toate acestea, acest nume este special, poate fi considerat drept un nume de protest: un stat polonez independent nu exista la acel moment. Polonia era fragmentată, împărțită între imperiile austriac, german și rus...

În celebra carte „Marie Curie”, scrisă de fiica cea mică a soților, Eva, s-a făcut următoarea concluzie:

„Alegerea acestui nume arată că Marie, devenită fizician francez, nu a renunțat la patria sa. Acest lucru este evidențiat și de faptul că, înainte ca nota „Cu privire la o nouă substanță radioactivă în compoziția uranitului” să apară în „Rapoartele Academiei de Științe”, Marie a trimis manuscrisul în patria sa, lui Joseph Bogussky, șeful laboratorul Muzeului Industriei și Agriculturii unde au avut loc primele experimente științifice. Mesajul a fost publicat în Swiatlo, o recenzie lunară ilustrată, aproape simultan cu publicarea sa la Paris.”
În Republica Populară Polonă, memoria Mariei Skłodowska-Curie este sacră.

Casa în care s-a născut a fost restaurată, iar Institutul de Radio din Varșovia poartă numele ei.

De ce radiu și nu poloniu?

De fapt, de ce radiul, și nu poloniul, a adus cuplului Curie faima mondială? La urma urmei, primul element pe care l-au descoperit a fost elementul nr. 84. După un an de muncă, nu au avut nicio îndoială că două elemente noi erau prezente în gudronul de uraniu. Dar aceste elemente s-au făcut cunoscute doar prin radioactivitate, iar pentru a convinge pe toată lumea, și mai ales pe chimiști, că descoperirile au avut loc cu adevărat, a fost necesar să se izoleze aceste activități și să se obțină elemente noi, cel puțin sub formă de compuși individuali.

Toate elementele și izotopii radioactivi, după cum se știe, sunt acum uniți în familii: atunci când se descompun, nucleul unui atom radioactiv se transformă în nucleul atomic al altui element fiică. Toate elementele familiilor radioactive sunt într-un anumit echilibru între ele. S-a măsurat că în minereurile de uraniu raportul de echilibru dintre uraniu și poloniu este de 1,9-1010, iar 0,2 mg de poloniu este în echilibru cu un gram de radiu. Aceasta înseamnă că în mineralele de uraniu există de aproape 4 milioane de ori mai puțin rau decât uraniul, iar poloniul este încă de 5 mii de ori mai puțin.

Curies, desigur, nu cunoșteau aceste cifre exacte. Cu toate acestea, dându-și seama ce lucrare titanică a urmat pentru a izola elemente noi, au luat singura decizie corectă. În cartea despre Pierre Curie pe care am citat-o deja, se spune: „Rezultatele obținute după un an de muncă au arătat clar că radiul este mai ușor de izolat decât poloniul; prin urmare eforturile s-au concentrat pe radiu.”

Poloniu artificial

Întrebarea de aici este destul de potrivită: dacă poloniul este cu adevărat un element ultra-rar și ultra-greu de găsit, atunci cât costă să exploatezi poloniul în timpul nostru? Nu avem cifre exacte, dar astăzi elementul nr. 84 nu este mai puțin accesibil decât radiul. Este cu adevărat dificil să-l obțineți din minereu, dar există o altă cale - fuziunea nucleară.

Astăzi, poloniul este produs în două moduri, bismutul-209 fiind materia primă în ambele cazuri. În reactoarele nucleare, este iradiat cu fluxuri de neutroni, iar apoi, printr-un lanț relativ simplu de transformări nucleare, se formează cel mai important izotop al elementului nr. 84 astăzi - poloniul-210:

209 83 Bi + 1 1 p -γ→ 210 83 Bi -β→ 210 84 Po.
Și dacă același izotop de bismut este plasat într-o altă mașină de fuziune nucleară importantă - un ciclotron și acolo este bombardat cu fluxuri de protoni, atunci în funcție de reacție

209 83 Bi + 1 0 n -γ→ 209 84 Po + 1 0 n.

se formează cel mai longeviv izotop al elementului N° 84.

Prima reacție este mai importantă: poloniul-210 este un izotop mult mai interesant pentru tehnologie decât poloniul-209. (Despre motivele de mai jos.) În plus, a doua reacție concomitent cu poloniul produce plumb-209 - una dintre cele mai dificile impurități de îndepărtat din poloniu.

În general, purificarea poloniului și separarea acestuia dintr-un amestec cu alte metale nu este o sarcină deosebit de dificilă pentru tehnologia modernă. Există diferite metode pentru izolarea poloniului, în special electrochimică, când poloniul metalic este izolat pe un catod de platină sau aur și apoi separat prin sublimare.

Poloniul este un metal cu punct de topire scăzut și cu punct de fierbere relativ scăzut; punctele sale de topire și de fierbere sunt de 254, respectiv 962°C.

Bazele Chimiei

Este destul de evident că metodele avansate actuale pentru producerea și izolarea poloniului au devenit posibile numai după un studiu amănunțit al acestui metal radioactiv rar. Și conexiunile sale, desigur. Bazele chimiei poloniului au fost puse de descoperitorii săi. Într-unul din caietele de laborator ale soților Curie se află o înregistrare făcută în 1898: „După primul tratament al blendei de rășini cu acid sulfuric, poloniul nu se precipită complet și poate fi extras parțial prin spălare cu SO 4 H 2 diluat (aici iar mai jos se păstrează indexarea chimică a originalului). În schimb, două tratamente ale reziduului de amestec de rășină și un tratament al reziduului [minereu] german cu carbonați dau carbonați, iar SO4H2 precipită complet substanța activă din carbonatul dizolvat în acid acetic.”

Mai târziu, s-au aflat mult mai multe despre acest element. Am aflat, în special, că poloniul elementar, un metal alb-argintiu, există în două modificări alotropice. Cristalele unuia dintre ele - la temperatură scăzută - au o rețea cubică, iar celălalt - la temperatură ridicată - au o rețea rombică.

Tranziția de fază de la o formă la alta are loc la 36°C, dar la temperatura camerei poloniul este într-o formă la temperatură ridicată. Este încălzit de propria sa radiație radioactivă. În aparență, poloniul este similar cu orice metal obișnuit. În ceea ce privește fuzibilitatea - ca plumbul și bismutul. În funcție de proprietățile electrochimice - pentru metale nobile. Conform spectrelor optice și de raze X - numai pentru el însuși. Și în ceea ce privește comportamentul în soluții, este similar cu toate celelalte elemente radioactive: datorită radiațiilor ionizante în soluțiile care conțin poloniu, ozonul și peroxidul de hidrogen se formează și se descompun în mod constant.

În ceea ce privește proprietățile chimice, poloniul este un analog direct al sulfului, seleniului și teluriului. Prezintă valențe de 2-, 2+, 4+ și 6+, ceea ce este natural pentru un element din acest grup. Sunt cunoscuți și destul de bine studiați numeroși compuși de poloniu, variind de la simplu oxid PoO 2, solubil în apă, până la compuși complecși. Acesta din urmă nu ar trebui să fie surprinzător. Tendința la formarea complexă este cea mai mare parte a metalelor grele, iar poloniul este unul dintre ele. Apropo, densitatea sa - 9,4 g/cm 3 - este puțin mai mică decât cea a plumbului.

Un studiu foarte important al proprietăților poloniului pentru radiochimie în general a fost efectuat în 1925-1928. la Institutul de radiu din Leningrad. A fost esențial important să aflăm dacă elementele radioactive găsite în soluții în cantități extrem de mici ar putea forma proprii lor compuși coloidali. Răspunsul la această întrebare - răspunsul este pozitiv - a fost dat în lucrarea „Despre problema proprietăților coloidale ale poloniului”. Autorul acesteia a fost I.E. Un bătrân, mai târziu un radiochimist celebru, membru corespondent al Academiei de Științe a URSS.

Poloniu pe Pământ și în spațiu

Pentru oamenii departe de radiochimia și fizica nucleară, următoarea afirmație le va părea ciudată: astăzi poloniul este un element mult mai important decât radiul. Meritele istorice ale acestuia din urmă sunt incontestabile, dar acesta este trecutul. Poloniul este un element de azi și de mâine. În primul rând, acest lucru se aplică izotopului poloniu-210.

În total, sunt cunoscuți 27 de izotopi ai poloniului cu numere de masă de la 192 la 218. Acesta este unul dintre elementele cele mai poliizotopice, ca să spunem așa. Timpul de înjumătățire al celui mai longeviv izotop este poloniu-209-102 ani. Prin urmare, în mod natural, în scoarța terestră există doar poloniu radiogenic și există extrem de puțin din el acolo - 2-10 * 14%. Mai mulți izotopi ai poloniului care există în natură au propriile nume și simboluri care le determină locul în seria radioactivă. Astfel, poloniul-210 se mai numește radiu F (RaF), 211 Po - AcC, 2I2 Po - ThC, 214 Po - RaC, 215 Po - AcA, 216 Po - ThA și 218 Po - RaA.

Fiecare dintre aceste nume are propria sa istorie, toate sunt asociate cu izotopii „părinte” ai uneia sau altei varietăți atomice de poloniu, așa că ar fi mai corect să le numim nu „nume”, ci „patronimice”. Odată cu apariția sistemului modern de desemnare a izotopilor, numele vechi enumerate aproape au căzut treptat din uz.

Cel mai important izotop, poloniul-210, este un emițător alfa pur. Particulele emise de acesta sunt decelerate în metal și, călătorind prin el doar câțiva micrometri, își irosesc energia. Energia nucleară, de altfel. Dar energia nici nu apare, nici nu dispare. Energia din particulele alfa de poloniu este transformată în căldură, care poate fi folosită, de exemplu, pentru încălzire și care nu este atât de greu de convertit în electricitate.

Această energie este deja folosită atât pe Pământ, cât și în spațiu. Izotopul 210 Po este utilizat în centralele electrice ale unor sateliți artificiali. În special, a zburat dincolo de Pământ pe sateliții sovietici Kosmos-84 și Kosmos-90.

Emițătorii alfa puri și poloniul-210, în primul rând, au câteva avantaje evidente față de alte surse de radiație. În primul rând, particula alfa este destul de masivă și transportă multă energie. În al doilea rând, astfel de emițători practic nu necesită măsuri speciale de protecție: capacitatea de penetrare și lungimea căii particulelor alfa sunt minime. Există a treia, și a patra și a cincea, dar aceste două avantaje sunt principalele.

În principiu, plutoniul-238, poloniul-210, stronțiul-90, ceriu-144 și curium-244 sunt surse de energie acceptabile pentru funcționarea pe stațiile spațiale. Dar poloniul-210 are un avantaj important față de alți izotopi concurenți - cea mai mare putere specifică, 1210 W/cm 3 . Eliberează atât de multă energie termică încât căldura poate topi proba. Pentru a preveni acest lucru, poloniul este plasat într-o matrice de plumb. Aliajul rezultat de poloniu și plumb are un punct de topire de aproximativ 600°C - mult mai mare decât oricare dintre metalele constitutive. Puterea, însă, scade, dar rămâne destul de mare - aproximativ 150 W/cm 3 .

W. Corliss și D. Harvey, autorii cărții „Surse de energie din izotopii radioactivi”, scriu: „După cum arată cercetările recente, 210 Po poate fi folosit în navele spațiale cu echipaj”. Ei menționează disponibilitatea acestui izotop ca un alt avantaj al poloniului-210. Aceeași carte spune că bismutul și poloniul obținute din acesta sunt ușor separate prin schimb de ioni. Așa că serviciul spațial de poloniu se pare că abia începe.

Și este un început bun. Izotopul radioactiv poloniu-210 a servit drept combustibil pentru „soba” instalată pe Lunokhod 2. Nopțile pe Lună sunt foarte lungi și reci. Timp de 14,5 zile pământești, roverul lunar a fost la o temperatură sub - 130°C. Dar în tot acest timp recipientul pentru instrumente a trebuit să mențină o temperatură acceptabilă pentru echipamente științifice complexe.

Sursa de căldură cu poloniu a fost plasată în afara recipientului instrumentului. Poloniul a radiat căldură în mod continuu; dar numai atunci când temperatura din compartimentul instrumentelor a scăzut sub limita necesară, gazul de răcire, încălzit cu poloniu, a început să curgă în recipient. În restul timpului, excesul de căldură a fost disipat în spațiul cosmic. Soba nucleară Lunokhod-2 s-a distins prin autonomie completă și fiabilitate absolută. Există, totuși, limitări pentru poloniul-210. Timpul său de înjumătățire relativ scurt - doar 138 de zile - pune o limită naturală a duratei de viață a surselor de radioizotopi care conțin poloniu.

Dispozitive similare sunt folosite pe Pământ. Pe lângă acestea, sunt importante sursele de neutroni poloniu-beriliu și poloniu-bor. Acestea sunt fiole metalice sigilate care conțin o pelită ceramică acoperită cu poloniu-210 de carbură de bor sau carbură de beriliu. Fluxul de neutroni din nucleul unui atom de bor sau beriliu generează particule alfa emise de poloniu.

Astfel de surse de neutroni sunt ușoare și portabile, relativ sigure de utilizat și foarte fiabile. O fiolă de alamă cu un diametru de 2 cm și o înălțime de 4 cm - o sursă de neutroni poloniu-beriliu sovietic - produce până la 90 de milioane de neutroni în fiecare secundă.

Printre celelalte treburi pământești ale elementului nr. 84, poate că trebuie menționată utilizarea acestuia în aliajele standard de electrozi. Aceste aliaje sunt necesare pentru bujiile din motoarele cu ardere internă. Particulele alfa emise de Polonium-210 scad tensiunea necesară producerii unei scântei și, prin urmare, facilitează pornirea motorului.

Măsuri de siguranță

Trebuie avută o atenție deosebită atunci când lucrați cu poloniu. Poate că acesta este unul dintre cele mai periculoase radioelemente. Activitatea sa este atât de mare încât, deși emite doar particule alfa, nu o poți descurca cu mâinile; rezultatul va fi deteriorarea prin radiații a pielii și, eventual, a întregului corp: poloniul pătrunde destul de ușor prin piele. Elementul nr. 84 este, de asemenea, periculos la o distanță care depășește lungimea traseului particulelor alfa. Poate deveni rapid un aerosol și poate contamina aerul. Prin urmare, ei lucrează cu poloniu doar în cutii sigilate, iar faptul că nu este dificil să te protejezi de radiațiile poloniului este extrem de favorabil pentru toți cei care se ocupă de acest element.

Cititorul atent a observat probabil deja că în acest articol, oriunde se discută despre utilizarea practică a poloniului, apare un singur izotop - cu un număr de masă de 210. Într-adevăr, alți izotopi ai elementului nr. 84, inclusiv cel mai longeviv dintre ei. - poloniul- 209 sunt utilizate în prezent doar în scopuri de cercetare, pentru a studia și a clarifica caracteristicile fizice nucleare ale acestor izotopi. Acești izotopi nu și-au găsit încă aplicație practică.

Adevărat, mulți oameni de știință cred că poloniul-208, de asemenea, un emițător alfa pur, este, de asemenea, promițător pentru sursele de energie spațială. Timpul său de înjumătățire este semnificativ mai lung decât cel al poloniului-210 - 2,9 ani. Dar până acum acest izotop este aproape indisponibil. Viitorul va spune cât îi va lua să poarte doar cele promițătoare.

Elementul nr. 84 – poloniul – este primul element inclus în tabelul periodic după descoperirea radioactivității. Este, de asemenea, primul (în ordinea numerelor atomice) și cel mai ușor dintre elementele care nu au izotopi stabili. Este, de asemenea, unul dintre primele elemente radioactive utilizate în cercetarea spațială.

Deschidere, nume

Povestea descoperirii elementului nr. 84 este destul de cunoscută. A fost descoperit de Pierre Curie și Marie Skłodowska-Curie. În jurnalul de laborator al soților Curies, simbolul „Po” (înscris în mâna lui Pierre) apare pentru prima dată pe 13 iulie 1898.

La câțiva ani după moartea lui Pierre Curie, soția sa și co-autorul celor mai uimitoare descoperiri ale sale a scris cartea Pierre Curie. Datorită acestei cărți, aflăm din prima mână istoria descoperirii poloniului și radiului și ne familiarizăm cu caracteristicile și principiile muncii a doi oameni de știință remarcabili. Iată un fragment din această carte: „...Minereul pe care l-am ales a fost pitchblenda, minereu de uraniu, care în forma sa pură este de aproximativ patru ori mai activ decât oxidul de uraniu... Metoda pe care am folosit-o este o nouă metodă de analiză chimică. bazate pe radioactivitate. Constă în separarea prin mijloacele uzuale de analiză chimică și măsurarea, în condiții adecvate, a radioactivității tuturor produselor izolate. În acest fel, vă puteți face o idee despre proprietățile chimice ale elementului radioactiv dorit; acesta din urmă se concentrează în acele fracții a căror radioactivitate devine din ce în ce mai mare pe măsură ce separarea continuă. Curând am putut determina că radioactivitatea era concentrată predominant în două fracții chimice diferite și am ajuns la concluzia că cel puțin două radioelemente noi erau prezente în amestecul de rășini: poloniu și radiu. Am raportat existența elementului poloniu în iulie 1898 și radiu în decembrie același an...”

În latină Polonia înseamnă Polonia.

În celebra carte „Marie Curie”, scrisă de fiica cea mică a soților Curie, Eva, s-a făcut următoarea concluzie: „Alegerea acestui nume arată că Marie, devenită fizician francez, nu a renunțat la patria sa. Acest lucru este evidențiat și de faptul că înainte ca în „Rapoartele Academiei de Științe” să apară nota „Despre o nouă substanță radioactivă în compoziția uranitului”*, Marie a trimis manuscrisul în țara natală, lui Joseph Bogussky, șeful a laboratorului Muzeului Industriei și Agriculturii, unde au început primele ei experimente științifice. Mesajul a fost publicat în Swialto, o recenzie lunară ilustrată, aproape simultan cu publicarea sa la Paris.”

* Mineral de uraniu, compoziția sa este UO 2. Soții Curies au explorat diverse minerale care conțin uraniu.

De ce radiu și nu poloniu?

De fapt, de ce radiul, și nu poloniul, a adus cuplului Curie faima mondială? La urma urmei, primul element descoperit de ei a fost elementul nr. 84.

După un an de muncă, nu au avut nicio îndoială că două elemente noi erau prezente în gudronul de uraniu. Dar aceste elemente s-au făcut cunoscute doar prin radioactivitate, iar pentru a convinge pe toată lumea, și mai ales pe chimiști, că descoperirile au avut loc cu adevărat, a fost necesar să se izoleze aceste activități și să se obțină elemente noi, cel puțin sub formă de compuși individuali.

Toate elementele și izotopii radioactivi, după cum se știe, sunt acum uniți în familii: atunci când se descompun, nucleul unui atom radioactiv se transformă în nucleul atomic al altui element fiică. Toate elementele familiilor radioactive sunt într-un anumit echilibru între ele. S-a măsurat că în minereurile de uraniu raportul de echilibru dintre uraniu și poloniu este de 1,9 10 10, iar 0,2 mg de poloniu este în echilibru cu un gram de radiu. Aceasta înseamnă că în mineralele de uraniu există de aproape 20 de miliarde de ori mai puțin rau decât uraniul, iar poloniul este încă de 5 mii de ori mai puțin.

Poloniu artificial

Întrebarea de aici este destul de potrivită: dacă poloniul este cu adevărat un element ultra-rar și ultra-greu de găsit, atunci cât costă să exploatezi poloniul în timpul nostru?

Nu avem cifre exacte, dar astăzi elementul nr. 84 nu este mai puțin accesibil decât radiul. Este cu adevărat dificil să-l obțineți din minereu, dar există o altă cale - fuziunea nucleară.

Și dacă același izotop de bismut este plasat într-o altă mașină de fuziune nucleară importantă - un ciclotron și acolo este bombardat cu fluxuri de protoni, atunci în funcție de reacție

se formează cel mai longeviv izotop al elementului nr. 84.

Poloniul este un metal cu punct de topire scăzut și cu punct de fierbere relativ scăzut; punctele sale de topire și de fierbere sunt de 254, respectiv 962°C.

Bazele Chimiei

Bazele chimiei poloniului au fost puse de descoperitorii săi. Într-unul din caietele de laborator ale soților Curie se află o înregistrare făcută în 1898: „După primul tratament al blendei de rășini cu acid sulfuric, poloniul nu se precipită complet și poate fi extras parțial prin spălare cu SO 4 H 2 diluat (aici iar mai jos se păstrează indexarea chimică a originalului). În schimb, două tratamente ale reziduului de amestec de rășină și un tratament al reziduului [minereu] german cu carbonați dau carbonați, iar SO4H2 precipită complet substanța activă din carbonatul dizolvat în acid acetic.”

Mai târziu, s-au aflat mult mai multe despre acest element. Am aflat, în special, că poloniul elementar, un metal alb-argintiu, există în două modificări alotropice. Cristalele unuia dintre ele - temperatură scăzută - au o rețea cubică, iar celălalt - temperatură ridicată - au o rețea rombică.

Tranziția de fază de la o formă la alta are loc la 36°C, dar la temperatura camerei poloniul este într-o formă la temperatură ridicată. Este încălzit de propria sa radiație radioactivă.

În aparență, poloniul este similar cu orice metal obișnuit. În ceea ce privește fuzibilitatea - plumb și bismut. În funcție de proprietățile electrochimice - pentru metale nobile. Conform spectrelor optice și de raze X - numai pentru el însuși. Și în funcție de comportamentul lor în soluții - față de toate celelalte elemente radioactive: datorită radiațiilor ionizante în soluțiile care conțin poloniu, ozonul și peroxidul de hidrogen se formează și se descompun în mod constant.

În ceea ce privește proprietățile chimice, poloniul este un analog direct al sulfului, seleniului și teluriului. Prezintă valențe de 2–, 2+, 4+ și 6+, ceea ce este natural pentru un element din acest grup. Numeroși compuși de poloniu sunt cunoscuți și destul de bine studiați, variind de la simplu oxid PoO 2, solubil în apă, până la compuși complecși.

Acesta din urmă nu ar trebui să fie surprinzător. Tendința de a forma complexe este o caracteristică a majorității metalelor grele, iar poloniul este unul dintre ele. Apropo, densitatea sa - 9,4 g/cm 3 - este puțin mai mică decât cea a plumbului.

Un studiu foarte important al proprietăților poloniului pentru radiochimie în general a fost efectuat în 1925...1928. la Institutul de radiu din Leningrad. A fost esențial important să aflăm dacă elementele radioactive găsite în soluții în cantități extrem de mici ar putea forma proprii lor compuși coloidali. Răspunsul la această întrebare - răspunsul este pozitiv - a fost dat în lucrarea „Despre problema proprietăților coloidale ale poloniului”. Autorul acesteia a fost I.E. Un bătrân, mai târziu un radiochimist celebru, membru corespondent al Academiei de Științe a URSS.

Poloniu pe Pământ și în spațiu

În total, sunt cunoscuți 27 de izotopi ai poloniului cu numere de masă de la 192 la 218. Acesta este unul dintre elementele cele mai poliizotopice, ca să spunem așa. Timpul de înjumătățire al celui mai longeviv izotop, poloniul-209, este de 103 ani. Prin urmare, în mod natural, în scoarța terestră există doar poloniu radiogen și există extrem de puțin din el acolo - 2·10-14%. Mai mulți izotopi ai poloniului care există în natură au propriile nume și simboluri care le determină locul în seria radioactivă. Astfel, poloniul-210 este numit și radiu F (RaF), 211 Po - AcC " , 212 Po – ThC " , 214 Po – PaC " , 215 Po – AcA, 216 Po – ThA și 218 Po – RaA.

Fiecare dintre aceste nume are propria sa istorie; toți sunt asociați cu izotopii „părinte” ai uneia sau altei varietăți atomice de poloniu, așa că ar fi mai corect să le numim nu „nume”, ci „patronimice”. Odată cu apariția sistemului modern de desemnare a izotopilor, numele vechi enumerate aproape au căzut treptat din uz.

Emițătorii alfa puri și poloniul-210, în primul rând, au câteva avantaje evidente față de alte surse de radiație. În primul rând, particula alfa este destul de masivă și, prin urmare, transportă multă energie. În al doilea rând, astfel de emițători practic nu necesită măsuri speciale de protecție: capacitatea de penetrare și lungimea căii particulelor alfa sunt minime. Există a treia, și a patra și a cincea, dar aceste două avantaje sunt principalele.

În principiu, plutoniu-238, dolonium-210, stronțiu-90, ceriu-144 și curium-244 sunt surse de energie acceptabile pentru funcționarea pe stațiile spațiale. Dar poloniul-210 are un avantaj important față de alți izotopi concurenți - cea mai mare putere specifică, 1210 W/cm 3 . Eliberează atât de multă energie termică încât căldura poate topi proba. Pentru a preveni acest lucru, poloniul este plasat într-o matrice de plumb. Aliajul rezultat de poloniu și plumb are un punct de topire de aproximativ 600°C - mult mai mare decât fiecare dintre metalele sale constitutive. Puterea, însă, scade, dar rămâne destul de mare - aproximativ 150 W/cm3.

W. Corliss și D. Harvey, autori ai cărții „Surse de energie pentru izotopii radioactivi” (această carte a fost publicată în limba rusă în 1967), scriu: „După cum arată cele mai recente cercetări, 210 Po poate fi folosit în nave spațiale cu echipaj”. Ei menționează disponibilitatea acestui izotop ca un alt avantaj al poloniului-210. Aceeași carte spune că bismutul și poloniul obținute din acesta sunt ușor separate prin schimb de ioni. Așa că serviciul spațial de poloniu se pare că abia începe.

Și este un început bun. Izotopul radioactiv poloniu-210 a servit drept combustibil pentru „soba” instalată pe Lunokhod 2.

Nopțile pe Lună sunt foarte lungi și reci. Timp de 14,5 zile pământești, roverul lunar a fost la temperaturi sub –130°C. Dar în tot acest timp recipientul pentru instrumente a trebuit să mențină o temperatură acceptabilă pentru echipamente științifice complexe.

Soba nucleară Lunokhod-2 s-a distins prin autonomie completă și fiabilitate absolută.

Există, totuși, limitări pentru poloniul-210. Timpul său de înjumătățire relativ scurt - doar 138 de zile - pune o limită naturală a duratei de viață a surselor de radioizotopi care conțin poloniu.

Dispozitive similare sunt folosite pe Pământ. Pe lângă acestea, sunt importante sursele de neutroni poloniu-beriliu și poloniu-bor. Acestea sunt fiole metalice sigilate care conțin o tabletă ceramică acoperită cu poloniu-210 din carbură de bor sau carbură de beriliu. Fluxul de neutroni din nucleul unui atom de bor sau beriliu generează particule alfa emise de poloniu.

Astfel de surse de neutroni sunt ușoare și portabile, complet sigure de utilizat și foarte fiabile. O fiolă de alamă cu un diametru de 2 cm și o înălțime de 4 cm - o sursă de neutroni poloniu-beriliu sovietic - produce până la 90 de milioane de neutroni în fiecare secundă.

Măsuri de siguranță

Un cititor atent a observat probabil deja că în acest articol, oriunde se discută despre utilizarea practică a poloniului, apare un singur izotop - cu un număr de masă de 210. Într-adevăr, alți izotopi ai elementului nr. 84, inclusiv cel mai longeviv poloniu - 209, nu au părăsit până acum laboratorul.

Poloniul (lat. Poloniu; simbolizat Po) este un element chimic cu număr atomic 84 în tabelul periodic, un semimetal radioactiv de culoare alb-argintiu. Nu are izotopi stabili.

Istoria și originea numelui

Elementul a fost descoperit în 1898 de soții Pierre Curie și Marie Skłodowska-Curie în amestec de rășini. Elementul a fost numit după patria lui Marie Skłodowska-Curie - Polonia (lat. Polonia).
În 1902, omul de știință german Wilhelm Markwald a descoperit un nou element. L-a numit radioteluriu. Curie, după ce a citit o notă despre descoperire, a raportat că acesta este elementul poloniu, pe care l-au descoperit cu patru ani mai devreme. Markwald nu a fost de acord cu această evaluare, spunând că poloniul și radiotelurul sunt elemente diferite. După o serie de experimente cu elementul, Curies au demonstrat că poloniul și radiotelurul au același timp de înjumătățire. Markwald a fost forțat să se retragă.
Prima probă de poloniu care conține 0,1 mg din acest element a fost izolată în 1910.

Proprietăți

Poloniul este un metal radioactiv moale, alb-argintiu.
Poloniul metal se oxidează rapid în aer. Dioxidul de poloniu (PoO2) x și monoxidul de poloniu PoO sunt cunoscute. Formează tetrahalogenuri cu halogeni. Când este expus la acizi, intră în soluție cu formarea de cationi roz Po 2+:
Po + 2HCI → PoCl2 + H2.

Când poloniul este dizolvat în acid clorhidric în prezență de magneziu, se formează hidrogen polonidă:
Po + Mg + 2HCl → MgCl2 + H2Po,

Care este în stare lichidă la temperatura camerei (de la -36,1 la 35,3 °C)
În cantități indicator, s-au obținut trioxid de poloniu acid PoO 3 și săruri ale acidului poloniu, care nu există în stare liberă - polonați K 2 PoO 4. Dioxidul de poloniu PoO2 este de asemenea cunoscut. Formează halogenuri ale compoziției PoX 2, PoX 4 și PoX 6. La fel ca teluriul, poloniul este capabil să formeze compuși chimici - polonide - cu un număr de metale.
Poloniul este singurul element chimic care, la temperaturi scăzute, formează o rețea cristalină cubică simplă monoatomică.

Chitanță

În practică, nuclidul de poloniu 210 Po este sintetizat artificial în cantități de grame prin iradierea 209 Bi metalic cu neutroni în reactoare nucleare. 210 Bi rezultat se transformă în 210 Po datorită dezintegrarii β. Când același izotop de bismut este iradiat cu protoni conform reacției
209 Bi + p → 209 Po + n
se formează cel mai longeviv izotop al poloniului, 209 Po.
Micro cantități de poloniu sunt extrase din deșeurile de la prelucrarea minereului de uraniu. Poloniul este izolat prin extracție, schimb ionic, cromatografie și sublimare.
Po metalic se obține prin descompunerea termică în vid a sulfurei sau dioxidului de PoS (PoO 2) x la 500 °C.
98% din producția mondială de poloniu provine din Rusia.

Vizualizări