Polonium (Po) on erittäin harvinainen ja erittäin haihtuva radioaktiivinen metalli. Ennen kuin puolalais-ranskalainen fyysikko Marie Curie löysi poloniumin vuonna 1898, uraani ja torium olivat ainoat tunnetut radioaktiiviset alkuaineet. Curie nimitti poloniumiksi kotimaansa Puolan mukaan.
Poloniumista ei ole juurikaan hyötyä ihmisille, lukuun ottamatta joitain uhkaavia sovelluksia: Sitä käytettiin liipaisimena ensimmäisessä atomipommissa ja se on myös epäilty myrkky muutamassa korkean profiilin kuolemassa.
Kaupallisissa sovelluksissa poloniumia käytetään toisinaan koneiden staattisen sähkön tai pölyn poistamiseen valokuvafilmistä. Sitä voidaan käyttää myös kevyenä lämmönlähteenä avaruussatelliittien termosähkölle.
Luokitus
Polonium sijaitsee ryhmässä 16 ja jakso 6 alkuaineiden jaksollisessa taulukossa. Se luokitellaan metalliksi, koska poloniumin sähkönjohtavuus laskee lämpötilan noustessa Royal Society of Chemistry mukaan.
Alkuaine on kalkogeenien raskain metalli, ryhmä elementtejä, jotka tunnetaan myös nimellä "happiryhmä". Kaikki kalkogeenit löytyvät kuparimalmista. Muihin kalkogeeniryhmän alkuaineisiin kuuluvat happi, rikki, seleeni ja telluuri.
Poloniumista on tunnettuja 33 isotooppia (saman alkuaineen atomit, joilla on eri määrä neutroneja), ja kaikki ovat radioaktiivisia. Tämän elementin radioaktiivinen epävakaus tekee siitä sopivan ehdokkaan käytettäväksi atomipommeissa.
Fyysiset ominaisuudet
- Atomiluku (protonien lukumäärä ytimessä): 84
- Atomisymboli (elementtien jaksollisessa taulukossa): Po
- Atomipaino (atomin keskimääräinen massa): 209
- Tiheys: 9,32 grammaa kuutiometriä kohti
- Vaihe huoneenlämpötilassa: Kiinteä
- Sulamispiste: 489,2 astetta Fahrenheit (254 astetta)
- Kiehumispiste: 1 763,6 astetta F (962 astetta C)
- Yleisin isotooppi: Po-210, jonka puoliintumisaika on vain 138 päivää
Löytö
Kun Curie ja hänen aviomiehensä Pierre Curie löysivät poloniumin, he etsivät radioaktiivisuuden lähdettä luonnossa esiintyvästä uraanirikkaasta malmista, nimeltään pitchblende.
He havaitsivat, että puhdistamaton sävelkorkeus oli radioaktiivisempaa kuin siitä erotettu uraani. Joten he perustelivat, että sävelkorkeuden tulee sisältää ainakin yksi muu radioaktiivinen elementti.
Curies osti kuormitta pikseleeniä, jotta ne voisivat erottaa kemiallisesti mineraalien yhdisteet. Kansainvälisen puhtaan ja sovelletun kemian liiton (IUPAC) mukaan he erottivat kuukausien vaiheen huolellisen työn jälkeen lopulta radioaktiivisen elementin: aineen, joka on 400 kertaa enemmän radioaktiivista kuin uraani.
Poloniumin uutto oli haastavaa, koska siellä oli niin pieni määrä; 1 tonni uraanimalmia sisältää vain noin 100 mikrogrammaa (0,0001 grammaa) poloniumia.
Siitä huolimatta, Curies pystyi vetämään pois isotoopin, jota tunnemme nyt polonium-209: nä, kuninkaallisen kemian seuran mukaan.
Lähteet
Po-210: n jälkiä löytyy maaperästä ja ilmasta. Esimerkiksi Po-210 syntyy radon-222-kaasun hajoamisen aikana, mikä on seurauksena rappevan radumin vaikutuksesta. Radium on puolestaan uraanin hajoamistuote, jota esiintyy melkein kaikissa kiveissä ja kivien muodostamassa maaperässä.
Jäkälät pystyvät absorboimaan poloniumia suoraan ilmakehästä. Pohjoisilla alueilla poroja syövien ihmisten veressä voi olla korkeampia poloniumipitoisuuksia, koska porot syövät jäkälät, kertoo Smithsonian.com.
Poloniumia pidetään harvinaisena luonnollisena alkuaineena. Vaikka sitä löytyy uraanimalmista, se ei ole taloudellista uuteta, koska Jefferson Labin mukaan uraanimalmia on vain noin 100 mikrogrammaa polttoainetta (1 tonni) 0,9 tonnia.
Sen sijaan poloniumia saadaan pommimalla vismutti-209: tä (vakaa isotooppi) neutronien kanssa ydinreaktorissa. Tämä muodostaa radioaktiivisen vismutti-210: n, joka sitten hajoaa poloniumiksi prosessin, jota kutsutaan beetahajoamiseksi, mukaan Royal Society of Chemistry.
Yhdysvaltain ydinalan sääntelykomitean arvion mukaan maailmassa tuotetaan vuosittain vain noin 100 grammaa (3,5 unssia) polonium-210: ta.
Kaupallinen käyttö
Poloniumilla on korkean radioaktiivisuuden vuoksi vähän kaupallisia sovelluksia. Elementin rajoitettuihin käyttötarkoituksiin kuuluu staattisen sähkön poistaminen koneissa ja pölyn poistaminen valokuvausfilmistä. Molemmissa sovelluksissa polonium on suljettava huolellisesti käyttäjän suojaamiseksi.
Elementtiä käytetään myös kevyenä lämmönlähteenä satelliittien ja muiden avaruusalusten lämpöä varten. Tämä johtuu siitä, että polonium hajoaa nopeasti, ja samalla se vapauttaa suuren määrän energiaa lämmön muodossa. Kuninkaallisen kemian seuran mukaan vain yksi gramma poloniumia saavuttaa lämpötilan 500 astetta (932 astetta F), kun se hajoaa.
Atomipommi
Toisen maailmansodan puolivälissä armeijajoukot alkoivat järjestää Manhattanin insinööripiiriä, salaisinta tutkimus- ja kehitysohjelmaa, joka lopulta tuottaa maailman ensimmäiset ydinaseet.
Ennen 1940-luvua ei ollut syytä eristää poloniumia sen puhtaassa muodossa tai tuottaa sitä merkittävässä määrin, koska sille ei ollut tunnettua käyttöä ja siitä oli vain vähän tiedossa. Mutta piirin insinöörit alkoivat tutkia poloniumia ja löysivät elementin tärkeäksi aineeksi ydinaseelleen.
Atomic Heritage Foundationin mukaan pommin aloittajana toimi poloniumin ja berylliumin yhdistelmä, joka on toinen harvinainen elementti.
Sodan jälkeen poloniumin tutkimusprojekti siirrettiin Mound Laboratoryan Miamisburgissa, Ohiossa. Vuonna 1949 valmistunut Mound Lab oli ensimmäinen pysyvä atomienergiakomission laitos ydinaseiden kehittämiseen.
Myrkytys
Polonium on myrkyllinen ihmisille, jopa hyvin pieninä määrinä.
Ensimmäinen ihminen, joka kuoli poloniumimyrkytykseen, on saattanut olla Marie Curien tytär Irène Joliot-Curie. Vuonna 1946 poloniumkapseli räjähti laboratorion penkillä, mikä saattoi olla syy hänelle leukemiaan liittyvä sairaus ja kuoli 10 vuotta myöhemmin, Smithsonian.com-sivuston mukaan.
Poloniumimyrkytys tappoi myös entisen venäläisen vakoojan Alexander Litvinenkon, joka oli asunut Lontoossa vuonna 2006 poliittisen turvapaikan hakemisen jälkeen.
Myrkytystä epäiltiin myös palestiinalaisjohtajan Yasser Arafatin kuolemassa vuonna 2004, koska hänen vaatteissaan havaittiin yllättävän paljon polonium-210-pitoisuutta, sanoo The Wall Street Journal.
Nicotine & Tobacco Research -lehdessä julkaistun vuoden 2011 tutkimuksen mukaan tupakkayritykset ovat olleet tietoisia siitä, että savukkeet ja muut tupakkaa sisältävät tuotteet sisältävät vähän poloniumia. Tutkimuksen tekijät laskivat, että savukkeissa olevan poloniumin aiheuttama radioaktiivisuus aiheuttaa jopa 138 kuolemaa tuhannesta tupakoitsijasta 25 vuoden aikana.
Muut tutkimukset ovat osoittaneet, että tupakoitsijoiden kylkiluissa on kaksi kertaa niin paljon poloniumia kuin tupakoimattomissa, Yhdysvaltojen kansallisen terveysinstituutin toksikologisen tietoverkon mukaan.
Lisätietoja:
