Polonium Een zeldzaam en zeer vluchtig radioactief element

Polonium (Po) is een zeer zeldzaam en zeer vluchtig radioactief metaal. Voordat de Pools-Franse natuurkundige Marie Curie in 1898 polonium ontdekte, waren uranium en thorium de enige bekende radioactieve elementen. Curie noemde polonium naar haar vaderland, Polen.

Polonium heeft weinig nut voor mensen, met uitzondering van enkele dreigende toepassingen: het werd gebruikt als trigger in de eerste atoombom en is ook een vermoedelijk gif bij een paar spraakmakende sterfgevallen.

In commerciële toepassingen wordt polonium af en toe gebruikt om statische elektriciteit in machines of stof van fotografische film te verwijderen. Het kan ook worden gebruikt als een lichtgewicht warmtebron voor thermo-elektrische energie in ruimtesatellieten.

Classificatie

Polonium bevindt zich in groep 16 en periode 6 in het periodiek systeem der elementen. Het is geclassificeerd als een metaal omdat de elektrische geleidbaarheid van polonium afneemt naarmate de temperatuur stijgt, volgens de Royal Society of Chemistry.

Het element is het zwaarste metaal van de chalcogenen, een groep elementen die ook wel de "zuurstoffamilie" wordt genoemd. Alle chalcogenen worden aangetroffen in koperertsen. Andere elementen in de chalcogeengroep zijn zuurstof, zwavel, seleen en telluur.

Er zijn 33 bekende isotopen (atomen van hetzelfde element met een verschillend aantal neutronen) van polonium, en ze zijn allemaal radioactief. De radioactieve instabiliteit van dit element maakt het een geschikte kandidaat voor gebruik in atoombommen.

Fysieke eigenschappen

• Atoomnummer (aantal protonen in de kern): 84
• Atoomsymbool (op het periodiek systeem der elementen): Po
• Atoomgewicht (gemiddelde massa van het atoom): 209
• Dichtheid: 9,32 gram per kubieke centimeter
• Fase bij kamertemperatuur: vast
• Smeltpunt: 489,2 graden Fahrenheit (254 graden Celsius)
• Kookpunt: 1.763,6 graden F (962 graden C)
• De meest voorkomende isotoop: Po-210, die een halfwaardetijd heeft van slechts 138 dagen

Ontdekking

Toen Curie en haar man, Pierre Curie, polonium ontdekten, waren ze op zoek naar de bron van radioactiviteit in een natuurlijk voorkomend, uraniumrijk erts genaamd pitchblende..

De twee merkten op dat de ongeraffineerde pekblende radioactiever was dan het uranium dat ervan was afgescheiden. Dus redeneerden ze dat de pitchblende minstens één ander radioactief element moest bevatten.

De Curies kochten ladingen pekblende zodat ze de verbindingen in de mineralen chemisch konden scheiden. Na maanden van nauwgezet werk isoleerden ze eindelijk het radioactieve element: een stof die 400 keer radioactiever is dan uranium, volgens de International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC).

Het extraheren van polonium was een uitdaging omdat er zo'n minuscule hoeveelheid was; 1 ton uraniumerts bevat slechts ongeveer 100 microgram (0,0001 gram) polonium.

Desalniettemin waren de Curies in staat om de isotoop te verwijderen die we nu kennen als polonium-209, volgens de Royal Society of Chemistry.

Bronnen

Sporen van Po-210 zijn te vinden in de bodem en lucht. Po-210 wordt bijvoorbeeld geproduceerd tijdens het verval van radon-222-gas, wat het resultaat is van rottend radium. Radium is op zijn beurt een vervalproduct van uranium, dat aanwezig is in bijna alle rotsen en grond die uit rotsen is gevormd.

Korstmossen kunnen polonium rechtstreeks uit de atmosfeer opnemen. In noordelijke gebieden kunnen mensen die rendieren eten hogere concentraties polonium in hun bloed hebben, omdat rendieren korstmossen eten, volgens Smithsonian.com.

Polonium wordt als een zeldzaam natuurlijk element beschouwd. Hoewel het wordt aangetroffen in uraniumertsen, is het niet economisch om te extraheren, omdat er volgens het Jefferson Lab slechts ongeveer 100 microgram polonium in 1 ton (0,9 metrische ton) uraniumerts zit..

In plaats daarvan wordt polonium verkregen door bismut-209 (een stabiele isotoop) te beschieten met neutronen in een kernreactor. Dit creëert radioactief bismut-210, dat vervolgens vervalt tot polonium via een proces dat bèta-verval wordt genoemd, volgens de Royal Society of Chemistry.

De Nuclear Regulatory Commission van de Verenigde Staten schat dat er wereldwijd slechts ongeveer 100 gram (3,5 ounces) polonium-210 per jaar wordt geproduceerd.

Commercieel gebruik

Vanwege zijn hoge radioactiviteit heeft polonium weinig commerciële toepassingen. Enkele van de beperkte toepassingen van het element zijn het elimineren van statische elektriciteit in machines en het verwijderen van stof van fotografische film. Bij beide toepassingen moet het polonium zorgvuldig worden verzegeld om de gebruiker te beschermen.

Het element wordt ook gebruikt als lichtgewicht warmtebron voor thermo-elektrische energie in satellieten en andere ruimtevaartuigen. Dat komt omdat polonium snel vervalt en daarbij een grote hoeveelheid energie vrijgeeft in de vorm van warmte. Volgens de Royal Society of Chemistry bereikt slechts één gram polonium een ​​temperatuur van 500 graden C (932 graden F) als het degradeert..

Atoombom

Tijdens het midden van de Tweede Wereldoorlog begon het Army Corps of Engineers het Manhattan Engineer District te organiseren, een uiterst geheim onderzoeks- en ontwikkelingsprogramma dat uiteindelijk 's werelds eerste kernwapens zou produceren..

Vóór de jaren veertig was er geen reden om polonium in zijn pure vorm te isoleren of het in een substantiële hoeveelheid te produceren, omdat er geen gebruik van bekend was en er zeer weinig over bekend was. Maar de ingenieurs van het district begonnen polonium te bestuderen en ontdekten dat het element een belangrijk ingrediënt was voor hun kernwapen.

Een combinatie van polonium en beryllium, een ander zeldzaam element, fungeerde volgens de Atomic Heritage Foundation als de initiator van de bom.

Na de oorlog werd het poloniumonderzoeksproject overgebracht naar Mound Laboratory in Miamisburg, Ohio. Mound Lab, voltooid in 1949, was de eerste permanente faciliteit van de Atomic Energy Commission voor de ontwikkeling van kernwapens.

Vergiftiging

Polonium is giftig voor mensen, zelfs in zeer kleine hoeveelheden.

De eerste persoon die stierf aan poloniumvergiftiging was mogelijk de dochter van Marie Curie, Irène Joliot-Curie. In 1946 explodeerde een poloniumcapsule op haar laboratoriumbank, wat mogelijk de reden was dat ze leukemie opliep en 10 jaar later stierf, volgens Smithsonian.com.

Poloniumvergiftiging was ook wat Alexander Litvinenko doodde, een voormalige Russische spion die in 2006 in Londen woonde nadat hij politiek asiel had aangevraagd.

Vergiftiging werd ook vermoed bij de dood van de Palestijnse leider Yasser Arafat in 2004, omdat volgens The Wall Street Journal verrassend hoge concentraties polonium-210 op zijn kleding werden aangetroffen..

Een studie uit 2011, gepubliceerd in het tijdschrift Nicotine & Tobacco Research, toonde aan dat tabaksfabrikanten zich ervan bewust zijn dat sigaretten en andere tabakhoudende producten een laag gehalte aan polonium bevatten. De auteurs van het onderzoek berekenden dat de radioactiviteit van polonium in sigaretten verantwoordelijk is voor 138 doden per 1000 rokers over een periode van 25 jaar..

Ander onderzoek heeft aangetoond dat volgens het Toxicology Data Network van het U.S. National Institute of Health in de ribben van rokers twee keer zoveel polonium wordt aangetroffen als in die van niet-rokers..

Verder lezen:

• Veelgestelde vragen over Polonium 210, van de CDC.
• Six Secrets of Polonium, uit het tijdschrift Smithsonian.
• NIH's Hazardous Substances Data Bank-invoer voor radioactief polonium.