Polonium: องค์ประกอบกัมมันตภาพรังสีที่หายากและผันผวนสูง

Polonium (PO) เป็นโลหะกัมมันตรังสีที่หายากและผันผวนสูง ก่อนนักฟิสิกส์โปแลนด์-ฝรั่งเศสMarie Curieการค้นพบโพโลเนียมในปี 1898 ยูเรเนียมและทอเรียมเป็นองค์ประกอบกัมมันตรังสีที่รู้จักกันเพียงอย่างเดียว คูรีชื่อโปโนเนียมหลังจากบ้านเกิดของเธอโปแลนด์

Polonium ใช้งานน้อยกับมนุษย์ยกเว้นแอพพลิเคชั่นที่น่ากลัว: มันถูกใช้เป็นทริกเกอร์ในระเบิดปรมาณูครั้งแรกและยังเป็นพิษที่น่าสงสัยในการเสียชีวิตสองสามราย

ในการใช้งานเชิงพาณิชย์โพโลเนียมถูกใช้เป็นครั้งคราวเพื่อกำจัดกระแสไฟฟ้าคงที่ในเครื่องจักรหรือฝุ่นจากฟิล์มถ่ายภาพ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นแหล่งความร้อนที่มีน้ำหนักเบาสำหรับพลังงานเทอร์โมอิเล็กทริกในดาวเทียมอวกาศ

การจำแนกประเภท

Polonium ตั้งอยู่ในกลุ่ม 16 และช่วงเวลา 6 ในตารางธาตุเป็นระยะ- มันถูกจัดเป็นโลหะเนื่องจากการนำไฟฟ้าของ Polonium ลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นตามข้อมูลของราชสมาคมเคมี-

องค์ประกอบคือโลหะที่หนักที่สุดของ Chalcogens, aกลุ่มองค์ประกอบยังเป็นที่รู้จักกันในนาม "ตระกูลออกซิเจน" chalcogens ทั้งหมดพบได้ในแร่ทองแดง องค์ประกอบอื่น ๆ ในกลุ่ม chalcogen ได้แก่ ออกซิเจน, ซัลเฟอร์, ซีลีเนียมและเทลลูเรียม

มีไอโซโทปที่รู้จัก 33 (อะตอมขององค์ประกอบเดียวกันที่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน) ของโพโลเนียมและทั้งหมดเป็นกัมมันตรังสี ความไม่แน่นอนของกัมมันตภาพรังสีขององค์ประกอบนี้เป็นสิ่งที่ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับใช้ในระเบิดปรมาณู

ลักษณะทางกายภาพ

จำนวนอะตอม (จำนวนโปรตอนในนิวเคลียส): 84
สัญลักษณ์อะตอม (บนตารางธาตุขององค์ประกอบ): PO
น้ำหนักอะตอม (มวลเฉลี่ยของอะตอม): 209
ความหนาแน่น: 9.32 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร
เฟสที่อุณหภูมิห้อง: ของแข็ง
จุดหลอมเหลว: 489.2 องศาฟาเรนไฮต์ (254 องศาเซลเซียส)
จุดเดือด: 1,763.6 องศา F (962 องศา C)
ไอโซโทปที่พบมากที่สุด: PO-210 ซึ่งมีครึ่งชีวิตเพียง 138 วัน

การค้นพบ

เมื่อ Curie และสามีของเธอ Pierre Curie ค้นพบ Polonium พวกเขากำลังค้นหาแหล่งที่มาของกัมมันตภาพรังสีในแร่ที่อุดมไปด้วยยูเรเนียมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่เรียกว่า Pitchblende

ทั้งสองสังเกตเห็นว่า pitchblende ที่ไม่ผ่านการกลั่นนั้นมีกัมมันตภาพรังสีมากกว่ายูเรเนียมที่แยกออกจากมัน ดังนั้นพวกเขาจึงให้เหตุผลว่า Pitchblende จะต้องมีองค์ประกอบกัมมันตภาพรังสีอย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบ

Curies ซื้อ pitchblende จำนวนมากเพื่อให้พวกเขาสามารถแยกสารเคมีในแร่ธาตุได้ หลังจากผ่านไปหลายเดือนของการทำงานอย่างหนักในที่สุดพวกเขาก็แยกองค์ประกอบกัมมันตภาพรังสี: สารกัมมันตรังสีมากกว่ายูเรเนียม 400 เท่าสหภาพระหว่างประเทศของเคมีบริสุทธิ์และประยุกต์ (IUPAC)-

การสกัดโพโลเนียมนั้นเป็นสิ่งที่ท้าทายเพราะมีจำนวนเงินลดลง แร่ยูเรเนียม 1 ตันมีเพียงประมาณ 100 ไมโครกรัม (0.0001 กรัม) ของโพโลเนียม

อย่างไรก็ตาม Curies สามารถดึงไอโซโทปออกมาได้ตอนนี้เรารู้ว่าเป็น polonium-209 ตามข้อมูลราชสมาคมเคมี-

พอโลเนียม(เครดิตภาพ:Andrei Marincas Shutterstock-

แหล่งกำเนิด

ร่องรอยของ PO-210 สามารถพบได้ในดินและอากาศ ตัวอย่างเช่น PO-210 เกิดขึ้นในระหว่างการสลายตัวของก๊าซเรดอน -222 ซึ่งเป็นผลมาจากการสลายตัวของเรเดียม ในทางกลับกันเรเดียมเป็นผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวของยูเรเนียมซึ่งมีอยู่ในหินเกือบทั้งหมดและดินที่เกิดจากหิน

ไลเคนสามารถดูดซับโพโลเนียมได้โดยตรงจากชั้นบรรยากาศ ในพื้นที่ภาคเหนือคนที่กินกวางเรนเดียร์สามารถมีพอลิเนียมเข้มข้นสูงขึ้นในเลือดของพวกเขาเพราะกวางเรนเดียร์กินไลเคนsmithsonian.com-

Polonium ถือเป็นองค์ประกอบธรรมชาติที่หายาก แม้ว่าจะพบได้ในแร่ยูเรเนียม แต่ก็ไม่ประหยัดที่จะสกัดได้เนื่องจากมีโพโลเนียมประมาณ 100 ไมโครกรัมใน 1 ตัน (0.9 เมตริกตัน) ของแร่ยูเรเนียมตาม Jefferson Lab

แต่โพโลเนียมนั้นได้มาจากการทิ้งระเบิดบิสมัท -209 (ไอโซโทปที่มีเสถียรภาพ) ที่มีนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ สิ่งนี้จะสร้างบิสมัท -210 กัมมันตภาพรังสีซึ่งจะสลายตัวเป็นโพโลเนียมผ่านกระบวนการที่เรียกว่าเบต้าสลายราชสมาคมเคมี-

ที่คณะกรรมการกำกับดูแลนิวเคลียร์ของสหรัฐอเมริกาประมาณการว่ามีเพียงประมาณ 100 กรัม (3.5 ออนซ์) ของโพโลเนียม 210 ที่ผลิตทั่วโลกในแต่ละปี

การใช้งานเชิงพาณิชย์

เนื่องจากมีกัมมันตภาพรังสีสูงพอโลเนียมจึงมีแอพพลิเคชั่นเชิงพาณิชย์น้อย ในบรรดาการใช้งานที่ จำกัด ขององค์ประกอบคือการกำจัดกระแสไฟฟ้าคงที่ในเครื่องจักรและกำจัดฝุ่นออกจากฟิล์มถ่ายภาพ ในทั้งสองแอปพลิเคชันโพโลเนียมจะต้องปิดผนึกอย่างระมัดระวังเพื่อปกป้องผู้ใช้

องค์ประกอบนี้ยังใช้เป็นแหล่งความร้อนที่มีน้ำหนักเบาสำหรับพลังงานเทอร์โมอิเล็กทริกในดาวเทียมและยานอวกาศอื่น ๆ นั่นเป็นเพราะโพโลเนียมสลายตัวอย่างรวดเร็วและเช่นเดียวกับมันจะปล่อยพลังงานจำนวนมากในรูปแบบของความร้อน เพียงโพโลเนียมเพียงหนึ่งกรัมจะถึงอุณหภูมิ 500 องศาเซลเซียส (932 องศา F) ตามที่ลดลงราชสมาคมเคมี-

ระเบิดปรมาณู

ในช่วงกลางสงครามโลกครั้งที่สองกองทัพบกของวิศวกรเริ่มจัดระเบียบเขตวิศวกรแมนฮัตตันซึ่งเป็นโครงการวิจัยและพัฒนาความลับสุดยอดซึ่งจะผลิตครั้งแรกของโลกในที่สุดอาวุธนิวเคลียร์-

ก่อนปี 1940 ไม่มีเหตุผลที่จะแยกโพโลเนียมในรูปแบบที่บริสุทธิ์หรือผลิตในปริมาณที่เป็นจำนวนมากเพราะไม่มีการใช้มันและไม่ค่อยมีใครรู้จัก แต่วิศวกรของอำเภอเริ่มศึกษาโพโลเนียมและพบว่าองค์ประกอบเป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับอาวุธนิวเคลียร์ของพวกเขา

การผสมผสานระหว่าง Polonium และ Beryllium ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่หายากอีกอย่างหนึ่งทำหน้าที่เป็นผู้ริเริ่มของระเบิดมูลนิธิมรดกอะตอม-

หลังจากสงครามโครงการวิจัยโพโลเนียมถูกย้ายไปที่ห้องปฏิบัติการเนินในไมอามิสเบิร์กโอไฮโอ เสร็จสิ้นในปี 1949 Mound Lab เป็นโรงงานผลิตพลังงานปรมาณูถาวรแห่งแรกสำหรับการพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์

การวางยาพิษ

Polonium เป็นพิษต่อมนุษย์แม้ในปริมาณน้อยมาก

คนแรกที่ตายจากพิษโพโลเนียมอาจเป็นลูกสาวของมารีคูรีIrène Joliot-Curie ในปี 1946 แคปซูลโพโลเนียมระเบิดบนม้านั่งในห้องปฏิบัติการของเธอซึ่งอาจเป็นเหตุผลที่เธอทำโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวและเสียชีวิต 10 ปีต่อมาsmithsonian.com-

พิษโพโลเนียมก็เป็นสิ่งที่ฆ่าอเล็กซานเดอร์ Litvinenko อดีตสายลับรัสเซียที่อาศัยอยู่ในลอนดอนในปี 2549 หลังจากอ้างว่าลี้ภัยทางการเมือง

พิษยังสงสัยในการเสียชีวิตของผู้นำชาวปาเลสไตน์ยัสเซอร์อาราฟัตในปี 2547 เนื่องจากมีการตรวจพบ Polonium-210 ในระดับสูงอย่างน่าประหลาดใจในเสื้อผ้าของเขาวารสารวอลล์สตรีท

การศึกษาปี 2011 ที่ตีพิมพ์ในวารสารนิโคตินและยาสูบArch พบว่า บริษัท ยาสูบทราบว่าบุหรี่และผลิตภัณฑ์ที่มียาสูบอื่น ๆ มีระดับต่ำของโพโลเนียม ผู้เขียนการศึกษาคำนวณว่ากัมมันตภาพรังสีจากโพโลเนียมในบุหรี่มีหน้าที่รับผิดชอบมากถึง 138 คนต่อผู้สูบบุหรี่ 1,000 คนในระยะเวลา 25 ปี

การวิจัยอื่น ๆ แสดงให้เห็นว่ามีโพโลเนียมมากเป็นสองเท่าในซี่โครงของผู้สูบบุหรี่เช่นเดียวกับในผู้ไม่สูบบุหรี่ตามที่สถาบันสุขภาพแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาเครือข่ายข้อมูลพิษวิทยา-

การอ่านเพิ่มเติม: