| Polonium |
|---|
|
| ↓ Periodická tabulka ↓ |
 Polonium |
| Obecné |
|---|
| Název,značka,číslo | Polonium, Po, 84 |
| Cizojazyčné názvy | lat.Polonium |
| Skupina,perioda,blok | 6. perioda, blok p |
| Chemická skupina | Nepřechodné kovy |
| Identifikace |
|---|
| Registrační číslo CAS | 7440-08-6 |
| Atomové vlastnosti |
|---|
| Relativní atomová hmotnost | (209) |
| Elektronová konfigurace | [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p4 |
| Elektronegativita (Paulingova stupnice) | 2,0 |
| Mechanické vlastnosti |
|---|
| Hustota | (alfa) 9,169 g·cm−3;
(beta) 9,398 g·cm−3 |
| Termodynamické vlastnosti |
|---|
| Teplota tání | 254 °C (527,15 K) |
| Teplota varu | 962 °C (1 235,15 K) |
| Elektromagnetické vlastnosti |
|---|
 |
| Bezpečnost |
|---|
 Radioaktivní |
| I | V (%) | S | T1/2 | Z | E (MeV) | P {{{izotopy}}} |
|---|
|
Není-li uvedeno jinak, jsou použity
jednotkySI aSTP (25 °C, 100 kPa). |
|---|
|
Polonium (chemická značkaPo,latinskyPolonium) jeradioaktivníprvek patřící do skupinychalkogenů. Má protonové číslo 84 a chemicky patří mezikovy (někdy je popisován jako metaloid), je prudce jedovatý kvůli radiolýze chemických vazeb a samozahřívání. Byl objeven roku1898Marií Curie-Skłodowskou[1] aPierrem Curiem, izolováním zjáchymovského smolince. Prvek byl pojmenován podlePolska, rodné země Marie Curie-Skłodowské.[2]
Polonium210Po se přirozeně vyskytuje ve velmi malé koncentraci v půdě, vodě i ve vzduchu. Polonium je velmi nestabilní, ale v přírodě se vyskytuje jako meziprodukt vrozpadových řadách jiných radioaktivních prvků (zejménauran). Největší zastoupení (dle hmotnosti) má jeho izotop210Po, který vzniká vuran-radiové rozpadové řadě. Polonium je ale zastoupeno ve všech čtyřechrozpadových řadách.
Rozpadem uranu (či jiného prvku) vznikají ostatní radioaktivní prvky, které se nachází v příslušné rozpadové řadě.Radon je jako jediný prvek v rozpadových řadách plynem a umožňuje tak, aby se radioaktivní prvky dostatečně rychle transportovaly na povrch. Hlavním zdrojem polonia na povrchu Země je proto radon přirozeně unikající zezemské kůry. Polonium je v přírodě nejvíce koncentrováno v rudách uranu a jeho koncentrace v nich se pohybuje okolo 0,1 mg na tunu.
Marie Curie-Skłodowská se původně zabývala přesným měřenímaktivity různých rud od 16. prosince 1897 a následně 5. ledna 1898 se k ní připojil její manželPierre Curie. Po nalezení vyšší než očekávané aktivity ve smolinci manželský pár 12. dubna 1898 oznámil hypotézu o novém radioaktivním prvku v této rudě uranu. Již za 2 dny, 14. dubna, začali manželé ve spolupráci sGustavem Bémontem s cílenou extrakcí polonia z několika tunsmolince pocházejícího z dolů vJáchymově. Výsledkem jejich několikaměsíčního úsilí byl vzorek oměrné aktivitě 400 krát vyšší, než máuran. Existence polonia byla poprvé oznámena na přednášce manželů Curieových 18. července 1898.
Polonium sehrálo zásadní roli v raném rozvoji jaderné fyziky, protože ve své době se jednalo o jeden z mála známých radioaktivních prvků a byl také pro své vlastnosti široce používán v různých fyzikálních experimentech.[3]
Roční celosvětová průmyslová produkce polonia se pohybuje řádově v desítkách gramů. V období mezi lety 1995–2002 byla celková produkce všech izotopů polonia pod 100 gramů za rok.
Polonium se uměle připravuje ozařovánímbismutu209Bineutrony vjaderných reaktorech, kde vzniká podle rovnice
.
Meziproduktem v této reakci je210Bi, který se na210Po rozpadá s poločasem 5 dní. Od bismutu se pak polonium odděluje elektrochemicky ukládáním na stříbrný plíšek (viz dále).
Polonium lze ve větších množstvích vyrábět také v urychlovačích částic, kde vznikají oba izotopy209Po a210Po. Výroba pomocí urychlovačů je ale značně nákladnější, a proto je také méně častá.
Historicky se kvůli značné nákladnosti extrakce polonia přímo z rud uranu uchytila obecná metoda chemické extrakce ze starých umělých zářičů vyvinutá již v roce 1920. Nejvhodnější pro tento postup byly staré lékařské ampule sRadonem, ale proceduru lze aplikovat na mnoho různých materiálů (do jisté míry i včetně uranové rudy).
Materiál se promyje/rozpustí zředěnouHNO3, do roztoku se přidá malé množství Pb(NO3)2 a dusičnany se z roztoku vysráží ve formě sulfidů pomocíH2S. Sulfidy v takto vzniklé sraženině by měly obsahovat hlavněPbS,PoS a jisté množství dalších (např.HgS,CuS). Rozpustné sulfidy se rozpustí v co nejmenším množství horké HNO3 a nerozpuštěné krystaly Pb(NO3)2 se odfiltrují. K roztoku se přidá malé množstvíHCl a vloží se do nějstříbrný plíšek. Na plíšku se během několika hodin selektivně uloží velká část polonia z roztoku (v tomto kroku dochází k separaci polonia od nečistot). Plíšek se vyjme, celý se rozpustí v HCl a vzniklý nerozpustnýAgCl se odfiltruje. Roztok obsahující veškeré polonium se nechá vysušit a vzniká malé množství prášku. Tento prášek je vysoce aktivní poloniový preparát. Výše popsaný chemický postup (či jeho části) se pro čištění polonia i jeho jiné zpracování používá dodnes.[3]
V praxi je nejvíce užívanýmizotopem polonia210Po, který je silnýmalfa zářičem spoločasem rozpadu 138,4 dne. Celkově je známo několik desítek různých izotopů polonia,[pozn. 1] praktický význam však mají pouze izotopy210Po,208Po (poločas rozpadu 2,9 let) a209Po (poločas rozpadu 125 let).
Praktické využití nalézají izotopy polonia jako alfa zářiče vmedicíně[zdroj?], při odstraňovánístatického náboje vtextilním průmyslu a výroběfilmů.
Polonium se používalo jako neutronový iniciátor pro první generacijaderných bomb. Od jeho použití se v tomto odvětví upustilo, protože se kvůli krátkému poločasu rozpadu musely komponenty často vyměňovat a polonium tak bylo nahrazeno dodnes používanýmtritiem.
Objevily se i pokusy využít tento kov v kosmickém průmyslu jako zdroj energie. Polonium však není použitelné po delší časové období a jeho využití zůstává omezené navzdory jeho extrémní výhřevnosti. V roce 1970 zahřívalo polonium během lunárních nocí komponenty vozidlaLunochod 1.
Ze zdravotního hlediska je polonium vysoce toxický a nebezpečný prvek a při manipulaci s ním musí být dodržována přísná bezpečnostní opatření.LD50 pro polonium je 1 μg.
Dle oznámení londýnské policie byl poloniem210Po otráven bývalý tajný agentFSBAlexandr Litviněnko, který zemřel v roce2006 v Londýně.[5]
Nejčastěji se polonium vyskytuje ve formě oxidu jakooxid poloničitý (PoO2). Ten v přírodní koncentraci díky mizivé rozpustnosti ve vodě a malému dosahu alfa záření nepředstavuje významné riziko při pozření. V nevětraných prostorách s vysokou koncentrací radonu je ale též vysoká koncentrace nanočástic PoO2 ve vzduchu. Při vdechnutí je polonium nebezpečné, protože se částice zplic špatně odbourávají a zůstávají tak dlouhou dobu v bezprostředním kontaktu s tkání.
Nanočástice radioaktivních oxidů jsou přítomny v malé koncentraci i ve volném vzduchu. Při dešti jsou z něj vymývány, padají spolu s vodou, usazují se na vegetaci a v povrchové vrstvě půdy. Částice se usazují zejména natrichomech rostlin, a proto je z tohoto pohledu méně nezdravé kouřit marihuanu pěstovanou uvnitř než pěstovanou venku.
Částice polonia se do půdy se kromě spadu při dešti usazují i přímo rozpadem radonu, který jí prochází. V kulturní krajině mohou být dalším zdrojem radioaktivního olova i polonia fosfátová hnojiva. Obsah polonia v nich se velmi liší podle místa těžby. Z půdy mohou210Po získávat rostliny a mohou z něj vytvářet biologicky dostupnějšíorganokovové sloučeniny. Vzhledem k tomu, že se jedná o přírodní proces, jsou živé organizmy na přítomnost malého množství210Po pravděpodobně přiměřeně adaptované.
Jakmile ale rostliny spálíme, uvolní se částice radioaktivních oxidů znovu do vzduchu. Nejznámějším důsledkem je, že polonium je jedním z významných tabákových karcinogenů. To, že polonium se nachází v cigaretách bylo zaznamenáno již v 50 letech 20. století.
- ↑Databáze Národního střediska jaderných dat při Brookhaven National Laboratory uváděla ke konci r. 2013 ve své tabulce Chart of Nuclides, revizi NuDat 2.6 celkem 41 známých nestabilních izotopů polonia, od187Po až po227Po[4]
- ↑Curie P., Curie M.,Comptes Rendus1898,126, 1101
- ↑ Polonium.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov [online]. [cit. 2025-03-24].Dostupné online. (anglicky)
- ↑abSKWARZEC, Bogdan.Polonium on the 125th anniversary of its discovery: its chemistry, radiotoxicity and application [online]. ScienceDirect, 2023-11-01 [cit. 2025-01-23].Dostupné online. (anglicky)
- ↑Chart of Nuclides, verze NuDat 2.6, National Nuclear Data Center. Datum přístupu 2013-12-18(anglicky)
- ↑ V těle exšpióna Litviněnka nalezli radioaktivní polónium.Novinky.cz [online]. Borgis [cit. 2006-12-02].Dostupné v archivu pořízeném dne 2007-01-10.
- Cotton F.A., Wilkinson J.: Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
- Holzbecher Z.: Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
- Dr. Heinrich Remy,Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
- N. N. Greenwood – A. Earnshaw,Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993ISBN 80-85427-38-9
- U.S. Atomic Energy Commission: Polonium-210 in soils and plants (1970)
