Полоний
← Висмут |Астат →
84 Te ↑ Po ↓ Lv 84Po
Внешний вид простого вещества
Серебристо-белый мягкий металл
Тонкая плёнка металлического полония на диске из нержавеющей стали
Свойства атома
Название, символ, номер	Поло́ний / Polonium (Po), 84
Атомная масса (молярная масса)	208,9824 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p4
Радиус атома	176пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	146 пм
Радиус иона	(+6e) 67 пм
Электроотрицательность	2,3 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	Po ← Po3+ 0,56 В Po ← Po2+ 0,65 В
Степени окисления	−2, +2, +4, +6
Энергия ионизации (первый электрон)	813,1 (8,43) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (прин. у.)	9,196[1] г/см3
Температура плавления	527K (254 °C)[1]
Температура кипения	1235K (962 °C)][1]
Мол. теплота плавления	10 кДж/моль
Мол. теплота испарения	102,9 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	26,4[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём	22,7 см3/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая
Параметры решётки	a = 3,35 Å
Номер CAS	7440-08-6

Поло́ний —радиоактивныйхимический элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы), 6-го периода впериодической системе Д. И. Менделеева, сатомным номером 84, обозначается символомPo (лат. Polonium). Относится к группехалькогенов. Принормальных условиях представляет собой мягкий радиоактивныйметалл (согласно другим данным —полуметалл) серебристо-белого цвета^[2][3], из-за высокой радиоактивности значительно нагревается.

Элемент открыт в1898 году супругамиПьером Кюри иМарией Склодовской-Кюри вурановой смоляной руде^[4]. Об открытии они впервые сообщили18 июля на заседанииПарижской академии наук в докладе под названием «О новом радиоактивном веществе, содержащемся в смоляной обманке»^[5]. Элемент был назван в честь родины Марии Склодовской-Кюри —Польши (лат. Polonia)^{[3][прим. 1]}.

В1902 годунемецкий учёныйМарквальд выделил новый элемент, который он назвалрадиотеллуром. Кюри, прочтя заметку об этом открытии, сообщила, что это — элемент полоний, открытый ими четырьмя годами ранее. Марквальд не согласился с такой оценкой, заявив, что полоний и радиотеллур — разные элементы. После ряда экспериментов с элементом супруги Кюри доказали, что полоний и радиотеллур обладают одним и тем жепериодом полураспада. Марквальд был вынужден признать свою ошибку^[6][7].

Радионуклиды полония входят в состав естественныхрадиоактивных рядов:

²¹⁰Po (Т_1/2 = 138,376сут),²¹⁸Po (Т_1/2 = 3,10 мин) и²¹⁴Po (Т_1/2 = 1,643⋅10⁻⁴ с) — в ряд²³⁸U;

²¹⁶Po (Т_1/2 = 0,145 с) и²¹²Po (Т_1/2 = 2,99⋅10⁻⁷ с) — в ряд Th;

²¹⁵Po (Т_1/2 = 1,781⋅10⁻³ с) и²¹¹Po(Т_1/2 = 0,516 с) — в ряд²³⁵U.

Поэтому полоний всегда присутствует в урановых и ториевых минералах. Равновесное содержание полония вземной коре — около 2⋅10⁻¹⁴ % по массе^[2].

Полоний — мягкий серебристо-белый радиоактивныйметалл (часто относят кполуметаллам).

Металлический полоний быстро окисляется на воздухе. Известныдиоксид полония (РоО₂)_x имонооксид полония РоО. Сгалогенами образует тетрагалогениды. При действии кислот переходит в раствор с образованием катионов Ро²⁺ розового цвета:

${\displaystyle \text{Po}+2\text{HCl}⟶{\text{PoCl}}_2^{}+{\text{H}}_2^{}\uparrow }$${\displaystyle .}$

При растворении полония всоляной кислоте в присутствии магния образуетсяполоноводород:

${\displaystyle \text{Po}+\text{Mg}+2\text{HCl}⟶{\text{MgCl}}_2^{}+{\text{H}}_2^{}\text{Po},}$

который при комнатной температуре находится в жидком состоянии (от −36,1 до 35,3 °C), но неустойчив при температурах выше 0 °C, также склонен крадиолизу.

В индикаторных количествах получены кислотныйтриоксид полония РоО₃ и соли полониевой кислоты, не существующей в свободном состоянии — полонаты К₂РоО₄. Образует галогениды состава PoX₂, PoX₄ и PoX₆. Подобно теллуру полоний способен с рядом металлов образовывать химические соединения — полониды.

Полоний является единственным химическим элементом, который при низкой температуре образует одноатомную простую кубическую кристаллическую решётку^[8].

На начало2006 года известны 33изотопа полония в диапазонемассовых чисел от 188 до 220. Кроме того, известны 10 метастабильныхвозбуждённых состояний изотопов полония. Стабильных изотопов не имеет^[2]. Наиболее долгоживущие изотопы,²⁰⁹Po и²⁰⁸Po имеютпериоды полураспада 125 и 2,9 года соответственно. Некоторые изотопы полония, входящие в радиоактивные ряды урана итория, имеютсобственные наименования, которые сейчас в основном рассматриваются как устаревшие:

На практике в граммовых количествахнуклид полония²¹⁰Ро синтезируют искусственно, облучая металлический²⁰⁹Bi тепловыминейтронами в ядерных реакторах. Получившийся²¹⁰Bi за счётβ-распада превращается в²¹⁰Po. При облучении того же изотопа висмута протонами по реакции

²⁰⁹Bi +p →²⁰⁹Po +n

образуется самый долгоживущий изотоп полония²⁰⁹Po.

Вреакторах с жидкометаллическим носителем в качестве теплоносителя может применятьсяэвтектика свинец-висмут. Такой реактор, в частности, был установлен на подводной лодкеК-27. В активной зоне реактора висмут может переходить в полоний.

Микроколичества полония извлекают из отходов переработкиурановых руд. Выделяют полонийэкстракцией,ионным обменом,хроматографией ивозгонкой.

Металлический Po получают термическим разложением ввакуумесульфида PoS илидиоксида (PoO₂)_x при 500 °C.

Более 95 % мирового производства полония-210 приходится на Россию^{[9][нет в источнике]}, однако практически весь он поставляется в США, где используется в основном для производства промышленных и бытовых антистатических ионизаторов воздуха.^{[нет в источнике]}

На 2006 год, по утверждению британского учёного и писателя Джона Эмсли, в год производилось около 100 граммов²¹⁰Ро.^[10]

Стоимость

По данным британских экспертов, микроскопические дозы полония-210 стоят миллионыдолларов США^[11]. С другой стороны, согласно утверждению радиохимика, д. х. н. Б. Жуйкова, получаемый из висмута полоний-210 очень дёшев^[9]. Согласно данным на 2006 год, за производство 9,6 граммов полония-210 заводу «Авангард»^{[прим. 2]} платили порядка 10 миллионов рублей^[12], что сопоставимо со стоимостьютрития^[13]. Однако, американская компания United Nuclear, получающая изотоп из России, на 2006 год продавала образцы по цене 69 USD, утверждая, что для накопления смертельной дозы потребовалось бы более 1 миллиона долларов^[14].

Полоний-210 в сплавах сбериллием ибором применяется для изготовления компактных и очень мощныхнейтронных источников, практически не создающихγ-излучения (но короткоживущих ввиду малого времени жизни²¹⁰Po:Т_1/2 = 138,376 суток) —альфа-частицы полония-210 рождают нейтроны на ядрах бериллия или бора в (α, n)-реакции. Это герметичные металлические ампулы, в которые заключена покрытая полонием-210 керамическая таблетка изкарбида бора или карбида бериллия. Такие нейтронные источники легки и портативны, совершенно безопасны в работе и очень надёжны. Например, советский нейтронный источник ВНИ-2 представляет собой латунную ампулу диаметром 2 и высотой 4 сантиметра, ежесекундно излучающую до 90 миллионов нейтронов^[15].

Полоний-210 часто применяется дляионизации газов (в частности, воздуха). В первую очередь ионизация воздуха необходима для борьбы состатическим электричеством (на производстве, при обращении с особо чувствительной аппаратурой)^[16]. Например, для прецизионной оптики изготавливаются кисточки удаления пыли. Для окраски автомобилей в гаражах используются пульверизаторы с подачей воздуха, проходящего через антистатический ионизатор с полонием («ионную пушку»)^[17]. Другое, уже ушедшее в прошлое применение эффекта ионизации газа — в электродныхсплавах автомобильныхсвечей зажигания для уменьшения напряжения возникновения искры^[18].

Важной областью применения полония-210 является его использование в виде сплавов сосвинцом,иттрием или самостоятельно для производства мощных и весьма компактных источников тепла дляавтономных установок, например, космических. Один кубический сантиметр полония-210 выделяет около1320Вт тепла. Эта мощность весьма велика, она легко приводит полоний в расплавленное состояние, поэтому его сплавляют, например, со свинцом. Хотя эти сплавы имеют заметно меньшую энергоплотность (150 Вт/см³), тем не менее, они более удобны к применению и безопасны, так как полоний-210 испускает почти исключительно альфа-частицы, а их проникающая способность и длина пробега в плотном веществе минимальны. Например, усоветских самоходных аппаратов космической программы «Луноход» для обогрева приборного отсека применялся полониевый обогреватель.

Полоний-210 может послужить в сплаве с лёгкимизотопомлития (⁶Li) веществом, которое способно существенно снизитькритическую массуядерного заряда и послужить своего рода ядернымдетонатором^{[источник не указан 1972 дня]}. Кроме того, полоний пригоден для создания компактных «грязных бомб» и удобен для скрытной транспортировки, так как практически не испускает гамма-излучения^[15]. Изотоп испускает гамма-кванты с энергией 803 кэВ с выходом только 0,001 % на распад^[19].

Полоний являетсястратегическим металлом, должен очень строго учитываться, и его хранение должно быть под контролем государства ввиду угрозы ядерноготерроризма.

Полоний-210 обладает особо высокой радиотоксичностью и является исключительно сильнымканцерогеном, имеетпериод полураспада 138 дней 9 часов^[20][21]. Егоудельная активность (166 ТБк/г, тепловыделение 148 Вт/г) настолько велика, что, хотя он излучает только альфа-частицы, брать его руками нельзя, поскольку результатом будет лучевое поражение кожи и, возможно, всего организма: полоний довольно легко проникает внутрь сквозь кожные покровы. Он опасен и на расстоянии, превышающем длину пробега альфа-частиц, так как его соединения саморазогреваются из-за очень сильного удельного тепловыделения,возгоняются и переходят ваэрозольное состояние^{[источник не указан 1972 дня]}.ПДК в водоёмах и в воздухе рабочих помещений 11,1⋅10⁻³ Бк/л и 7,41⋅10⁻³ Бк/м^3[21]. Поэтому работают с полонием-210 только в герметичных боксах (перчаточных или с механическими манипуляторами). Опасны также и все соединения полония, наиболеетоксичным из которых являетсяполоноводород^{[источник не указан 2015 дней]}.

Положительно заряженные альфа-частицы, излучаемые полонием, не проходят через кожу, однако при попадании полония внутрь организма, — при ингаляции, проникновении через кожные покровы или проглатывании, — альфа-частицы необратимо вызовут опасные радиобиологические эффекты внутри организма человека (в первую очередь они обусловленырадиолизом воды), что может привести клучевой болезни, мутациям, развитиюзлокачественных новообразований (среди них —лейкоз и некоторые видынеходжкинских лимфом, также характерны, учитывая особенности аккумуляции полония в организме,рак почек,печени,селезёнки), нарушению кроветворения игибели^{[22][прим. 3]}.

По оценке специалистов, летальная доза полония-210 для взрослого человека оценивается в пределах от 0,1—0,3 ГБк (0,6—2 мкг) при попадании изотопа ворганизм черезлёгкие до 1—3 ГБк (6—18 мкг) при попадании в организм черезпищеварительный тракт^[23].

Более долгоживущие полоний-208 (период полураспада 2,898 года) и полоний-209 (период полураспада 103 года) обладают несколько меньшей радиотоксичностью на единицу массы,обратно пропорционально периоду полураспада. Сведений о радиотоксичности других, короткоживущих изотопов полония мало. В организме человека полоний ведёт себя подобно своим химическим гомологам,селену ителлуру, концентрируется в печени, почках, селезёнке и костном мозге^{[источник не указан 1972 дня]}. Период полувыведения из организма − от 30 до 50 дней, выделяется в основном через почки^{[источник не указан 1972 дня]}. Были сообщения^{[источник не указан 1972 дня]} об успешном использовании2,3-димеркаптопропанола для выведения полония из организма крыс — 90 % животных, которым внутривенно вводилась смертельная доза полония-210 (9 нг/кг массы тела), выжили, тогда как в контрольной группе все крысы погибли в течение полутора месяцев.

• СмертьАлександра Литвиненко в 2006 году, который скончалсяв результате отравления полонием-210.
• Полоний был обнаружен^{[источник не указан 4396 дней]} в личных вещахЯсира Арафата, который скончался в 2004 году. Проведенаэксгумация тела^[24]. Первоначально швейцарская сторона международной комиссии подтвердила факт отравления полонием^[25]. Однако позже согласилась с выводами российской и французской стороны об отсутствии доказательств отравления^[26].
• Роман Цепов.

Полоний-210 в небольших количествах находится в природе и накапливаетсятабаком^[27][28][29], вследствие чего является одним из заметных факторов, который наносит вред здоровью курильщика. Другие природные изотопы полония распадаются очень быстро, поэтому не успевают накапливаться в табаке^[30]. «Производители табака обнаружили этот элемент более 40 лет назад, попытки удалить его были безуспешны», — говорится в статье^[29] 2008 года исследователей из американского Стэнфордского университета и клиники Майо в Рочестере^[31].

Комментарии

Сноски

• Полоний . Популярная библиотека химических элементов. Дата обращения: 28 августа 2013. Архивировано 15 сентября 2013 года.
• «What is polonium-210?»Архивная копия от 21 января 2016 наWayback Machine (англ.)

• Химические элементы
• Соединения полония
• Полуметаллы
• Радиоактивные элементы
• Халькогены
• Элементы, предсказанные Дмитрием Менделеевым
• Полоний

• Статьи с ссылкой на БСЭ, без указания издания
• Википедия:Cite web (заменить webcitation-архив: deadlink no)
• Википедия:Cite web (заменить webcitation-архив: deadlink yes)
• Википедия:Cite web (не указан язык)
• Страницы, использующие волшебные ссылки ISBN
• Википедия:Статьи с утверждениями, не найденными в указанном источнике
• Википедия:Статьи с шаблонами недостатков по алфавиту
• Википедия:Статьи без источников (тип: химический элемент)
• Википедия:Нет источников с сентября 2020
• Википедия:Статьи с утверждениями без источников более 14 дней
• Википедия:Нет источников с августа 2020
• Википедия:Нет источников с февраля 2014
• Статьи со ссылками на Викисловарь
• Википедия:Ссылка на Викицитатник непосредственно в статье
• Википедия:Ссылка на Викитеку непосредственно в статье
• Статьи со ссылками на Викисклад