Polon-210 - Polonium-210
Ogólny | |
---|---|
Symbol | 210 pkt |
Nazwy | polon-210, Po-210, rad F |
Protony | 84 |
Neutrony | 126 |
Dane nuklidów | |
Naturalna obfitość | Namierzać |
Pół życia | 138,376 dnia ± 0,002 dnia |
Izotopy macierzyste | 210 Bi ( β − ) |
Produkty rozpadu | 206 Pb |
Masa izotopowa | 209.9828736 u |
Kręcić się | 0 |
Tryby zaniku | |
Tryb zaniku | Energia rozpadu ( MeV ) |
Rozpad alfa | 5.40753 |
Izotopy polonu Pełna tabela nuklidów |
Polon-210 ( 210 Po, Po-210, historycznie radu F ) jest izotop z polon . Ulega rozpadowi alfa do stabilnego 206 Pb z okresem półtrwania 138,376 dni (około 4+1 ⁄ 2 miesiące), najdłuższy okres półtrwania ze wszystkich naturalnie występujących izotopów polonu . Po raz pierwszy w 1898 roku, a także oznakowanie odkrycie pierwiastka polonu, 210 PO jest generowany w łańcuchu rozpadu w uran-238 i radu-226 . 210 Po jest znaczącym zanieczyszczeniem w środowisku, dotykającym głównie owoce morza i tytoń . Jego ekstremalną toksyczność przypisuje się intensywnej radioaktywności, która może poważnie zaszkodzić ludziom.
Historia
W 1898 Marie i Pierre Curie odkryli silnie radioaktywną substancję w mieszance smolistej i ustalili, że jest to nowy pierwiastek; był to jeden z pierwszych odkrytych pierwiastków promieniotwórczych. Po zidentyfikowaniu go jako takiego, nazwali polon pierwiastka po ojczyźnie Marii, Polsce . Willy Marckwald odkrył podobną aktywność radioaktywną w 1902 roku i nazwał ją radiotellurium , a mniej więcej w tym samym czasie Ernest Rutherford zidentyfikował tę samą aktywność w swojej analizie łańcucha rozpadu uranu i nazwał ją radem F (pierwotnie radem E ). W 1905 Rutherford doszedł do wniosku, że wszystkie te obserwacje były spowodowane tą samą substancją, 210 Po. Dalsze odkrycia i koncepcja izotopów, po raz pierwszy zaproponowana w 1913 roku przez Fredericka Soddy'ego , mocno umieściły 210 Po jako przedostatni etap w serii uranu .
W 1943 r. badano 210 Po jako możliwy inicjator neutronowy w broni jądrowej , w ramach Projektu Dayton . W kolejnych dziesięcioleciach obawy o bezpieczeństwo pracowników obsługujących 210 Po doprowadziły do szeroko zakrojonych badań dotyczących jego skutków zdrowotnych.
W latach pięćdziesiątych naukowcy z Amerykańskiej Komisji Energii Atomowej w Mound Laboratories w stanie Ohio zbadali możliwość wykorzystania 210 Po w radioizotopowych generatorach termoelektrycznych (RTG) jako źródła ciepła do zasilania satelitów. Do 1958 r. opracowano 2,5- watową baterię atomową wykorzystującą 210 Po. Zamiast tego wybrano jednak izotop plutonu-238 , ponieważ ma on dłuższy okres półtrwania wynoszący 87,7 lat.
Polon-210 został użyty do zabicia rosyjskiego dysydenta i byłego oficera FSB Aleksandra W. Litwinienki w 2006 roku i był podejrzewany jako możliwa przyczyna śmierci Jasera Arafata po ekshumacji i analizie jego zwłok w latach 2012–2013.
Właściwości rozpadu
210 Po jest emiterem alfa , którego okres półtrwania wynosi 138,376 dni; rozpada się bezpośrednio do stabilnego 206 Pb . W większości przypadków 210 Po rozpada się tylko przez emisję cząstki alfa , a nie przez emisję cząstki alfa i promieniowania gamma ; około jeden na 100 000 rozpadów powoduje emisję promieniowania gamma. Ta niska szybkość produkcji promieniowania gamma utrudnia znalezienie i identyfikację tego izotopu. Zamiast spektroskopia promieniowania gamma , a spektroskopia w to najlepszy sposób pomiaru tego izotopu.
Ze względu na znacznie krótszy okres półtrwania, miligram 210 Po emituje tyle samo cząstek alfa na sekundę, co 5 gramów 226 Ra . Kilka Curie z 210 Po emitują niebieski blask spowodowanej pobudzeniem otaczającego powietrza.
210 Po występuje w przyrodzie w niewielkich ilościach, gdzie jest przedostatnim izotopem w łańcuchu rozpadu szeregu uranu . Jest generowany przez rozpad beta z 210 Pb i 210 Bi .
Astrofizyczny s-proces kończy się rozpadem 210 Po, ponieważ strumień neutronów jest niewystarczający, aby doprowadzić do dalszych wychwytów neutronów w krótkim czasie życia 210 Po. Zamiast tego 210 Po alfa rozpada się do 206 Pb, co następnie wychwytuje więcej neutronów, aby stać się 210 Po i powtarza cykl, zużywając w ten sposób pozostałe neutrony. Powoduje to nagromadzenie ołowiu i bizmutu i zapewnia, że cięższe pierwiastki, takie jak tor i uran, są produkowane tylko w znacznie szybszym procesie r .
Produkcja
Chociaż 210 Po występuje w przyrodzie w śladowych ilościach, nie jest wystarczająco obfite (0,1 ppb ), aby wydobycie z rudy uranu było wykonalne. Zamiast tego większość 210 Po jest wytwarzana syntetycznie poprzez bombardowanie neutronami 209 Bi w reaktorze jądrowym . Proces ten przekształca 209 Bi w 210 Bi, który rozpada się beta na 210 Po z pięciodniowym okresem półtrwania. Dzięki tej metodzie około 8 gramów (0,28 uncji) 210 Po jest produkowanych w Rosji i wysyłanych co miesiąc do Stanów Zjednoczonych do zastosowań komercyjnych.
Aplikacje
Pojedynczy gram 210 Po generuje 140 watów mocy. Ponieważ emituje wiele cząstek alfa , które są zatrzymywane w bardzo niewielkiej odległości w gęstych ośrodkach i uwalniają swoją energię, 210 Po zostało wykorzystane jako lekkie źródło ciepła do zasilania ogniw termoelektrycznych w sztucznych satelitach ; na przykład źródło ciepła o mocy 210 Po było również w każdym z łazików Lunokhod rozmieszczonych na powierzchni Księżyca , aby utrzymać ciepło ich wewnętrznych elementów podczas księżycowych nocy. Niektóre szczotki antystatycznych, które służą do neutralizacji elektryczności statycznej na materiałach takich jak błony fotograficzne, zawierają kilka mikrokiurów z 210 Po jako źródła cząstek naładowanych. 210 Po był również stosowany w inicjatorach do bomb atomowych poprzez reakcję (α,n) z berylem .
Zagrożenia
210 Po jest niezwykle toksyczny; on i inne izotopy polonu są jednymi z najbardziej radiotoksycznych substancji dla ludzi. Jeden mikrogram to więcej niż wystarczający do zabicia przeciętnego dorosłego, 210 Po jest 250 000 razy bardziej toksyczny niż cyjanowodór wagowo; uważa się również, że jeden gram 210 Po wystarczy, aby zabić 50 milionów ludzi i zachorować kolejne 50 milionów. Wynika to z jego jonizującego promieniowania alfa , ponieważ cząstki alfa szczególnie niszczą tkanki organiczne wewnątrz organizmu. Jednak 210 Po nie stanowi zagrożenia poza ciałem, ponieważ cząstki alfa nie mogą przeniknąć przez ludzką skórę.
Toksyczność 210 Po wynika w całości z jego radioaktywności. Sam w sobie nie jest toksyczny chemicznie, ale jego rozpuszczalność w roztworze wodnym oraz jego soli stanowi zagrożenie, ponieważ w roztworze ułatwia to jego rozprzestrzenianie się w organizmie. Pobór 210 Po następuje głównie przez zanieczyszczone powietrze, żywność lub wodę, a także przez otwarte rany. Wewnątrz organizmu 210 Po koncentruje się w tkankach miękkich (zwłaszcza w układzie siateczkowo - śródbłonkowym ) i krwiobiegu . Jego biologiczny okres półtrwania wynosi około 50 dni.
W środowisku 210 Po może gromadzić się w owocach morza. Został wykryty w różnych organizmach w Morzu Bałtyckim , gdzie może się rozmnażać, a tym samym zanieczyszczać łańcuch pokarmowy. Wiadomo również, że 210 Po zanieczyszcza roślinność, pochodzącą głównie z rozpadu atmosferycznego radonu-222 i absorpcji z gleby.
W szczególności 210 Po przyłącza się do liści tytoniu i koncentruje się w nich. Podwyższone stężenia 210 Po w tytoniu udokumentowano już w 1964 r., w związku z czym palacze papierosów byli narażeni na znacznie większe dawki promieniowania z 210 Po i jego macierzystego 210 Pb. Nałogowi palacze mogą być narażeni na taką samą ilość promieniowania (szacunki wahają się od 100 μSv do 160 mSv rocznie), jak osoby w Polsce z Czarnobyla podróżujące z Ukrainy. W rezultacie 210 Po jest najbardziej niebezpieczne, gdy jest wdychane z dymu papierosowego, co dostarcza dalszych dowodów na związek między paleniem a rakiem płuc .