Полоний интересные факты. Зачем был нужен полоний? Физические и химические свойства

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Полоний расположен в шестом периоде VI группе главной (А) подгруппе Периодической таблицы.

Относится к элементам p -семейства. Металл. Обозначение - Po. Порядковый номер - 84. Относительная атомная масса - а.е.м.

Электронное строение атома полония

Атом полония состоит из положительно заряженного ядра (+84), внутри которого есть 84 протона и 126 нейтронов, а вокруг, по шести орбитам движутся 84 электрона.

Рис.1. Схематическое строение атома полония.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

84Po) 2) 8) 18) 32) 18) 6 ;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4f 14 5s 2 5p 6 5d 10 6s 2 6p 4 .

На внешнем электронном уровне атома висмута находится 6 электронов, которые являются валентными (расположены на 6s- и 6р- подуровнях).

Валентные электроны атома полония можно охарактеризовать набором из четырех квантовых чисел: n (главное квантовое), l (орбитальное), m l (магнитное) и s (спиновое):

Для полония характерно наличие возбужденного состояния за счет вакантных орбиталей 6d -подуровня:

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Ночью с 22 на 23 ноября 2006 года в лондонской больнице Юниверсити Колледж скончался бывший сотрудник органов госбезопасности Александр Литвиненко. На следующий день Британское агентство здравоохранения сообщило, что причиной смерти стало радиоактивное заражение полонием. Дело Литвиненко до сих пор не закрыто, от комментариев Скотланд-Ярд отказывается. Кто отравил Литвиненко полонием, до сих пор неясно. У следователей Великобритании, России и Германии есть свои версии на этот счет.

Чай с полонием

Отравление Литвиненко до сих пор вызывает массу вопросов. То, что Литвиненко отравили полонием, сомнений не вызывает - следы этого радиоактивного элемента были найдены везде, где он бывал до госпитализации. Открытым остается вопрос, кто является виновным. Существует три версии события преступления:

1. Британская. Подозреваемыми являются Дмитрий Ковтун и Андрей Луговой, действовавших по заданию ФСБ (предположительно; комментариев спецслужбы не дают).
2. Российская. Разрабатывалась версия причастности к убийству Леонида Невзлина.
3. Версия Лугового. По его мнению, смерть Литвиненко связана с деятельностью британских спецслужб или, возможно, русской мафии.

Вряд ли убитый представлял интерес для разведки как бывший сотрудник госбезопасности. Его профилем была организованная преступность, а не разведка - собственно, он и за рубежом работал по профилю.

Тайной осталось и происхождение полония, хотя по его вторичным компонентам можно было установить место и способ его производства.

МОСКВА, 11 дек - РИА Новости. Развернутая в СМИ дискуссия вокруг свойств полония-210, обнаруженного в теле экс-сотрудника ФСБ Александра Литвиненко, содержит большое количество неточной информации, что в конечном итоге приводит "к запутыванию ситуации", заявил РИА Новости эксперт в области ядерной физики.

Литвиненко, бежавший в 2000 году в Великобританию и получивший в октябре этого года британский паспорт, скончался 23 ноября в больнице Университетского колледжа Лондона. Специалисты британского Агентства по охране здоровья обнаружили в его теле следы радиоактивного элемента полония-210.

Следы полония были найдены в местах, которые Литвиненко посещал, в частности, в ресторане и отеле в центре Лондона.

"В таких сложных вопросах, как обращение с радиоактивным изотопом и последствия поражения человека полонием-210, к сожалению, очень многие считают себя экспертами, придумывая невероятные вещи. В начале появилась неправдоподобная информация, распространяемая СМИ, что отравленный полонием-210 человек может оставлять после себя следы. Это ерунда, никакие потовыделения не выносят полоний-210 наружу", - заявил эксперт.

Аналогичное мнение выразил РИА Новости ранее директор Института стратегической стабильности Росатома Виктор Михайлов. Он заявил, что человеку, пораженному полонием-210, "невозможно оставлять после себя следы изотопа".

"Какие следы? Это смешно! Человек, пораженный полонием-210, не может оставлять после себя следы, если только он не нес этот полоний-210 в руках", - сказал Михайлов.

По его словам, "изотоп полоний-210 имеет альфа-излучение и поскольку он находился внутри человека, он не может оставлять следов".

Агентство по охране здоровья Великобритании еще в конце ноября выпустило официальное заявление, в котором говорится, что "риск заражения этим веществом (полоний-210) минимален".

"Риск поражения лучевой болезнью появляется только при условии, что это вещество проникло внутрь: вы его вдохнули, взяли в рот или оно попало в открытую рану. Оно не представляет собой угрозы, пока остается снаружи. Большую часть следов вещества можно убрать, просто помыв руки, используя стиральную или посудомоечную машину", - говорится в заявлении британского агентства.

По мнению эксперта в области радиационной медицины, развитие лучевой болезни от попадания полония-210 в организм человека практически неизбежно. "Но все зависит от дозы изотопа и от особенностей организма пострадавшего. Если доза крайне небольшая, то можно зафиксировать присутствие полония-210, но риск здоровью будет минимальным", - сказал эксперт РИА Новости.

Другой эксперт - в области ядерной физики - напомнил, что "элемент 84 - полоний - первый элемент, вписанный в таблицу Менделеева после открытия радиоактивности". "Он первый по порядку атомных номеров и самый легкий из элементов, не имеющих стабильных изотопов", - сказал он.

Полоний был открыт Пьером и Марией Кюри и получил свое название 13 июля 1898 года в честь исторической родины Марии - Польши. Он встречается в природе, но в урановых рудах его концентрация в 100 триллионов раз меньше концентрации урана.

Полоний - мягкий металл серебристо-белого цвета чуть легче свинца. В организм человека поступает с едой и табачным дымом

Изотопы - это разновидности одного и того же радиоактивного элемента. Например, полоний существует в таких вариантах, как полоний (Р) P-210 с периодом полураспада 138 дней, P-208 - с периодом полураспада два года и P-209 - с периодом полураспада 103 года. По словам эксперта, наиболее важным с точки зрения науки является изотоп полоний-210 - чистый альфа-излучатель.

"Испускаемые им альфа-частицы тормозятся в металле и, пробегая в нем всего несколько микрометров, растрачивают при этом свою атомную энергию, которая превращается в тепло, которое, в свою очередь, можно использовать для обогрева или превратить в электричество", - рассказал эксперт.

Эту энергию уже используют и на Земле, и в космосе. Изотоп P-210 применен в энергетических установках некоторых искусственных спутников. В частности, он летал за пределы Земли на советских спутниках "Космос-84" и "Космос-90".

Чистые альфа-излучатели - и полоний-210 - имеют перед другими источниками излучения несколько очевидных преимуществ, в том числе и то, что такие излучатели практически не требуют специальных мер защиты: проникающая способность и длина пробега альфа-частиц минимальны. В свое время радиоактивный изотоп полоний-210 служил топливом "печки", установленной на "Луноходе-2".

Подобные устройства используют и на Земле. Кроме них, важны полоний-бериллиевые и полоний-борные источники нейтронов. Это герметичные металлические ампулы, в которые заключена покрытая полонием-210 керамическая таблетка из карбида бора или карбида бериллия. Поток нейтронов из ядра атома бора или бериллия порождают альфа-частицы, испускаемые полонием.

Такие нейтронные источники легки и портативны, совершенно безопасны в работе, очень надежны. Латунная ампула диаметром 2 см и высотой 4 см - советский полоний-бериллиевый источник нейтронов - ежесекундно дает до 90 миллионов нейтронов.

Среди прочих земных дел полония следует упомянуть его применение в стандартных электродных сплавах, которые нужны для запальных свечей двигателей внутреннего сгорания. Излучаемые полонием-210 альфа-частицы понижают напряжение, необходимое для образования искры, и облегчают включение двигателя.

Эксперт в области радиационной медицины сообщил, что несмотря на присутствие только альфа-излучения у P-210, от которого "в принципе можно защититься простой преградой", работают с полонием лишь в герметичных боксах, поскольку он один из самых опасных радиоэлементов.

Эксперт отметил, что сегодня уже с большой долей вероятности можно сказать, что Литвиненко умер от острой лучевой болезни.

"В истории его смерти есть множество вопросов, и с каждым днем их становится все больше и больше, но ясно то, что известные нам через официальные заявления британских властей данные по протеканию болезни Литвиненко и причинам его смерти с большой долей вероятности указывают на поражение от лучевой болезни", - сказал он.

"Хотя, конечно, без обнародования официальных итогов вскрытия невозможно дать абсолютно точный ответ", - подчеркнул эксперт.

Он сообщил, что говорить об остром лучевом поражении организма человека можно при получении радиоактивной дозы облучения свыше 0,5 зиверт (Зв).

Зиверт - единица измерения эффективной и эквивалентной дозы. Наиболее часто используемой дольной единицей зиверта является его тысячная доля - миллизиверт.

1 Зиверт равен 1000 миллизивертов (мЗв). Эквивалентная доза - поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий весовой коэффициент для данного вида излучения. Учитывают биологическую эффективность различных видов ионизирующего излучения, поскольку при одной и той же поглощенной дозе альфа-, бета- и гамма-излучения оказывают неодинаковое воздействие.

Внесистемной единицей эквивалентной дозы является бэр - биологический эквивалент рентгена. 1 Зв равен 100 бэр.

"Негативные эффекты появляются немедленно или через несколько дней, в частности слабнет иммунная система, страдает желудочно-кишечный тракт, легкие и другие внутренние органы, а также центральная нервная система", - сообщил эксперт.

При дозах от 1 до 2 зиверт врачи-радиологи считают, что у пятой части пострадавших возможен летальный исход. При дозах свыше 7 зиверт процент выживающих равен нулю.

Как ранее сообщалось в некоторых СМИ, в России на уральском комбинате "Маяк" находится реактор, где в свое время облучали специальные мишени из висмута, чтобы получить промежуточное сырье, из которого выделяют чистый полоний-210.

Как сообщили РИА Новости в Росатоме, два года назад реактор, который использовали для производства полония-210, был выведен из эксплуатации.

В ряде некоторых британских СМИ появилась информация о том, что полоний, которым мог быть отравлен в Лондоне Литвиненко, был произведен в городе Железногорске Красноярского края. Эту информацию поставил под сомнение экс-глава Минатома РФ Виктор Михайлов, отметивший, что британские специалисты не могли так быстро определить место изготовления полония-210.

"Я думаю, что невозможно так быстро с момента обнаружения следов полония-210, без обмена информации со странами, которые могут произвести полоний, определить место производства этого радиоактивного изотопа", - заявил Михайлов.

Красноярские специалисты-ядерщики также полностью отвергли предположения о том, что обнаруженный в Великобритании полоний-210 мог быть произведен в Красноярском крае.

Как сообщили в дирекции действующего в закрытом городе Железногорск горно-химического комбината, который уже почти полвека производит оружейный плутоний, названный изотоп "никогда не присутствовал в технологических цепях местных предприятий".

Ранее глава Росатома Сергей Кириенко сообщил на пресс-конференции, что Россия ежемесячно экспортирует полоний-210 в США, осуществляя поставки под строгим контролем.

Федеральная комиссия США по ядерному регулированию (Nuclear Regulatory Commission) в свою очередь заявила, что имеющиеся в свободной продаже в США образцы полония-210 не представляют опасности. По словам официального представителя комиссии Дэвида Макинтайра, опасности не представляют ни свободно продающиеся через Интернет учебно-научные образцы изотопа полония-210, ни реализуемые через розничную торговлю технические устройства и приборы для борьбы со статическим электричеством, содержащие этот радиоактивный элемент.

"Если вы захотите разобрать устройство, то любое его (полония-210) количество будет трудно извлечь и оно все равно будет в безвредной форме", - заявил Макинтайр, подчеркнув, что продающиеся на американском рынке приспособления-антистатики могут быть "крайне маловероятным источником" радиоактивного полония-210, чтобы им можно было воспользоваться для отравления человека.

Американская компания United Nuclear распространила заявление, в котором сообщила, что объем полония-210 в ее образцах настолько мал, что для накопления смертельной дозы этого радиоактивного изотопа понадобится закупить около 15 тысяч таких образцов. При цене в $69 за один образец общая стоимость такой покупки составила бы более $1 миллиона, что, разумеется, немедленно вызвало бы тревогу как из-за огромной суммы, так и из-за большого количества заказов для компании, которая продает обычно не более одного-двух образцов в квартал.

В то же время эксперт по науке и технике в политологическом Совете по международным отношениям Майкл Леви, к которому за комментариями обратилась Эй-би-си, не считает извлечение полония-210 из имеющихся в свободной продаже в США образцов и приборов таким уж сложным делом. Имея базовые химические знания и свободно продающееся оборудование стоимостью в пару сотен долларов, полоний-210 вполне можно извлечь, учитывая также тот факт, что "продавцы показывают инженерные диаграммы своих приспособлений в Интернете", сказал он.

При этом Леви подверг сомнению появившиеся в английских и американских СМИ утверждения, что полоний-210 можно достать только в сложнейших лабораториях, действующих при ядерных комплексах. "Идея того, что вам для этого придется иметь доступ в российский ядерный комплекс, является глупой", - заявил Леви, который согласен с теми экспертами, которые удивлены выбором полония-210 в качестве яда для убийства человека.

"Существуют, несомненно, более проверенные и надежные способы убивать людей. Не стоит так уж бояться полония, поскольку есть множество других способов убивать людей, незаметно подсыпав что-нибудь в напиток", - сказал Леви.

Председатель комитета Совета Федерации по обороне и безопасности Виктор Озеров, в свою очередь, отверг все обвинения в адрес российских спецслужб, которые якобы могли быть замешаны в смерти Литвиненко.

"Я сомневаюсь в том, что наши спецслужбы настолько непрофессиональны, чтобы разнести отраву по двадцати офисам Лондона и подвергать угрозе жизнь простых людей", - сказал он.

Полоний-210 вызывает совершенно четкую ассоциацию с радиацией. И это совсем не зря, поскольку он крайне опасен.

История открытия

Его существование было предсказано еще в 1889 году Менделеевым, когда тот создал свою знаменитую периодическую таблицу. На практике же этот элемент под номером 84 был получен девятью годами позже усилиями супругов Кюри, изучавших явление радиации. пыталась выяснить причину сильного излучения, исходящего от некоторых минералов, а потому начала работу с несколькими образцами пород, обрабатывая их всеми доступными ей способами, деля на фракции и отбрасывая ненужное. В результате она получила новое вещество, ставшее аналогом висмута и третьим открытым радиоактивным элементом после урана и тория.

Несмотря на удачные результаты эксперимента, Мария не спешила говорить о своей находке. проведенный коллегой супругов Кюри, также не дал оснований говорить об открытии нового элемента. Тем не менее в докладе на заседании Парижской академии наук в июле 1898 года супруги сообщили о предположительном получении вещества, проявляющего свойства металла и предложили назвать его полонием в честь Польши - родины Марии. Это был первый и единственный в истории случай, когда еще не выделенный достоверно элемент уже получил название. Ну а первый образец появился лишь в 1910 году.

Физические и химические свойства

Полоний представляет собой сравнительно мягкий серебристо-белый металл. Он настолько радиоактивен, что светится в темноте и постоянно нагревается. При этом температура его плавления чуть выше, чем у олова - всего 254 градуса Цельсия. Металл очень быстро окисляется на воздухе. При низких температурах образует одноатомную простую кубическую кристаллическую решетку.

По своим химическим свойствам полоний очень близок к своему аналогу - теллуру. Кроме того, на характер его соединений большое влияние имеет высокий уровень радиации. Так что реакции с участием полония могут быть весьма зрелищными и интересными, хоть и довольно опасными с точки зрения пользы для здоровья.

Изотопы

Всего науке на данный момент известно 27 (по другим источникам - 33) форм полония. Ни одна из них не является стабильной, и все они радиоактивны. Наиболее тяжелые из изотопов (с порядковыми числами от 210 до 218) в небольшом количестве встречаются в природе, остальные могут быть получены только искусственными путями.

Радиоактивный полоний-210 - наиболее долгоживущий из природных форм. Он содержится в небольшом количестве в радиево-урановых рудах и образуется за счет цепочки реакций, начинающейся с U-238 и длящейся примерно 4,5 миллиарда лет, если говорить про период полураспада.

Получение

В 1 тонне содержится изотоп полоний-210 в количестве, равном примерно 100 микрограммам. Их можно выделить при обработке отходов производства, однако для получения более или менее значительного объема элемента пришлось бы обработать огромное количество материала. Гораздо более простым и эффективным способов является синтез с помощью облучения нейтронами природного висмута в ядерных реакторах.

В результате после еще некоторых процедур получается полоний-210. Изотопы 208 и 209 также можно получить, если облучать висмут или свинец ускоренными пучками альфа-частиц, протонов или дейтронов.

Радиоактивность

Полоний-210, как и остальные изотопы, является альфа-излучателями. Группа более тяжелых также испускает гамма-лучи. Несмотря на то что изотоп 210 является источником только альфа-частиц, он достаточно опасен, его нельзя брать руками и даже приближаться на близкое расстояние, поскольку, разогреваясь, он переходит в аэрозольное состояние. Крайне опасно также попадание полония внутрь с дыханием или пищей. Именно поэтому работа с этим веществом проходит в специальных герметичных боксах. Любопытно, что этот элемент около полувека назад был обнаружен в табачных листьях. Период распада полония-210 по сравнению с другими изотопами достаточно велик, а потому он может накопиться в растении и впоследствии навредить здоровью курильщика еще больше. Тем не менее, любые попытки извлечь из табака это вещество оказались безуспешными.

Опасность

Поскольку полоний-210 испускает лишь альфа-частицы, соблюдая определенные меры предосторожности, бояться работы с ним не следует. Длина пробега этих волн редко превышает десяток сантиметров, кроме того, они обычно не могут проникнуть сквозь кожу.

Однако, оказавшись внутри организма, они наносят ему огромный вред. При попадании в кровь он быстро разносится по всем тканям - уже через несколько минут его присутствие можно заметить во всех органах. Прежде всего он присутствует в почках и печени, но в общем и целом он распределяется довольно равномерно, чем и можно объяснить его высокое общее поражающее действие.

Токсичность полония настолько велика, что даже небольшие дозы вызывают хроническую лучевую болезнь и смерть через 6-11 месяцев. Основные пути выведения из организма - через почки и ЖКТ. Наблюдается зависимость от способа попадания. Период полувыведения составляет от 30 до 50 дней.

Случайное отравление полонием совершенно невозможно. Для получения достаточного количества вещества необходимо иметь доступ к ядерному реактору и намеренно подложить изотоп жертве. Сложность диагностики заключается также в том, что известно лишь несколько случаев за всю историю. Первой жертвой считается дочь первооткрывателей полония - Ирен Жолио-Кюри, которая в ходе исследований разбила капсулу с веществом в лаборатории и скончалась спустя 10 лет. Еще два случая приходятся на XXI век. Первый из них - нашумевшее дело Литвиненко, скончавшегося в 2006 году, а второй - смерть Ясера Арафата, в вещах которого были найдены следы радиоактивного изотопа. Тем не менее окончательный диагноз так и не был подтвержден.

Распад

Одним из наиболее долгоживущих изотопов, наряду с 208 и 209, является полоний-210. (то есть времени, за которое количество радиоактивных частиц уменьшается вдвое) у первых двух составляет соответственно 2,9 и 102 года, а у последнего 138 дней и 9 часов. Что касается остальных изотопов, время их жизни исчисляется в основном минутами и часами.

Сочетание различных свойств полония-210 делает его наиболее удобным из ряда для использования в различных сферах жизни. Находясь в специальной металлической оболочке, он уже не может навредить здоровью, но способен отдать свою энергию на благо человечества. Итак, для чего используется полоний-210 сегодня?

Современное применение

По некоторым данным, около 95% производства полония сосредоточено в России, причем в год синтезируется примерно 100 граммов вещества, и почти все оно экспортируется в США.

Существует несколько сфер, в которых применяется полоний-210. Прежде всего это космические аппараты. При своих компактных размерах он незаменим как прекрасный источник энергии и тепла. Несмотря на то что примерно каждые 5 месяцев его эффективность снижается вдвое, более тяжелые изотопы являются гораздо более дорогостоящими в производстве.

Кроме того, полоний совершенно незаменим в ядерной физике. Он широко применяется в изучении влияния альфа-излучения на другие вещества.

Наконец, еще одной областью применения является производство устройств для снятия статического электричества как для промышленности, так и для домашнего использования. Даже удивительно, как такой опасный элемент может стать чуть ли не кухонной утварью, будучи заключен в надежную оболочку.

Содержание статьи

ПОЛОНИЙ – радиоактивный химический элемент VI группы периодической системы, аналог теллура. Атомный номер 84. Не имеет стабильных изотопов. Известно 27 радиоактивных изотопов полония с массовыми числами от 192 до 218, из них семь (с массовыми числами от 210 до 218) встречаются в природе в очень малых количествах как члены радиоактивных рядов урана, тория и актиния,остальные изотопы получены искусственно. Наиболее долгоживущие изотопы полония – искусственно полученные 209 Ро (t 1/2 = 102 года) и 208 Ро (t 1/2 = 2,9 года), а также содержащийся в радиево-урановых рудах 210 Ро (t 1/2 = 138,4 сут). Содержание в земной коре 210 Ро составляет всего 2·10 –14 %; в 1 т природного урана содержится 0,34 г радия и доли миллиграмма полония-210. Самый короткоживущий из известных изотопов полония – 21З Ро (t 1/2 = 3·10 –7 с). Самые легкие изотопы полония – чистые альфа-излучатели, более тяжелые одновременно испускают альфа- и гамма-лучи. Некоторые изотопы распадаются путем электронного захвата, а самые тяжелые проявляют также очень слабую бета-активность (см . РАДИОАКТИВНОСТЬ). Разные изотопы полония имеют исторические названия, принятые еще в начале 20 в., когда их получали в результате цепочки распадов из «родительского элемента»: RaF (210 Po), AcC" (211 Po), ThC" (212 Po), RaC" (214 Po), AcA (215 Po), ThA (216 Po), RaA (218 Po).

Открытие полония.

Существование элемента с порядковым номером 84 было предсказано Д.И.Менделеевым в 1889 – он назвал его двителлуром (на санскрите – «второй» теллур) и предположил, что его атомная масса будет близка к 212. Конечно, Менделеев не мог предвидеть, что этот элемент окажется неустойчивым. Полоний – первый радиоактивный элемент, открытый в 1898 супругами Кюри в поисках источника сильной радиоактивности некоторых минералов (см . РАДИЙ). Когда оказалось, что урановая смоляная руда излучает сильнее, чем чистый уран, Мария Кюри решила выделить из этого соединения химическим путем новый радиоактивный химический элемент. До этого было известно только два слабо радиоактивных химических элемента – уран и торий. Кюри начала с традиционного качественного химического анализа минерала по стандартной схеме, которая была предложена немецким химиком-аналитиком К.Р.Фрезениусом (1818–1897) еще в 1841 и по которой многие поколения студентов в течение почти полутора веков определяли катионы так называемым «сероводородным методом». Вначале у нее было около 100 г минерала; затем американские геологи подарили Пьеру Кюри еще 500 г. Проводя систематический анализ, М.Кюри каждый раз проверяла отдельные фракции (осадки и растворы) на радиоактивность с помощью чувствительного электрометра, изобретенного ее мужем. Неактивные фракции отбрасывались, активные анализировались дальше. Ей помогал один из руководителей химического практикума в Школе физики и промышленной химии Густав Бемон.

Прежде всего, Кюри растворила минерал в азотной кислоте, выпарила раствор досуха, остаток растворила в воде и пропустила через раствор ток сероводорода. При этом выпал осадок сульфидов металлов; в соответствии с методикой Фрезениуса, этот осадок мог содержать нерастворимые сульфиды свинца, висмута, меди, мышьяка, сурьмы и ряда других металлов. Осадок был радиоактивным, несмотря на то, что уран и торий остались в растворе. Она обработала черный осадок сульфидом аммония, чтобы отделить мышьяк и сурьму – они в этих условиях образуют растворимые тиосоли, например, (NH 4) 3 AsS 4 и (NH 4) 3 SbS 3 . Раствор не обнаружил радиоактивности и был отброшен. В осадке остались сульфиды свинца, висмута и меди.

Не растворившуюся в сульфиде аммония часть осадка Кюри снова растворила в азотной кислоте, добавила к раствору серную кислоту и выпарила его на пламени горелки до появления густых белых паров SO 3 . В этих условиях летучая азотная кислота полностью удаляется, а нитраты металлов превращаются в сульфаты. После охлаждения смеси и добавления холодной воды в осадке оказался нерастворимый сульфат свинца PbSO 4 – активности в нем не было. Осадок она выбросила, а к отфильтрованному раствору добавила крепкий раствор аммиака. При этом снова выпал осадок, на этот раз – белого цвета; он содержал смесь основного сульфата висмута (BiO) 2 SO 4 и гидроксида висмута Bi(OH) 3 . В растворе же остался комплексный аммиакат меди SO 4 ярко-синего цвета. Белый осадок, в отличие от раствора, оказался сильно радиоактивным. Поскольку свинец и медь были уже отделены, в белом осадке был висмут и примесь нового элемента.

Кюри снова перевела белый осадок в темно-коричневый сульфид Bi 2 S 3 , высушила его и нагрела в вакуумированной ампуле. Сульфид висмута при этом не изменился (он устойчив к нагреву и лишь при 685° С плавится), однако из осадка выделились какие-то пары, которые осели в виде черной пленки на холодной части ампулы. Пленка была радиоактивной и, очевидно, содержала новый химический элемент – аналог висмута в периодической таблице. Это был полоний – первый после урана и тория открытый радиоактивный элемент, вписанный в периодическую таблицу (в том же 1898 году были открыты радий , а также группа благородных газов – неон, криптон и ксенон). Как потом выяснилось, полоний при нагревании легко возгоняется – его летучесть примерно такая же, как у цинка .

Супруги Кюри не спешили назвать черный налет на стекле новым элементом. Одной радиоактивности было мало. Коллега и друг Кюри французский химик Эжен Анатоль Демарсе (1852–1903), специалист в области спектрального анализа (в 1901 он открыл европий), исследовал спектр испускания черного налета и не обнаружил в нем новых линий, которые могли бы свидетельствовать о присутствии нового элемента. Спектральный анализ – один из самых чувствительных методов, позволяющий обнаруживать многие вещества в микроскопических, невидимых глазом количествах. Тем не менее, в статье, опубликованной 18 июля 1898 супруги Кюри написали: «Мы думаем, что вещество, выделенное нами из урановой смолки, содержит не известный пока металл, являющийся по аналитическим свойствам аналогом висмута. Если существование нового металла будет подтверждено, мы предлагаем назвать его полонием, по родине одного из нас» (Polonia на латыни – Польша). Это единственный случай, когда еще не идентифицированный новый химический элемент уже получил название. Однако получить весовые количества полония не удалось – его в урановой руде было слишком мало (позднее полоний был получен искусственно). И прославил супругов Кюри не этот элемент, а радий

Свойства полония.

Уже теллур частично проявляет металлические свойства, полоний же – мягкий серебристо-белый металл. Из-за сильной радиоактивности светится в темноте и сильно нагревается, поэтому нужен непрерывный отвод тепла. Температура плавления полония 254° С (чуть выше, чем у олова), температура кипения 962° С, поэтому уже при небольшом нагревании полоний возгоняется. Плотность полония почти такая же, как у меди – 9,4 г/см 3 . В химических исследованиях применяется только полоний-210, более долгоживущие изотопы практически не используются ввиду трудности их получения при одинаковых химических свойствах.

Химические свойства металлического полония близки к свойствам его ближайшего аналога – теллура, он проявляет степени окисления –2, +2, +4, +6. На воздухе полоний медленно окисляется (быстро при нагревании до 250° С) с образованием красного диоксида РоО 2 (при охлаждении он становится желтым в результате перестройки кристаллической решетки). Сероводород из растворов солей полония осаждает черный сульфид PoS.

Сильная радиоактивность полония отражается на свойствах его соединений. Так, в разбавленной соляной кислоте полоний медленно растворяется с образованием розовых растворов (цвет ионов Ро 2+): Po + 2HCl ® PoCl 2 + H 2 , однако под действием собственной радиации дихлорид превращается в желтый PoCl 4 . Разбавленная азотная кислота пассивирует полоний, а концентрированная быстро его растворяет. С неметаллами VI группы полоний роднит реакция с водородом с образованием летучего гидрида РоН 2 (т.пл. –35° С, т.кип. +35° С, легко разлагается), реакция с металлами (при нагревании) с образованием твердых полонидов черного цвета (Na 2 Po, MgPo, CaPo, ZnPo, HgPo, PtPo и др.) и реакция с расплавленными щелочами с образованием полонидов: 3Po + 6NaOH ® 2Na 2 Po + Na 2 PoO 3 + H 2 O. С хлором полоний реагирует при нагревании с образованием ярко-желтых кристаллов PoCl 4 , с бромом получаются красные кристаллы PoBr 4 , с иодом уже при 40° С полоний реагирует с образованием черного летучего иодида PoI 4 . Известен и белый тетрафторид полония PoF 4 . При нагревании тетрагалогениды разлагаются с образованием более стабильных дигалогенидов, например, PoCl 4 ® PoCl 2 + Cl 2 . В растворах полоний существует в виде катионов Ро 2+ , Ро 4+ , анионов РоО 3 2– , РоО 4 2– , также разнообразных комплексных ионов, например, PoCl 6 2– .

Получение полония.

Полоний-210 синтезируют путем облучения нейтронами природного висмута (он содержит только 208 Bi) в ядерных реакторах (промежуточно образуется бета-активный изотоп висмута-210): 208 Bi + n ® 210 Bi ® 210 Po + e. При облучении висмута ускоренными протонами образуется полоний-208, его отделяют от висмута возгонкой в вакууме – как это делала М.Кюри. В нашей стране методику выделения полония разработала Зинаида Васильевна Ершова (1905–1995). В 1937 она была командирована в Париж в Институт радия в лабораторию М.Кюри (руководимую в то время Ирэн Жолио-Кюри). В результате этой командировки коллеги стали называть ее «русской мадам Кюри». Под научным руководством З.В.Ершовой в стране было создано постоянно действующее, экологически чистое производство полония, что позволило реализовать отечественную программу запуска луноходов, в которых полоний использовали в качестве источника тепла.

Долгоживущие изотопы полония пока не получили заметного практического применения из-за сложности их синтеза. Для их получения можно использовать ядерные реакции 207 Pb + 4 He ® 208 Po + 3n, 208 Bi + 1 H ® 208 Po + 2n, 208 Bi + 2 D ® 208 Po + 3n, 208 Bi + 2 D ® 208 Po + 2n, где 4 Не – альфа-частицы, 1 Н – ускоренные протоны, 2 D – ускоренные дейтроны (ядра дейтерия).

Применение полония.

Полоний-210 испускает альфа-лучи с энергией 5,3 МэВ, которые в твердом веществе тормозятся, проходя всего тысячные доли миллиметра и отдавая при этом свою энергию. Время его жизни позволяет использовать полоний как источник энергии в атомных батареях космических кораблей: для получения мощности 1 кВт достаточно всего 7,5 г полония. В этом отношении он превосходит другие компактные «атомные» источники энергии. Такой источник энергии работал, например, на «Луноходе-2», обогревая аппаратуру во время долгой лунной ночи. Конечно, мощность полониевых источников энергии со временем убывает – вдвое каждые 4,5 месяца, однако более долгоживущие изотопы полония слишком дороги. Полоний удобно применять и для исследования воздействия альфа-излучения на различные вещества. Как альфа-излучатель, полоний в смеси с бериллием применяют для изготовления компактных источников нейтронов: 9 Be + 4 He ® 12 C + n. Вместо бериллия в таких источниках можно использовать бор. Сообщалось, что в 2004 инспекторы международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) обнаружили в Иране программу по производству полония. Это привело к подозрению, что он может быть использован в бериллиевом источнике для «запуска» с помощью нейтронов цепной ядерной реакции в уране, приводящей к ядерному взрыву.

Полоний при попадании в организм можно считать одним из самых ядовитых веществ: для 210 Ро предельно допустимое содержание в воздухе составляет всего 40 миллиардных долей микрограмма в 1 м 3 воздуха, т.е. полоний в 4 триллиона раз токсичнее синильной кислоты. Вред наносят испускаемые полонием альфа-частицы (и в меньшей мере также гамма-лучи), которые разрушают ткани и вызывают злокачественные опухоли. Атомы полония могут образоваться в легких человека в результате распада в них газообразного радона. Кроме того, металлический полоний способен легко образовывать мельчайшие частицы аэрозолей. Поэтому все работы с полонием проводят дистанционно в герметичных боксах.

Илья Леенсон