Полоний: история открытия элемента. Зачем был нужен полоний? Кто открыл полоний

В 1898 г., исследуя урановую смолку из Богемии, содержащую до 75% урана, Кюри-Склодовская заметила, что смолка обладает значительно более высокой радиоактивностью, чем чистые препараты урана, выделенные из той же смолки. Это позволило предположить, что в минерале содержится один или несколько новых элементов высокой радиоактивности. В июле того же года Кюри-Склодовская сделала полный анализ урановой смолки, тщательно контролируя радиоактивность каждого выделенного из нее продукта. Анализ оказался очень сложным, так как в минерале содержалось несколько элементов. Повышенную радиоактивность имели две фракции; одна из них содержала соли висмута, другая - соли бария. Из висмутовой фракции был выделен продукт, активность которого в 400 раз превышала активность урана. Кюри- Склодовская пришла к естественному выводу, что столь высокая активность обусловлена присутствием солей какого-то доселе неизвестного металла. Она назвала его полонием (Polonium) в честь своей родины Пол (лат. Polonia - Польша). Однако несколько лет после этого открытия существование полония считалось спорным. В 1902 г. Марквальд проверил анализ урановой смолки на большом количестве минерала (около 2 тонн). Он выделил висмутовую фракцию, обнаружил в ней "новый" элемент и назвал его радиотеллуром (Radiotellurium), так как, будучи сильно радиоактивным, по другим свойствам металл был похож на теллур. Как определил Марквальд, выделенная им соль радиотеллура в миллион раз активнее урана и в 1000 раз активнее полония. Элемент имеет атомный вес 212 и плотность 9,3. Менделеев в свое время предсказал существование элемента с такими свойствами и по его предполагаемому положению в периодической системе назвал элемент дви-теллуром. Кроме того, выводы Марквальда были подтверждены несколькими исследователями. Однако вскоре Резерфорд установил, что радиотеллур является одним из продуктов радиоактивного распада ряда урана, и назвал элемент Rа-F (Radium-F). Только через несколько лет стало очевидным, что полоний, радиотеллур и радий-F представляют собой один и тот же элемент, обладающий alfa- и gamma - излучением и периодом полураспада около 140 дней. В результате этого было признано, что приоритет открытия нового элемента принадлежит польской ученой, и оставлено название, предложенное ею.

Полоний - это элемент, все изотопы которого (разновидности атомов) являются радиоактивными. Также он является халькогеном, то есть встречается в природе - входит в состав земной коры. А еще он невероятно опасен. Особенно его изотоп - полоний-210. Впрочем, обо всем по порядку.

Период полураспада

Как уже было сказано, полоний-210 является очень опасным веществом. Он высокотоксичен, а его период полураспада составляет 138 дней и 9 часов. Под данной величиной подразумевается время, в течение которого вещество распадается примерно в соотношение ½. Применим данный термин, кстати, не ко всем системам. А исключительно к экспоненциально распадающимся.

Важно отметить, что за два таких периода не распадаются все частицы. Ведь каждый этап полураспада уменьшает количество сохранившихся частиц в 2 раза. И еще стоит знать, что активность вещества является пропорциональной количеству его атомов.

Токсичность

У рассматриваемого элемента очень большая удельная активность - целых 166 ТБк/г. Под данным термином подразумевается количество осуществляемых в единицу времени радиоактивных распадов - спонтанного изменения состава или внутреннего строения атомных ядер.

Данное вещество излучает только альфа-частицы - положительно заряженные, образованные 2 протонами и 2 нейтронами. Но даже несмотря на это, его запрещено брать руками. Коснувшись этого мягкого серебристо-белого металла, человек гарантированно заработает лучевое поражение кожи как минимум. И высока вероятность того, что оно распространится по всему организму. Потому что изотоп легко проникает внутрь через кожные покровы.

Опасен он и на расстоянии, которое превышает длину преодоления альфа-частиц. Все потому, что они начинают самостоятельно нагреваться, вследствие чего переходят в аэрозольное состояние.

Это что касательно токсичности и распада полония-210. Но еще есть изотопы 208 и 209 - более долгоживущие. У 208-го период полураспада составляет 2,898 года. А у 209-го - и вовсе 103 года. Они менее токсичны. А об остальных изотопах и их радиотоксичности практически нет сведений, поскольку они являются короткоживущими.

Существует понятие предельно допустимой концентрации - это законодательно утвержденный санитарно-гигиенический норматив. Он допускает содержание в окружающей среде тех или иных элементов в строго определенном, безопасном для флоры, фауны и человека количестве.

И даже такое токсичное вещество, как полоний-210, фото которого представлено ниже, имеет ПДК. Допустимо его содержание в водоемах в количестве 11,1.10 −3 Бк/л. В воздухе рабочих помещений он может находиться в концентрации 7,41.10 −3 Бк/м³. Именно поэтому с данным изотопом работают исключительно в герметичных боксах.

Наряду с допустимыми пределами существует и летальная доза. Для взрослого человека достаточно всего 0,1—0,3 ГБк. Это от 0,6 до 2 мкг. То есть 0,000002 грамма изотопа, попавшего в организм через легкие, способно убить. Летальный исход в пероральном случае возникает при большем количестве вещества - от 6 до 18 мгк (0,000006 - 0,000018 грамм).

Естественно, у радиоактивного изотопа полония-210 нет антидота. Хотя эксперименты проводятся. Есть сведения, что 2.3-димеркаптопропанол, являющийся дезинтоксикационным лекарственным средством с сульфгидридными составляющими, успешно проявил себя в качестве антидота во время опытов с крысами.

Животным внутривенно вводилась смертельная доза изотопа. И у одной части подопытной группы его выводили при помощи указанного средства, а других оставляли умирать. 90 % крыс, которым был введен 2.3-димеркаптопропанол, выжили. Все другие, включая отравленных и не вылеченных, погибли в следующие 1,5 месяца.

Свойства и характеристики

О них тоже необходимо рассказать. Если рассматривать данное радиоактивное вещество как элемент, то можно выделить следующие его свойства и особенности:

• Масса ядра полония-210 составляет около 208,9824 атомной единицы (г/моль).
• Формула расположений электронов по оболочкам атома (конфигурация) выглядит так: [Хе] 4f 14 5d 10 6s 2 6р 4 .
• Радиус атома, обозначающий расстояние между ядром и самой дальней электронной орбитой, равен 176 пикометрам. 1 пк = 1 триллионная часть метра.
• Ковалентный радиус, обозначающий половину расстояния между ядрами атома с ковалентной связью, равен 146 пк.
• Радиус иона (размер) составляет (+6e) 67 пм.
• Электроотрицательность по шкале Полинга равна 2,3. Данный термин подразумевает способность одних атомов оттягивать к себе электроны иных. Самый высокий показатель, кстати, у фтора - 9,915.
• Электродный потенциал (электродвижущая сила) выглядит следующим образом: Ро ← Ро 3 + 0,56 В и Ро ← Ро2+ 0,65 В.
• Степени окисления следующие: -2, +2, +4 и +6.
• Энергия ионизации (наименьшая необходимая для удаления от свободного атома электрона) составляет 813,1 (8,43) кДж/моль или эВ.
• Плотность вещества при нормальных условиях равна приблизительно 9,5 г/см 3 .
• Температура плавления этого мягкого металла равна всего лишь 254 °C.
• Кипит полоний при 962°C.
• Удельная теплота плавления и испарения составляет 10 и 102,9 кДж/моль соответственно.
• Молярная теплоемкость равна 26,4 Дж/(K*моль).
• Молярный объем составляет 22,7 см³/моль.

И еще пару слов стоит сказать о кристаллической решетке данного мягкого металла. Это геометрический образ, который введен для анализа строения кристаллов вещества. У полония структура кубическая, и параметры равны 3,35 ангстрема.

Источники полония

Мало кто знает, но данный изотоп был обнаружен в табаке, используемом при производстве сигарет. И соответственно, в табачном дыме. Производители, конечно же, предпочитают об этом умалчивать. Но данная информация все равно была выяснена и разглашена.

Впервые статью опубликовали в американском издании под названием American Journal of Public Health. Она была написана группой исследователей, в которую вошли специалисты клиники Майо (Рочестер) и ученые Стэнфордского университета.

В статье говорится, что производители сигар более сорока лет тому назад обнаружили, что радиоактивный полоний-210 входит в состав табака. Они всеми доступными методами пытались его изъять из продукции, но безуспешно.

Во избежание большей информированности потенциальных покупателей о данном факте, компании не стали сообщать о результатах своих внутренних исследований. Об этом свидетельствуют внутренние документы концернов табачной промышленности.

Швейцарская газета Le Temps, в свою очередь, пишет о том, что желание скрыть данную информацию было столь сильным, что производители замалчивали ее даже тогда, когда выяснилось - концентрация полония-210 в два-три раза меньше оценок, сделанных изначально.

Ученые считают, что на сигаретных пачках, в связи с этим, необходимо изображать знак, который предупреждал бы о радиоактивной опасности.

Получение металла

Выше было многое рассказано про молярную массу полония-210, его физико-химические свойства и прочие особенности. Не будет лишним поведать и о том, как происходит получение данного металла.

В природе его изотопы входят в радиоактивный естественный ряд 238 U, а еще присутствуют в урановых рудах. Но в связи с коротким периодом альфа-распада, полоний-210 не накапливается в значительных количествах. Концентрация находится в пределах допустимой нормы.

Чтобы получить данное вещество из руды, необходимо извлечь из нее радий - серебристо-белый блестящий щелочноземельный металл, который отличается высокой химической активностью. Его остатки растворяют посредством соляной кислоты, после чего при помощи сероводорода осаждают полоний. Вместе с ним выделяется и висмут - блестящий металл с розовым оттенком.

Следующий этап - отделение полония. В данном процессе используют метод дробной кристаллизации соединений, которые имеют разную растворимость и отличающиеся свойства.

На сегодняшний день получить полоний-210 можно в ядерных реакторах, где висмут облучают нейронами. А самый долгоживущий изотоп извлекают посредством бомбардировки розового металла протонами.

Говоря простыми словами, получить радиоактивный полоний не так уж и просто. Согласно словам экспертов, в мире существует всего 40-50 реакторов, которые могут произвести это вещество. Некоторые из них являются ядерными объектами, находящимися на территории бывшего СССР, а также Германии и Австралии.

Использование

Выше было достаточно рассказано о различных свойствах данного полуметалла, а также о том, каков состав ядра полония-210. 84 - это номер, под которым элемент располагается, но в таблицу Менделеева он был вписан первым благодаря уникальности, проявляемой по многим показателям.

Где он применяется? Полоний был первым радиоактивным металлом, использованным в космических исследованиях. Примерно 40 лет тому назад он был применим в термоэлектрических элементах спутников. Однако период полураспада полония-210 составляет лишь 138 дней, этого недостаточно. Поэтому его заменили плутонием-238.

Также металл использовался в источниках нейтронов. Однако и там его заменили тритием - сверхтяжелым радиоактивным изотопом водорода.

Кроме этого, полоний использовался в качестве антистатика в печатающих устройствах. Его добавляли, чтобы снизить статическую электризацию, свойственную полимерным материалам. Но сейчас в этом уже нет необходимости.

Вообще, производство этого материала уже давно было прекращено во многих странах. В Британии его закончили в 1960-х годах. В США - в 1970-х. В Канаде производство закончили еще до начала 1980-х, и только в Китае оно длилось до 1990-х. Последний изготовленный полоний был сделан в Сарове - закрытом научном российском городе Нижегородской области.

Отравление. Симптомы

Даже выиграть в лотерею миллиард долларов проще, чем где-то встретить полоний. Ведь его производство засекречено правительством, и каждый микрограмм добываемого вещества строго контролируется. Однако если это каким-то образом произошло, то действовать нужно незамедлительно.

Отравление полонием-210 не имеет явных признаков. Но с первого же контакта вещество провоцирует развитие лучевой болезни, которая сопровождается симптомами радиоактивного поражения. Проявляются те же признаки, которые наблюдаются при отравлении иными высокотоксичными металлами. А именно:

• Диарея, тошнота, рвота.
• Гипертония и тахикардия.
• Упадок и усталость.
• Бред, галлюцинации и нарушения сознания.

Это общие признаки. Спустя какое-то время начинается:

• Выпадение волос.
• Резкое старение организма.
• Отказ органов (начинается с печени и почек).
• Полное поражение иммунитета и отвечающей за него лейкоцитарной формулы.
• Нехватка костного мозга и лимфы.

Полоний-210, попав в организм, посредством крови равномерно «расходится» по всему организму. Однородная концентрация наблюдается уже спустя пару часов после случившегося. Сразу же нарушаются обменные процессы, могут появляться судороги и психоз, проблемы с двигательной моторикой. Сердечные приступы, кровавый стул, перепады давления, частичная или полная слепота - все это является последствиями отравления.

Как действовать?

То, удастся ли спасти человека от губительного контакта с этим веществом, зависит не от периода полураспада полония-210, и даже не от того, какое количество металла или испарений оказало воздействие. А от лечения и своевременной помощи. Вот как нужно действовать:

• При прикосновении к металлу сразу же промыть этот участок тела, применив большое количество стирального порошка или хозяйственного мыла.
• При попадании изотопа в пищевод надо немедля вызвать рвоту. Поскольку счет идет на секунды, для этого применяются подкожные инъекции апоморфина. И прием слабительного - введение клизмой сульфата натрия и магния.

Естественно, перед этим необходимо вызвать скорую. В таких случаях квалифицированная медицинская помощь первостепенна.

В течении полугода-года изотоп может быть выведен из организма почками. Но за это время он накопится и причинит вред (облысение, например).

Если вещество успело впитаться в ткань органов, медики используют химические соединения из оксатиола и унитиола. Эти препараты могут «извлечь» полоний-210 и вывести наружу. В течение как минимум недели пострадавшему придется лежать под капельницей.

Случаи отравления

Истории известно лишь два таковых. Один произошел в 2006 году - полонием-210 отравили 43-летнего Александра Вальтеровича Литвиненко, подполковника советской и российской госбезопасности, пребывавшего на тот момент в Лондоне.

В ночь на 23 ноября его состояние резко ухудшилось, и меньше чем через сутки он скончался. Тело Александра не вскрывали долгое время, поскольку было опасение облучения медиков радиацией. Были проведены подробнейшие расследования. В их рамках удалось обнаружить следы радиации в тех местах, где был Александр перед тем, как ему стало плохо.

Второй случай не столь однозначный. Полоний-210 был обнаружен в личных вещах председателя Палестинской национальной администрации по имени Ясир Арафат, который умер в 2004 году.

Была даже проведена эксгумация его тела, и швейцарская сторона международной комиссии в результате исследований подтвердила - это отравление изотопом. Но потом все-таки они изменили решение. В итоге российская, французская и швейцарская стороны пришли к тому, что доказательств, подтверждающих факт отравления полония, нет, и дело было закрыто.

Отравление радиоактивными металлами не просто огромный удар по здоровью – это бомба замедленного действия, которая поражает работу всех внутренних органов и систем и в любой момент способна рвануть. Обычно действие особо сильных ядов можно диагностировать в ближайшее время, чтобы немедленно начать терапию. Но есть металлы, следы которых в организме отыскать очень сложно, а симптомы нельзя назвать уникальными. Среди таких веществ – радиоактивный полоний.

Что такое полоний

Полоний (Ро) – один из самых редких элементов на земле, который был обнаружен великими химиками и основоположниками учения о радиоактивности Пьером Кюри и Марией Склодовской-Кюри. Опаснейший мягкий серебристый металл, который накапливается в урановой смоляной руде, получил невинное название в честь родины Марии – Польши, и впервые был выведен как образец в 1910 году.

Сегодня главный производитель этого вещества – Россия. У элемента существует 27 изотопов, и все они радиоактивны, но в производстве традиционно используют полоний-210. У него самый небольшой период полураспада (138 дней и 9 часов), после чего элемент превращается в один из изотопов свинца. Используют серебристый металл в самых далеких друг от друга сферах – от мирной автомобильной промышленности до изготовления оружия массового поражения.

Для каких целей применяется полоний:

Кроме того, природный полоний-210 накапливается в табаке – изготовители сигарет обнаружили его более 40 лет назад, но никаких внятных мер предпринято не было. Радиоактивный «польский» элемент – одна из основных причин разрушительного воздействия табака на организм и онкологических заболеваний легких и ротовой полости.

Как происходит отравление

Полоний-210, в отличие от многих других радиоактивных веществ, выделяет только альфа-излучение. При работе с этим элементом вероятность отравления ничтожно мала – если соблюдать строжайшие меры безопасности, использовать защитные костюмы, действовать в специальных закрытых боксах и не брать металл в руки.

Риск радиоактивного заражения определяется прежде всего длиной пробега альфа-частиц – на воздухе даже самые мощные из них с энергией 10 МэВ не разлетаются больше чем на 10 с лишним сантиметров. Поэтому отравиться Ро на воздухе в защитной маске и перчатках практически невозможно. Но все меняется, когда полоний-210 попадает в организм – альфа-частички мгновенно разносятся по всем органам, оседают в костном мозге, почках, селезенке, печени, задерживаются в коже.

Самый опасный путь отравления Ро – через пищевод, дыхательные пути или открытые раны на теле. Смертельная доза серебристого вещества при попадании внутрь с воздухом – от 0,6 до 2 мкг, с едой и напитками – 6-8. Причина в том, что путем вдыхания альфа-частиц в организм поступает сразу весь яд, а орально – лишь небольшой процент. При такой дозе отравившийся умрет через 10-30 дней. Если количество вещества снизить в 10 раз, смерть от лучевой болезни наступит через полгода-год. Но многие химики уверены –летальный исход в течение 1-2 месяцев неизбежен уже при дозе в 0,1-0,2 мкг.

Получить мощное отравление дозой смертельного вещества случайно невозможно. Проникнуть внутрь с едой металл способен только при спланированном покушении лицами, имеющими доступ к производству полония-210, как это произошло, например, в нашумевшем деле об убийстве офицера ФСБ А. Литвиненко в 2006 году. Производят металл ускорители частиц и атомные реакторы, поэтому доступ к веществу имеют лишь единицы.

Однако в редких случаях реально отравиться небольшими дозами полония, например, при неудачных экспериментах профессиональных химиков и физиков или активном курении. Это может продлить период болезни до нескольких десятков лет – вещество накапливается в организме, особенно в кожных покровах, и выводится очень медленно, через почки.

Признаки отравления

Отравление полонием не имеет явных, четко узнаваемых признаков, поэтому при диагностике заражение опасным серебристым металлом легко спутать с отравлением другим веществами. Симптомы болезни зависят от полученной дозы полония-210.

При небольших количествах Ро в организме признаки заболевания идентичны отравлению высокотоксичным металлом таллием. Последний содержится в крысином яде, и его часто используют преступники. В таких случаях возникают следующие приметы отравления полонием-210:

При развитии болезни или увеличении дозы до смертельной добавляются дополнительные признаки, говорящие о тяжелой лучевой болезни:

• резкое старение организма;
• выпадение волос;
• истончение ногтей и кожи;
• отказ почек и печени;
• резкое снижение иммунитета.
• распухание горла;
• опухоли различного размера и локации.

При отравлении радиоактивным металлом происходят нарушения обменных процессов во всех внутренних системах: нервной, пищеварительной, сердечной, сердечной, кроветворной. В течение первых нескольких дней поражение блуждающего нерва в кишечнике и нарушение его работы вызывает тошноту, кровавый стул или его отсутствие, рвоту. Необратимые изменения в центральной нервной системе провоцируют психозы, бред и судороги. Сбои в работе периферической нервной системы влекут за собой нарушения двигательной моторики и общую слабость, вегетативной – тахикардию и повышенное давление. Разрушение зрительных нервов ведет к частичной или полной слепоте.

Полоний постепенно выводится с мочой, но накапливается в коже, проникая в волосяные фолликулы и разрушая клетки, которые отвечают за рост волос. Отсюда – мощная потеря волос вплоть до полного облысения.

Организм не способен сопротивляться сильнейшему действию альфа-частиц, поэтому иммунитет резко снижается, а ослабевшие органы начинают отказывать. В первую очередь – почки и печень, костный мозг, именно они больше всех попадают под разрушительное действие полония. Если количество опасного металла, попавшего внутрь, превышает смертельное, а диагноз не был поставлен правильно, следующим этапом болезни станет летальный исход.

Трудности диагностики

При отравлении опасным серебристым металлом самое главное – поставить точный диагноз, но сделать это довольно трудно. Основных причин две:

Первая жертва радиоактивного вещества – известный физик, дочь первооткрывателей металла Ирен Жолио-Кюри. Она «заработала» порцию альфа-лучей после того, как в лаборатории разбилась капсула с Ро. Ядовитая доза была ничтожно мала, но этого хватило, чтобы через 10 лет Ирен скончалась от лучевой болезни.

Еще один нашумевший случай – убийство бывшего офицера ФСБ А. Литвиненко в Лондоне в 2006 году. Военный был отравлен дозой полония-210, в несколько раз превышающей смертельную, и точный диагноз был поставлен лишь через несколько дней после заражения.

Существует версия, что причина смерти палестинского лидера Ясера Арафата – тоже отравление ядовитыми парами металла, но этот диагноз стопроцентно не подтвержден.

1. Сложность обнаружения полония в крови.

Поскольку заражение редким металлом не типичное заболевание, требуется множество анализов, чтобы определить причину стремительных разрушений в организме. Альфа-лучи, в отличие от гамма-излучения, невозможно выявить с помощью счетчика Гейгера, поэтому лучевую болезнь сразу диагностировать сложно. К тому же при поражении гамма-частицами на коже возникают характерные раны и язвы – полоний таких симптомов не дает.

Классические признаки болезни схожи с отравлением многими тяжелыми металлами, и здесь необходимы тщательные лабораторные исследования, чтобы отмести все другие варианты. В особенности – попадание в организм таллия. Кроме того, у полония-210 маленький период полураспада, поэтому через несколько месяцев обнаружить следы металла в тканях уже невозможно.

Первая помощь и лечение

При подозрениях на отравление смертельным полонием необходимо оказать традиционную первую помощь: перенести человека подальше от места заражения, уничтожить обувь и одежду, прополоскать слизистые – глаза и нос, в идеале – вымыть полностью.

Если есть возможность, в домашних условиях промыть желудок, принять любой мощный абсорбент, а также мочегонное и слабительное. Затем – как можно быстрее отправить пострадавшего в больницу. Прогноз заболевания зависит от дозы полученного вещества, но если количество полония превышает 0,1-0,2 мкг, то летальный исход практически неизбежен, и единственное, что могут сделать врачи – продлить жизнь и снизить агонию пациента.

Главные терапевтические действия при заражении полонием – промывание желудка и поддержание функции почек и печени специальными препаратами. Опыты показали, что выведения полония из организма помогает мощный 2,3-димеркаптопропанол, но действие этого вещества до конца не изучено. Эффективными методами лечения при заражении редким металлом признаны переливание крови и пересадка костного мозга.

Отравление радиоактивным металлом полоний – редкое и очень страшное заболевание. Смертельная доза вещества ничтожно мала, но диагностировать заражение могут только опытные специалисты, а вылечить отравление полностью практически нереально. Главный способ профилактики – соблюдать все меры предосторожности при работе с полонием на производстве, а также не курить, чтобы свести к минимуму риск попадания смертельного вещества в организм.

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.

Александр Литвиненко, бывший сотрудник ФСБ России, умер в Лондоне. Предположительно, причиной его гибели стало отравление радиоактивным веществом полоний- 210.

Полоний - первый элемент, вписанный в таблицу Менделеева после открытия радиоактивности. Полоний был открыт известными химиками Пьером и Марией Склодовской-Кюри в 1898 (по другим данным - в 1897) году. Элемент получил свое название от Польши - родины Марии (от латинского Polonia - Польша). Мария Склодовская -Кюри получила за это открытие Нобелевскую премию.

По данным Аргоннской Национальной Лаборатории\ Argonne National Laboratory, полоний-210 может получить лишь человек, имеющий доступ к предприятиям, занимающимся ядерными исследованиями. Полоний обычно получают путем облучения висмута-209 потоками нейтронов (эта технология была разработана в 1934 году). Ежегодно ядерные реакторы мира производят примерно 100 г полония- 210. Всего известно 27 изотопов полония с массовыми числами от 192 до 218. Период полураспада самого долгоживущего изотопа (полоний - 209) составляет 103 года. Период полураспада полония-210, которым был отравлен Литвиненко, составляет 138 суток, во время этого процесса производится большое количество тепла. Грамм полония способен нагреться до 500 градусов по шкале Цельсия, поэтому его использовали в космосе в качестве источника энергии, например, он был основой энергетических установок многих спутников и даже на прославленном советском исследовательском зонде "Луноход-2", где полоний позволял поддерживать приемлемую для научных приборов температуру. Кроме этого, полоний применяется при изготовлении ядерного оружия.

Безопасная для человека доза полония-210 составляет 7 пикограмм (1 пикограмм - одна триллионная грамма). Таким образом, буквально пылинка полония способна стать смертельной для человека. Полоний-210 - одна из наиболее ядовитых химических субстанций. Его нельзя брать голыми руками - иначе возможно получить лучевой ожог, однако соблюдение простейших методов безопасности позволяет спокойно работать с этим элементом. В частности, полоний можно перевозить в стеклянных пробирках с притертыми крышками.

В инструкциях по работе с полонием-210, которые публикует американская научная организация Health Physics Society, указано, что в лаборатории, где используется полоний, нельзя хранить пищу, воду, косметику и пр., а также использовать эти продукты по прямому назначению (то есть, например, пить или красить губы). Пищевые продукты и напитки также запрещается ставить в холодильник или на полки, где некогда хранился полоний-210 или приборы (пробирки и пр.), находившиеся в контакте с ним.

При попадании внутрь организма (например, в результате инъекции или ингаляции) полоний-210 поражает абсолютно все органы. 50- 90% полония-210 выводится естественным путем. Оставшиеся 10-50% проникают в кровь и разносятся по всему телу, в большинстве оседая в селезенке, почках и печени.

Человек постоянно сталкивается с полонием (он образуется при распаде широко распространенного газа радона или при курении табака, выращенного на поле, обработанном фосфатными удобрениями), однако в естественных условиях эти дозы незначительны.

Неизвестно, использовался ли ранее полоний в качестве яда. Однако, по иронии судьбы, первой известной жертвой полония стала Ирен Жулио-Кюри - дочь первооткрывателей полония. Причиной ее смерти стала разбившаяся капсула полония-210. Это произошло в лаборатории, где постоянно работала Ирен. Ее смерть от рака произошла в 1956 году - через десятилетие после того, как произошел инцидент с капсулой.

В 1991 году Международное Агентство Онкологических Исследований\ International Agency for Research on Cancer опубликовало результаты первого крупного исследования воздействия полония-210 на человека. В рамках этого исследования были проведены обследования сотрудников одного из ядерных объектов США, работавшие там с 1944 по 1972 год. Было отмечено, что полоний-210 стал причиной многих случаев возникновения рака легких и рака почек, это произошло даже, несмотря на то, что на предприятии крайне жестко соблюдалась техника безопасности. В исследовании, в частности, приводилась следующая статистика: на ядерных объектах работало около 22.5 тыс. человек, примерно 9.4 тыс. из них подверглись воздействию радиации, из них воздействию полония-210 - 638 человек.

Другие материалы по этой теме