Polonium

Polonium
	Po
	84
	↓ 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
Není-li uvedeno jinak, jsou použity; jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).

Polonium (chemická značka Po, latinsky Polonium) je radioaktivní, prudce jedovatý prvek patřící do skupiny chalkogenů. Má protonové číslo 84 a chemicky patří mezi kovy. Byl objeven roku 1898 Marií Curie-Skłodowskou^[1] a Pierrem Curiem. Prvek byl pojmenován na počest Mariiny vlasti – Polska.

Výskyt

Polonium ²¹⁰Po se přirozeně vyskytuje ve velmi malé koncentraci v půdě, vodě i ve vzduchu. Polonium je velmi nestabilní, ale v přírodě se vyskytuje jako meziprodukt v rozpadových řadách jiných radioaktivních prvků (zejména uran). Největší zastoupení (dle hmotnosti) má jeho izotop ²¹⁰Po, který vzniká v uran-radiové rozpadové řadě. Polonium je ale zastoupeno ve všech čtyřech rozpadových 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 ze zemské kůry. Polonium je v přírodě nejvíce koncentrováno v rudách uranu a jeho koncentrace v nich se pohybuje okolo 0,1 mg na tunu.

Historie

Marie Curie-Skłodowská se původně zabývala přesným měřením aktivity různých rud od 16. prosince 1897 a následně 5. ledna 1898 se k ní připojil její manžel Pierre 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 s Gustavem Bémontem s cílenou extrakcí polonia z několika tun smolice pocházejícího z dolů v Jáchymově. Výsledkem jejich několikaměsíčního úsilí byl vzorek o měrné aktivitě 400 krát vyšší, než má uran. Existence polonia byla poprvé oznámena na přednášce manželů Curieových 18. července 1898.

Polonium sehrálo zásadní roli v ranném 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^[2].

Získávání

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.

Přímá výroba

Polonium se uměle připravuje ozařováním bismutu ²⁰⁹Bi neutrony v jaderných reaktorech, kde vzniká podle rovnice

\mathrm {{}^{209}Bi+{}_{0}^{1}n\rightarrow {}^{210}Bi\rightarrow {}^{210}Po+\beta ^{-}}

.

Meziproduktem v této reakci je ²¹⁰Bi, který se na ²¹⁰Po 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 izotopy ²⁰⁹Po a ²¹⁰Po. Výroba pomocí urychlovačů je ale značně nákladnější, a proto je také méně častá.

Chemická extrakce

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 s Radonem, ale proceduru lze aplikovat na mnoho různých materiálů (do jisté míry i včetně uranové rudy).

Materiál se promyje/rozpustí zředěnou HNO₃, do roztoku se přidá malé množství Pb(NO₃)₂ a dusičnany se z roztoku vysráží ve formě sulfidů pomocí H₂S. Sulfidy v takto vzniklé sraženině by měly obsahovat hlavně PbS, 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 množství HCl a vloží se do něj stříbrný 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 nerozpustný AgCl 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^[2].

Použití

V praxi je nejvíce užívaným izotopem polonia ²¹⁰Po, který je silným alfa zářičem s poločasem rozpadu 138,4 dne. Celkově je známo několik desítek různých izotopů polonia,^{[pozn. 1]} praktický význam však mají pouze izotopy ²¹⁰Po, ²⁰⁸Po (poločas rozpadu 2,9 let) a ²⁰⁹Po (poločas rozpadu 125 let).

Praktické využití nalézají izotopy polonia jako alfa zářiče v medicíně, při odstraňování statického náboje v textilním průmyslu a výrobě filmů.

Polonium se používalo jako neutronový iniciátor pro první generaci jaderných 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 používaným tritiem.

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 vozidla Lunochod 1.

Zdravotní rizika

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.

Otrava Alexandra Litviněnka

Dle oznámení londýnské policie byl poloniem ²¹⁰Po otráven bývalý tajný agent FSB Alexandr Litviněnko, který zemřel v roce 2006 v Londýně^[4].

Polonium v ekosystému

Najčastěji se polonium vyskytuje ve formě oxidu jako oxid 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 z plic 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 na trichomech 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 mohou ²¹⁰Po získávat rostliny a mohou z něj vytvářet biologicky dostupnější organokovové sloučeniny. Vzhledem k tomu, že se jedná o přírodní proces, jsou živé organizmy na přítomnost malého množství ²¹⁰Po 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.

Odkazy

Poznámky

↑ 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, od ¹⁸⁷Po až po ²²⁷Po^[3]

Reference

↑ Curie P., Curie M., Comptes Rendus 1898, 126, 1101
↑ ^a ^b SKWARZEC, Bogdan. Polonium on the 125th anniversary of its discovery: its chemistry, radiotoxicity and application [online]. ScienceDirekt [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.

Literatura

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 1993 ISBN 80-85427-38-9
U.S. Atomic Energy Commission: Polonium-210 in soils and plants (1970)

Související články

Zdravotní rizika kouření tabáku

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu polonium na Wikimedia Commons
Slovníkové heslo polonium ve Wikislovníku
(česky)Cigarety obsahují radioaktivní polonium. Tabákové koncerny to tajily

[4] 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, od ¹⁸⁷Po až po ²²⁷Po^[3]

[1] Curie P., Curie M., Comptes Rendus 1898, 126, 1101

[obecne_info-2] SKWARZEC, Bogdan. Polonium on the 125th anniversary of its discovery: its chemistry, radiotoxicity and application [online]. ScienceDirekt [cit. 2025-01-23]. Dostupné online. (anglicky)

[3] Chart of Nuclides, verze NuDat 2.6, National Nuclear Data Center. Datum přístupu 2013-12-18(anglicky)

[5] V těle exšpióna Litviněnka nalezli radioaktivní polónium. Novinky.cz [online]. Borgis [cit. 2006-12-02]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2007-01-10.

[1]

[2]

[pozn. 1]

[4]

[3]