Polonio | ||||
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← Bismuto | Astato → | ||||
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Apariencia de una sustancia simple. | ||||
Metal blando blanco plateado | ||||
Película delgada de polonio metálico sobre un disco de acero inoxidable | ||||
Propiedades del átomo | ||||
Nombre, símbolo, número | Polonio / Polonio (Po), 84 | |||
Masa atómica ( masa molar ) |
208.9824 a. m.e. ( g / mol ) | |||
Configuración electrónica | [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 4 | |||
Radio del átomo | 176 horas | |||
Propiedades químicas | ||||
radio covalente | 146 horas | |||
Radio de iones | (+6e) 67 h | |||
Electronegatividad | 2.3 (escala de Pauling) | |||
Potencial de electrodo |
Po ← Po 3+ 0,56 V Po ← Po 2+ 0,65 V |
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Estados de oxidación | −2, +2, +4, +6 | |||
Energía de ionización (primer electrón) |
813,1 (8,43) kJ / mol ( eV ) | |||
Propiedades termodinámicas de una sustancia simple. | ||||
Densidad (en n.a. ) | 9,196 [1] g/cm³ | |||
Temperatura de fusión | 527K ( 254 °C) [1] | |||
Temperatura de ebullición | 1235 K (962 °C)] [1] | |||
Oud. calor de fusión | 10 kJ/mol | |||
Oud. calor de evaporacion | 102,9 kJ/mol | |||
Capacidad calorífica molar | 26,4 [2] J/(K mol) | |||
Volumen molar | 22,7 cm³ / mol | |||
La red cristalina de una sustancia simple. | ||||
Estructura de celosía | cúbico | |||
Parámetros de celosía | a = 3,35 Å | |||
número CAS | 7440-08-6 |
84 | Polonio |
Correos(209) | |
4f 14 5d 10 6s 2 6p 4 |
El polonio es un elemento químico radiactivo del grupo 16 (según la clasificación obsoleta, el subgrupo principal del grupo VI), el sexto período en el sistema periódico de D. I. Mendeleev, con número atómico 84, denotado por el símbolo Po ( lat. Polonio ). Pertenece al grupo de los calcógenos . En condiciones normales , es un metal radiactivo blando (según otras fuentes, un semimetal ) de color blanco plateado [2] [3] .
El elemento fue descubierto en 1898 por los cónyuges Pierre Curie y Maria Skłodowska-Curie en mineral de resina de uranio [4] . Primero anunciaron el descubrimiento el 18 de julio en una reunión de la Academia de Ciencias de París en un informe titulado "Sobre una nueva sustancia radiactiva contenida en la resina blenda" [5] . El elemento lleva el nombre de la tierra natal de Maria Skłodowska-Curie - Polonia ( lat. Polonia ) [3] [aprox. 1] .
En 1902, el científico alemán Wilhelm Markwald descubrió un nuevo elemento. Lo llamó radiotelurio . Curie, tras leer una nota sobre el hallazgo, informó que se trataba del elemento polonio, descubierto por ellos cuatro años antes. Markwald no estuvo de acuerdo con esta evaluación y afirmó que el polonio y el radiotelurio son elementos diferentes. Después de una serie de experimentos con el elemento, los Curie demostraron que el polonio y el radiotelurio tienen la misma vida media . Marwald se vio obligado a admitir su error.
En 1910 se aisló la primera muestra de polonio que contenía 0,1 mg de este elemento .
Los radionucleidos de polonio forman parte de la serie radiactiva natural :
210 Po ( T 1/2 = 138,376 días ), 218 Po ( T 1/2 = 3,10 min) y 214 Po ( T 1/2 = 1,643⋅10 −4 s) - seguidas 238 U; 216 Po ( Т 1/2 = 0.145 s) y 212 Po ( Т 1/2 = 2.99⋅10 −7 s) - en la serie Th; 215 Po ( Т 1/2 = 1.781⋅10 −3 s) y 211 Po ( Т 1/2 = 0.516 s) - en una fila 235 U.Por lo tanto, el polonio siempre está presente en los minerales de uranio y torio. El contenido de equilibrio de polonio en la corteza terrestre es de aproximadamente 2⋅10 −14 % en masa [2] .
El polonio es un metal radiactivo blando de color blanco plateado (a menudo clasificado como un semimetal ).
El polonio metálico se oxida rápidamente en el aire. Se conocen el dióxido de polonio (PoO2 ) x y el monóxido de polonio PoO . Forma tetrahaluros con halógenos . Bajo la acción de los ácidos, se disuelve con la formación de cationes Po 2+ rosas :
Cuando se disuelve polonio en ácido clorhídrico en presencia de magnesio, se forma polonuro de hidrógeno :
que es líquido a temperatura ambiente (-36,1 a 35,3 °C)
Se obtuvieron trióxido de polonio ácido PoO 3 y sales de ácido de polonio que no existen en estado libre, polonatos de K 2 PoO 4 , en cantidades indicadoras . Forma haluros de composición PoX 2 , PoX 4 y PoX 6 . Al igual que el telurio, el polonio es capaz de formar compuestos químicos, polonidos, con varios metales.
El polonio es el único elemento químico que forma una red cristalina cúbica simple monoatómica a bajas temperaturas [6] .
A principios de 2006, se conocen 33 isótopos de polonio en el rango de números de masa de 188 a 220. Además, se conocen 10 estados excitados metaestables de isótopos de polonio. No tiene isótopos estables [2] . Los isótopos de vida más larga, 209 Po y 208 Po, tienen vidas medias de 125 y 2,9 años, respectivamente. Algunos isótopos de polonio incluidos en la serie radiactiva del uranio y el torio tienen sus propios nombres , que ahora se consideran en su mayoría obsoletos:
Isótopo | Nombre | Designacion | serie radiactiva |
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210po _ | Radio F | RaF | 238 tu |
211po_ _ | Actinio C' | AcC' | 235U _ |
212po _ | Torio C' | ThC' | 232th _ |
214 PO | Radio C' | RaC' | 238 tu |
215 PO | Actinio A | ACA | 235U _ |
216po_ _ | Torio A | thA | 232th _ |
218po_ _ | Radio A | RaA | 238 tu |
En la práctica, el nucleido de polonio 210 Po se sintetiza artificialmente en cantidades de gramos al irradiar 209 Bi metálico con neutrones térmicos en reactores nucleares. El 210 Bi resultante se convierte en 210 Po por desintegración β . Cuando el mismo isótopo de bismuto se irradia con protones según la reacción
209 Bi + p → 209 Po + n209 Po es el isótopo más longevo del polonio .
En reactores con un portador de metal líquido , el eutéctico de plomo-bismuto se puede utilizar como refrigerante . Tal reactor, en particular, se instaló en el submarino K-27 . En el núcleo del reactor, el bismuto puede convertirse en polonio.
Se extraen microcantidades de polonio de los desechos del procesamiento del mineral de uranio . El polonio se aísla por extracción , intercambio iónico , cromatografía y sublimación .
El Po metálico se obtiene por descomposición térmica en vacío de sulfuro o dióxido de PoS (PoO 2 ) x a 500 °C.
Más del 95% de la producción mundial de polonio-210 se encuentra en Rusia [7] , sin embargo, casi todo se suministra a los Estados Unidos, donde se utiliza principalmente para la producción de ionizadores de aire antiestáticos industriales y domésticos.
En 2006, según el científico y escritor británico John Emsley, se producían unos 100 gramos de 210 Rho al año. [ocho]
PrecioSegún expertos británicos, las dosis microscópicas de polonio-210 cuestan millones de dólares estadounidenses [9] . Por otro lado, según la declaración del radioquímico, D. x. norte. B. Zhuykov, obtenido a partir de bismuto polonio-210 es muy barato [7] . Según datos de 2006, para la producción de 9,6 gramos de polonio-210 a la planta de Avangard [aprox. 2] pagó alrededor de 10 millones de rublos [10] , que es comparable al costo del tritio [11] . Sin embargo, la empresa estadounidense United Nuclear, que recibe el isótopo de Rusia, vendía muestras por 69 USD en 2006 , alegando que se necesitaría más de 1 millón de dólares para acumular una dosis letal [12] .
El polonio-210 en aleaciones con berilio y boro se utiliza para fabricar fuentes de neutrones compactas y muy potentes que prácticamente no crean radiación γ (pero tienen una vida corta debido a la corta vida útil del 210 Po: T 1/2 = 138,376 días) - las partículas alfa de polonio-210 dan lugar a neutrones en los núcleos de berilio o boro en la reacción (α, n ). Se trata de ampollas metálicas selladas herméticamente que contienen una pastilla cerámica de carburo de boro o carburo de berilio recubierta de polonio 210 . Estas fuentes de neutrones son ligeras y portátiles, de funcionamiento totalmente seguro y muy fiables. Por ejemplo, la fuente de neutrones soviética VNI-2 es una ampolla de latón de 2 cm de diámetro y 4 cm de altura, que emite hasta 90 millones de neutrones por segundo [13] .
El polonio-210 se usa a menudo para ionizar gases (particularmente aire). En primer lugar, la ionización del aire es necesaria para combatir la electricidad estática ( en producción , cuando se manipulan equipos especialmente sensibles) [14] . Por ejemplo, los cepillos de eliminación de polvo están hechos para óptica de precisión. Para pintar automóviles en garajes, se utilizan pistolas pulverizadoras con suministro de aire que pasa por un ionizador antiestático con polonio ("pistola de iones") [15] . Otra aplicación pasada del efecto de la ionización del gas está en las aleaciones de electrodos de las bujías de automóviles para reducir el voltaje de iniciación de la chispa [16] .
Un importante campo de aplicación del polonio-210 es su uso en forma de aleaciones con plomo , itrio o de forma independiente para la producción de fuentes de calor potentes y muy compactas para instalaciones autónomas , por ejemplo, espaciales. Un centímetro cúbico de polonio-210 libera alrededor de 1320 vatios de calor. Este poder es muy alto, lleva fácilmente el polonio a un estado fundido, por lo que se alea, por ejemplo, con plomo. Aunque estas aleaciones tienen una densidad de energía notablemente menor ( 150 W/cm 3 ), sin embargo, son más cómodas de usar y más seguras, ya que el polonio-210 emite casi exclusivamente partículas alfa, y su poder de penetración y longitud de trayectoria en materia densa son mínimos. . . Por ejemplo, los vehículos autopropulsados soviéticos del programa espacial Lunokhod usaban un calentador de polonio para calentar el compartimiento de instrumentos.
El polonio-210 puede servir en una aleación con un isótopo ligero de litio ( 6 Li) como sustancia que puede reducir significativamente la masa crítica de una carga nuclear y servir como una especie de detonador nuclear. . Además, el polonio es adecuado para crear " bombas sucias " compactas y es conveniente para el transporte encubierto, ya que prácticamente no emite radiación gamma [13] . El isótopo emite cuantos gamma con una energía de 803 keV con un rendimiento de solo 0,001% por decaimiento [17] .
El polonio es un metal estratégico , debe contabilizarse muy estrictamente y su almacenamiento debe estar bajo el control del estado debido a la amenaza del terrorismo nuclear .
El polonio-210 tiene una radiotoxicidad particularmente alta y es cancerígeno, con una vida media de 138 días 9 horas [18] [19] . Su actividad específica (166 TBq/g, liberación de calor 148 W/g) es tan alta que, aunque solo emite partículas alfa, no puede manipularse con la mano, ya que la radiación dañará la piel y, posiblemente, la piel. todo el cuerpo: el polonio penetra con bastante facilidad en el interior a través de la piel. También es peligroso a una distancia superior a la longitud de la trayectoria de las partículas alfa, ya que sus compuestos se autocalientan debido a un calor específico muy fuerte y entran en estado de aerosol. . MPC en cuerpos de agua y en el aire de los locales de trabajo es 11.1⋅10 −3 Bq/l y 7.41⋅10 −3 Bq/m 3 [19] . Por lo tanto, trabaje con polonio-210 solo en cajas selladas. Todos los compuestos de polonio también son peligrosos, el más tóxico de los cuales es el polonuro de hidrógeno. .
Las partículas alfa cargadas positivamente emitidas por el polonio no atraviesan la piel, sin embargo, si el polonio ingresa al cuerpo, si se traga o inhala, las partículas alfa causarán efectos radiobiológicos peligrosos de manera irreversible dentro del cuerpo humano (principalmente debido a la radiólisis del agua). ), que puede provocar mutaciones, el desarrollo de enfermedades malignas (entre ellas, leucemia ), alteración de la hematopoyesis y muerte [20] [aprox. 3] .
Según los expertos, se estima que la dosis letal de polonio-210 para un adulto varía de 0,1 a 0,3 GBq (0,6 a 2 μg) cuando el isótopo ingresa al cuerpo a través de los pulmones a 1 a 3 GBq (6 a 18 μg) cuando ingerido a través del tracto digestivo [21] .
El polonio-208 de vida más larga (vida media de 2,898 años) y el polonio-209 (vida media de 103 años) tienen una radiotoxicidad ligeramente menor por unidad de masa, inversamente proporcional a la vida media. Poco se sabe sobre la radiotoxicidad de otros isótopos de polonio de vida corta. En el cuerpo humano, el polonio se comporta como sus homólogos químicos, el selenio y el telurio , concentrados en el hígado, los riñones, el bazo y la médula ósea. . Vida media del cuerpo: de 30 a 50 días, excretada principalmente a través de los riñones. . hubo mensajes sobre el uso exitoso de 2,3-dimercaptopropanol para eliminar polonio del cuerpo de ratas - 90% de los animales que fueron inyectados por vía intravenosa con una dosis letal de polonio-210 (9 ng / kg de peso corporal ) sobrevivieron, mientras que en el grupo de control todas las ratas murieron en un mes y medio.
El polonio-210 se encuentra en la naturaleza en pequeñas cantidades y se acumula en el tabaco [25] [26] [27] y, por lo tanto, es uno de los factores notables que dañan la salud del fumador. Otros isótopos naturales de polonio se descomponen muy rápidamente, por lo que no tienen tiempo de acumularse en el tabaco [28] . “Los fabricantes de tabaco descubrieron este elemento hace más de 40 años, los intentos de eliminarlo no tuvieron éxito”, dice un artículo de 2008 [27] de investigadores de la Universidad estadounidense de Stanford y la Clínica Mayo en Rochester [29] .
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Serie de actividad electroquímica de los metales. | |
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Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , |
de polonio | compuestos|
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