Полоній 210: період напіврозпаду. Для чого використовується полоній 210?

Полоній-210 викликає абсолютно чітку асоціацію з радіацією. І це зовсім не даремно, оскільки він вкрай небезпечний.

Історія відкриття

Його існування було передбачене ще в 1889 році Менделєєвим, коли той створив свою знамениту періодичну таблицю. На практиці ж цей елемент під номером 84 був отриманий дев'ятьма роками пізніше зусиллями подружжя Кюрі, які вивчали явище радіації. Марія Склодовська-Кюрі намагалася з'ясувати причину сильного випромінювання, що виходить від деяких мінералів, а тому почала роботу з декількома зразками порід, обробляючи їх усіма доступними їй способами, ділячи на фракції і відкидаючи непотрібне. В результаті вона отримала нове речовину, що стала аналогом вісмуту і третім відкритим радіоактивним елементом після урану і торію.

Незважаючи на вдалі результати експерименту, Марія не поспішала говорити про свою знахідку. Спектральний аналіз, проведений колегою подружжя Кюрі, також не дав підстав говорити про відкриття нового елемента. Проте в доповіді на засіданні Паризької академії наук у липні 1898 подружжя повідомили про орієнтовний отриманні речовини, що проявляє властивості металу і запропонували назвати його полонієм на честь Польщі – батьківщини Марії. Це був перший і єдиний в історії випадок, коли ще не виділений достовірно елемент вже отримав назву. Ну а перший зразок з'явився лише в 1910 році.

Фізичні і хімічні властивості

Полоній являє собою порівняно м'який сріблясто-білий метал. Він настільки радіоактивний, що світиться в темряві і постійно нагрівається. При цьому температура його плавлення трохи вище, ніж у олова – всього 254 градуса Цельсія. Метал дуже швидко окислюється на повітрі. При низьких температурах утворює одноатомну просту кубічну кристалічну решітку.

За своїми хімічними властивостями полоній дуже близький до свого аналогу – телуру. Крім того, на характер його сполук великий вплив має високий рівень радіації. Так що реакції за участю полонію можуть бути вельми видовищними і цікавими, хоч і досить небезпечними з точки зору користі для здоров'я.

Ізотопи

Всього науці на даний момент відомо 27 (за іншими джерелами – 33) форм полонію. Жодна з них не є стабільною, і всі вони радіоактивні. Найбільш важкі з ізотопів (з порядковими числами від 210 до 218) у невеликій кількості зустрічаються в природі, інші можуть бути отримані тільки штучними шляхами.

Радіоактивний полоній-210 – найбільш довгоживучий з природних форм. Він міститься в невеликій кількості в Радієва-уранових рудах і утворюється за рахунок ланцюжка реакцій, що починається з U-238 і триває приблизно 4,5 мільярда років, якщо говорити про період напіврозпаду.

Отримання

У 1 тонні уранової руди міститься ізотоп полоній-210 в кількості, рівній приблизно 100 мікрограмів. Їх можна виділити при обробці відходів виробництва, проте для отримання більш-менш значного обсягу елемента довелося б обробити величезну кількість матеріалу. Набагато більш простим і ефективним способів є синтез за допомогою опромінення нейтронами природного вісмуту в ядерних реакторах.

В результаті після ще деяких процедур виходить полоній-210. Ізотопи 208 і 209 також можна отримати, якщо опромінювати вісмут або свинець прискореними пучками альфа-частинок, протонів або дейтронів.

Радіоактивність

Полоній-210, як і решта ізотопи, є альфа-випромінювачами. Група важчих також випускає гамма-промені. Незважаючи на те що ізотоп 210 є джерелом тільки альфа-частинок, він досить небезпечний, його не можна брати руками і навіть наближатися на близьку відстань, оскільки, розігріваючись, він переходить в аерозольний стан. Вкрай небезпечно також потрапляння полонію всередину з диханням або їжею. Саме тому робота з цією речовиною проходить в спеціальних герметичних боксах. Цікаво, що цей елемент близько півстоліття тому був виявлений в тютюнових листках. Період розпаду полонію-210 в порівнянні з іншими ізотопами досить великий, а тому він може накопичитися в рослині і згодом нашкодити здоров'ю курця ще більше. Тим не менш, будь-які спроби витягти з тютюну ця речовина виявилися безуспішними.

Небезпека

Оскільки полоній-210 випускає лише альфа-частинки, дотримуючись певних запобіжних заходів, боятися роботи з ним не слід. Довжина пробігу цих хвиль рідко перевищує десяток сантиметрів, крім того, вони зазвичай не можуть проникнути крізь шкіру.

Однак, опинившись всередині організму, вони завдають йому величезної шкоди. При потраплянні в кров він швидко розноситься по всіх тканинах – вже через кілька хвилин його присутність можна помітити у всіх органах. Насамперед він присутній у нирках і печінці, але загалом і в цілому він розподіляється досить рівномірно, чим і можна пояснити його високе загальне вражаючу дію.

Токсичність полонію настільки велика, що навіть невеликі дози викликають хронічну променеву хворобу і смерть через 6-11 місяців. Основні шляхи виведення з організму – через нирки і ШКТ. Спостерігається залежність від способу попадання. Період напіввиведення становить від 30 до 50 днів.

Випадкове отруєння полонієм абсолютно неможливо. Для отримання достатньої кількості речовини необхідно мати доступ до ядерного реактора і навмисно підкласти ізотоп жертві. Складність діагностики полягає також у тому, що відомо лише кілька випадків за всю історію. Першою жертвою вважається дочка першовідкривачів полонію – Ірен Жоліо-Кюрі, яка в ході досліджень розбила капсулу з речовиною в лабораторії і померла через 10 років. Ще два випадки припадають на XXI століття. Перший з них – нашуміла справа Литвиненка, який помер в 2006 році, а другий – смерть Ясера Арафата, в речах якого були знайдені сліди радіоактивного ізотопу. Проте остаточний діагноз так і не був підтверджений.

Розпад

Одним з найбільш довгоживучих ізотопів, поряд з 208 і 209, є полоній-210. Період напіврозпаду (тобто часу, за який кількість радіоактивних частинок зменшується вдвічі) у у перших двох становить відповідно 2,9 і 102 року, а в останнього 138 днів і 9:00. Що стосується решти ізотопів, час їхнього життя обчислюється в основному хвилинами і годинами.

Поєднання різних властивостей полонію-210 робить його найбільш зручним з ряду для використання в різних сферах життя. Перебуваючи в спеціальній металевій оболонці, він вже не може нашкодити здоров'ю, але здатний віддати свою енергію на благо людства. Отже, для чого використовується полоній-210 сьогодні?

Сучасне застосування

За деякими даними, близько 95% виробництва полонію зосереджено в Росії, причому в рік синтезується приблизно 100 грамів речовини, і майже всі воно експортується в США.

Існує кілька сфер, в яких застосовується полоній-210. Насамперед це космічні апарати. При своїх компактних розмірах він незамінний як прекрасне джерело енергії і тепла. Незважаючи на те що приблизно кожні 5 місяців його ефективність знижується вдвічі, більш важкі ізотопи є набагато більш дорогими у виробництві.

Крім того, полоній абсолютно незамінний в ядерній фізиці. Він широко застосовується у вивченні впливу альфа-випромінювання на інші речовини.

Нарешті, ще однією областю застосування є виробництво пристроїв для зняття статичної електрики як для промисловості, так і для домашнього використання. Навіть дивно, як такий небезпечний елемент може стати мало не кухонним начинням, будучи укладений у надійну оболонку.