Polonio

Polonio
Bismuto ← Polonio → Astato voi     84 po                                                                                                                                                                                                                                                                                           ↑ po ↓ Lv Tavolo completo • Tavolo esteso
Posizione nella tavola periodica
Simbolo	po
Nome	Polonio
Numero atomico	84
Gruppo	16
Periodo	6 ° periodo
Bloccare	Blocco p
Famiglia di elementi	Povero metallo
Configurazione elettronica	[ Xe ] 4 f 14 5 d 10 6 s 2 6p 4
Elettroni per livello di energia	2, 8, 18, 32, 18, 6
Proprietà atomiche dell'elemento
Massa atomica	[ 209  u ]
Raggio atomico (calc)	190  pm ( 135  pm )
raggio covalente	140  ±  16:00
Stato di ossidazione	4 , 2
Elettronegatività ( Pauling )	2.0
Ossido	anfotero
Energie di ionizzazione
1 re  : 8.414  eV
Isotopi più stabili
Iso ANNO Periodo MD Ed PD MeV 208 Po {sin.} 2898  un α ε , β + 5.215 1.401 204 Pb 208 Bi 209 Po {sin.} 103  a α ε , β + 4.979 1.893 205 Pb 209 Bi 210 Po 100  % 138.376  giorni α 5.407 206 Pb
Proprietà fisiche semplici del corpo
Stato ordinario	solido
Massa volumica	9,20  g · cm -3
Sistema di cristallo	Cubo
Colore	Argento
Punto di fusione	254  °C
Punto di ebollizione	962  °C
Energia di fusione	60,1  kJ · mol -1
Volume molare	22,97 × 10 -6  m 3 · mol -1
Pressione del vapore	0,0176  Pa a 527  K
Conduttività elettrica	2,19 x 10 6  S · m -1
Conduttività termica	20  W · m -1 · K -1
Varie
N o  CAS	7440-08-6
N o  ECHA	100.028.289
Precauzioni
Radioelemento con notevole attività
Unità di SI e STP se non diversamente indicato.

Il polonio è l' elemento chimico di numero atomico 84 e simbolo Po. Si tratta di un "  metallo post-transizione  " radioattivo . Solo l' isotopo 210 Po è naturalmente presente allo stato di tracce nei minerali di uranio (prodotto del decadimento radioattivo del radon , e uno dei principali fattori di induzione del cancro del polmone chiamato radiazione indotta dal radon).

Storia

Questo è il primo elemento scoperto da Pierre e Marie Skłodowska-Curie , inluglio 1898Durante la loro ricerca sulla radioattività della pechblenda condotta presso la Fisica e la Scuola Municipale di Chimica Industriale (oggi ESPCI Paris ). Fu solo più tardi che scoprirono il radio . La parola polonio è stata quindi scelta in omaggio alle origini polacche di Marie Curie, nata Maria Skłodowska.

Il polonio ha 33  radioisotopi , con una massa atomica variabile tra 188 e 220  u . L'isotopo più longevo è il polonio 209 ( 209 Po) con un'emivita di 103 anni e l'isotopo naturale con la vita più breve è il polonio 210 ( 210 Po) con un'emivita di 138.376 giorni.

Proprietà

Il polonio è un metallo povero con un basso punto di fusione ( 254  ° C ). È anche molto volatile e alla fine sublima del tutto anche a temperatura ambiente. Perde il 50% della sua massa in 45 ore riscaldandosi solo a 55  °C , forse per disintegrazione su scala atomica indotta dalla sua fortissima attività α, che ha l'effetto di mantenerla ad alta temperatura.

Il polonio è assimilato dagli organismi viventi per la sua chimica simile al tellurio e al bismuto: è stato dimostrato che alcuni microrganismi sono in grado di metilare il polonio utilizzando la metilcobalamina, allo stesso modo possono metilare il mercurio, il selenio e il tellurio.

È un emettitore di radiazioni alfa . Il 210 Po ha un'emivita di 138 giorni e 9 ore.

Successivamente è generato da decadimenti che, partendo dall'uranio 238 e passando, tra gli altri, per il radio 226 , il radon 222 e il piombo 210 , terminano nel polonio 210 per poi terminare con il piombo 206 , che è stabile.

Catena di decadimento (principale):
238 U α → 234 Th β → 234 Pa β → 234 U α → 230 Th α → 226 Ra α → 222 Rn α → 218 Po α → 214 Pb β → 214 Bi β → 214 Po α → 210 Pb β → 210 Bi β → 210 Po α → 206 Pb (stabile)

Decade, emettendo particelle alfa con un'energia tipica di 5,3  MeV . Per confronto, l'energia trasportata dai raggi solari (campo visibile) è solo dell'ordine di pochi elettronvolt (eV). Queste particelle alfa sono radiazioni ionizzanti ad alta energia in grado di generare danni significativi durante le loro interazioni con la materia vivente (cellule, DNA). L'esposizione alle radiazioni ionizzanti aumenta il rischio di cancro e di anomalie genetiche e potrebbe avere molte conseguenze sulla salute oltre al cancro. Il polonio-210 ha un'attività specifica molto elevata , 166  T Bq / g . Un singolo grammo di Po 210 puro è quindi il sito di 1,66 × 10 14 decadimenti al secondo, e quindi emette particelle α alla stessa velocità di 4,5  kg di radio 226 o 13,5 tonnellate di uranio 238 .

Elemento radioattivo naturalmente presente nell'ambiente e nella catena alimentare , il polonio 210 è presente in quantità infinitesimali (in massa) nella crosta terrestre . Ma data la sua altissima radioattività, i risultati espressi in becquerel per chilogrammo di suolo non sono trascurabili.

La radioattività del polonio 210 è così elevata che emette una grande quantità di calore (140 watt per grammo). Così, secondo l' Argonne National Laboratory negli Stati Uniti, la temperatura di una capsula contenente circa mezzo grammo di polonio-210 può superare i 500  °C . Questa proprietà è stata utilizzata per sviluppare generatori termoelettrici leggeri utilizzati ad esempio nel campo spaziale come fonte di energia per i satelliti.

Produzione

Dieci grammi di uranio possono produrre solo un miliardesimo di grammo di polonio. La sua produzione richiede un reattore nucleare di tipo particolare, in grado di irradiare il bismuto con neutroni. Solo i paesi nucleari dispongono del know-how e delle attrezzature necessarie per la sua fabbricazione.

La produzione annua è stimata in un massimo di 100 grammi, per la maggior parte in Russia .

Usi

• sorgente alfa;
• Sorgente di neutroni , mista a berillio  : quest'ultimo emette un neutrone durante l'assorbimento di una particella alfa, prodotta da 210 Po. Questo sistema viene utilizzato come sorgente primaria all'avvio di reattori nucleari, come detonatore nelle prime bombe nucleari o spaziali come una fonte di energia per i satelliti;
• Il polonio 210 viene utilizzato anche in applicazioni antistatiche, come certe spazzole per materiali statici sensibili, sebbene le sorgenti siano generalmente preferite perché molto meno pericolose;
• Fonte di calore. Il polonio-210 emette 140 watt per grammo. Così, secondo l' Argonne National Laboratory negli Stati Uniti, la temperatura di una capsula contenente circa mezzo grammo di polonio-210 può superare i 500  °C . Questa proprietà è stata utilizzata per sviluppare generatori termoelettrici leggeri utilizzati ad esempio nello spazio come fonte di energia per satelliti e robot di esplorazione planetaria, come il Lunokhod sovietico.

Avvelenamento da polonio

Il polonio è un elemento altamente radioattivo e tossico. Anche per piccole quantità (pochi microgrammi ), la manipolazione di 210 PB è molto pericolosa e richiede attrezzature speciali e procedure rigorose. Assorbito nei tessuti, provoca danni diretti per emissione di particelle alfa . L'assunzione da 1 a 10 microgrammi è sufficiente per causare la morte.

L'attività massima consentita per il polonio ingerito è solo 1.100  becquerel , o l'equivalente di 6,6 × 10 -12 grammi. A parità di massa, il polonio è circa 10 6 volte più tossico del cianuro di sodio o del cianuro di potassio .

L'avvelenamento da polonio è stato sospettato come causa della morte di Yasser Arafat , in seguito ad analisi effettuate da esperti svizzeri. I loro risultati hanno mostrato una concentrazione superiore al previsto di questa sostanza nei resti dello statista, pur raggiungendo soglie che non consentono una conclusione definitiva. Le analisi effettuate su richiesta della giustizia francese hanno invece escluso l'ipotesi di avvelenamento.

La spia russa Alexander Litvinenko è stata assassinata per avvelenamento con questa sostanza nel 2006. La quantità di polonio 210 che gli sarebbe stata "somministrata" era probabilmente molto alta, poiché ha portato alla sua morte entro tre settimane. Utilizzando dati tossicologici su animali da laboratorio, si può immaginare che si trattasse di pochi microgrammi di polonio210 . Il costo della dose di polonio 210 che avrebbe ucciso quest'ultimo è stimato in 25 milioni di dollari dalla Berliner Zeitung .

Presenza nel tabacco

A causa dell'uso di fertilizzanti a base di apatiti , il tabacco contiene 210 Po. Il fumo inalato o esalato dai fumatori contiene una proporzione minuscola ma già potenzialmente pericolosa di polonio, dell'ordine di 5-10  µSv (micro Sv ) per sigaretta.

Si stima che l'uno per cento dei tumori del polmone negli Stati Uniti sia causato dal polonio210 , per effetto di basse dosi di radiazioni accumulate dai fumatori. Questa stima si basa tuttavia su un'estrapolazione a basse dosi, il cui reale impatto è molto poco conosciuto, dell'effetto di alte dosi mediante modelli lineari senza soglia.

In seguito alla scoperta del polonio nel fumo di sigaretta nei primi anni '60 , i maggiori produttori americani hanno studiato metodi che potessero ridurre le quantità presenti, spaziando nel caso della Philip Morris fino allo sviluppo del primo laboratorio in grado di misurare in modo affidabile le dosi rilasciate. Nonostante risultati interni favorevoli indicassero una presenza di polonio da due a tre volte inferiore alle stime iniziali, i legali della società hanno deciso di non pubblicare queste informazioni, il rischio in termini di pubbliche relazioni e la querela sono stati percepiti come molto maggiori dei benefici di un simile annuncio. Inoltre, i vari tentativi delle aziende di ridurre la presenza di polonio negli impianti si sono rivelati insoddisfacenti. Comunicare su questo argomento rischiava, secondo questi funzionari, di "svegliare un gigante addormentato" generando nuove polemiche.

Note e riferimenti

Appunti

1. Questo elemento, una volta isolato, è risultato essere 300 volte più radioattivo della pechblenda.

Riferimenti

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fonti

• [PDF] Bruno Chareyron, nota CRIIRAD N o  06-92 / Polonio 210 / Litvi Nenko caso , CRIIRAD , Valence,dicembre 2006.

Vedi anche

Articoli Correlati

• Polonium 210 , romanzo della serie SAS ( n o  167), di Gérard de Villiers .

link esterno

• Polonio 210 record di CRIIRAD .
• (it) "  Dati tecnici per il polonio  " (consultato il 15 agosto 2016 ) , con i dati noti per ciascun isotopo nelle sottopagine.