Polonio-210

El polonio-210 (²¹⁰Po, Po-210, históricamente radio F) es un isótopo de polonio. Sufre desintegración alfa al isótopo estable ²⁰⁶Pb, y posee una vida media de 138,376 días, el más largo de todos los isótopos de polonio naturales.^[1] Identificado por primera vez en 1898, y también marcando el descubrimiento del elemento polonio, se puede generar ²¹⁰Po en la cadena de desintegración del uranio-238 y radio-226. ²¹⁰Po es un contaminante prominente del medio ambiente, que afecta principalmente a los mariscos y al tabaco. También es extremadamente tóxico para los humanos como resultado de su intensa radiactividad.

Polonio-210
Isótopo de polonio
General
Símbolo	210Po
Neutrones	126
Protones	84
Datos del núclido
Abundancia natural	Traza
Período de semidesintegración	138,376 días ± 0,002 días[1]
Isótopos padres	210Bi
Productos de desintegración	206Pb
Masa atómica	209,9828736 u u
Espín	0
Modo y energía de desintegración
Desintegración alfa	5,40753 eV
Véase también: Isótopos de polonio
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Historia

La cadena de desintegración del uranio-238, conocida como serie de uranio o serie de radio, de la cual es miembro el polonio-210

Esquema de los pasos finales del proceso S. El camino rojo representa la secuencia de capturas neutrónicas; las flechas azul y cian representan la desintegración beta, y la flecha verde representa la desintegración alfa de ²¹⁰Po. Son las cortas vidas medias de ²¹⁰Bi y ²¹⁰Po las que evitan la formación de elementos más pesados, lo que resulta en un ciclo de cuatro capturas neutrónicas, dos desintegraciones beta y una desintegración alfa.

En 1898, Marie y Pierre Curie descubrieron una sustancia fuertemente radiactiva en la uraninita y determinaron que era un elemento nuevo; Fue uno de los primeros elementos radioactivos descubiertos. Habiéndolo identificado como tal, llamaron al elemento polonio por el país de origen de Marie, Polonia. Willy Marckwald descubrió una actividad radioactiva similar en 1902 y lo llamó radio-telurio, y más o menos al mismo tiempo, Ernest Rutherford identificó la misma actividad en su análisis de la cadena de descomposición del uranio y lo llamó radio F (originalmente radio E). Para 1905, Rutherford concluyó que todas estas observaciones se debían a la misma sustancia, ²¹⁰Po. Otros descubrimientos y el concepto de isótopos, propuesto por primera vez en 1913 por Frederick Soddy, colocó firmemente a ²¹⁰Po como el penúltimo paso en la serie del uranio.^[2]

En 1943, ²¹⁰Po fue estudiado como un posible iniciador de neutrones en armas nucleares, como parte del Proyecto Dayton. En décadas posteriores, la preocupación por la seguridad de los trabajadores que manejaban ²¹⁰Po llevó a estudios extensos sobre sus efectos en la salud.^[3]

En la década de 1950, los científicos de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos en los Laboratorios Mound, Ohio, exploraron la posibilidad de usar ²¹⁰Po en generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) como fuente de calor para alimentar satélites. En 1958 se desarrolló una batería nuclear de 2,5 vatios con ²¹⁰Po. Sin embargo, se eligió el isótopo plutonio-238, ya que tiene una vida media más larga (87,7 años).^[4]

El polonio-210 se usó para matar al disidente ruso y exoficial del FSB Alexander Litvinenko en 2006,^[5][6] y se sospechó que era una posible causa de la muerte de Yasser Arafat, luego de la exhumación y el análisis de su cadáver en 2012-2013.^[7]

Propiedades de desintegración

El ²¹⁰Po es un emisor alfa que tiene una vida media de 138,376 días,^[1] se descompone directamente a isótopos estables de ²⁰⁶Pb. La mayoría de las veces, ²¹⁰Po decae solo por emisión de una partícula alfa, no por emisión de una partícula alfa y un rayo gamma; aproximadamente uno de cada 100 000 desintegraciones resulta en la emisión de un rayo gamma.^[8] Esta baja tasa de producción de rayos gamma hace que sea más difícil encontrar e identificar este isótopo. En lugar de la espectroscopía de rayos gamma, la espectroscopía alfa es el mejor método para medir este isótopo.

Debido a su vida media mucho más corta, un miligramo de ²¹⁰Po emite tantas partículas alfa por segundo como 5 gramos de ²²⁶Ra.^[9] Unos pocos curios de ²¹⁰Po emiten un brillo azul causado por la excitación del aire circundante.

²¹⁰Po ocurre en cantidades diminutas en la naturaleza, donde es el penúltimo isótopo en la cadena de descomposición de la serie del uranio. Se genera a través de la desintegración beta de ²¹⁰Pb y ²¹⁰Bi.

El proceso S se termina en la descomposición de ²¹⁰Po, ya que el flujo de neutrones es insuficiente para conducir a más capturas neutrónicas en la corta vida útil de ²¹⁰Po. En cambio, ²¹⁰Po decae a ²⁰⁶Pb mediante desintegración alfa, que luego captura más neutrones para convertirse en ²¹⁰Po y repetir el ciclo, consumiendo así los neutrones restantes. Esto da como resultado una acumulación de plomo y bismuto, y asegura que los elementos más pesados como el torio y el uranio solo se produzcan en procesos R.^[10]

Punto de Ebullición y Fusión

El punto de Fusión del ²¹⁰Po es de 254 ºC mientras que el punto de Ebullición es de 962 ºC.

Producción

Aunque ²¹⁰Po se produce en pequeñas cantidades en la naturaleza, no es lo suficientemente abundante (0,1 ppb) para que la extracción del mineral de uranio sea factible. En cambio, la mayoría de ²¹⁰Po se produce sintéticamente, a través del bombardeo de neutrones de ²⁰⁹Bi en un ciclotrón. Este proceso convierte ²⁰⁹Bi a ²¹⁰Bi, que mediante desintegración beta decae a ²¹⁰Po con una vida media de cinco días. Mediante este método, se producen aproximadamente 8 gramos de ²¹⁰Po en Rusia y se envían a los Estados Unidos cada mes para aplicaciones comerciales.^[3]

Aplicaciones

Un solo gramo de ²¹⁰Po genera 140 vatios de potencia.^[11] Debido a que emite muchas partículas alfa, que se detienen dentro de una distancia muy corta en medios densos y liberan su energía, ²¹⁰Po se ha utilizado como una fuente de calor liviana para alimentar células termoeléctricas en satélites artificiales; por ejemplo, una fuente de calor de ²¹⁰Po también estaba en cada uno de los rovers Lunojod desplegados en la superficie de la Luna, para mantener calientes sus componentes internos durante las noches lunares.^[12] Algunos cepillos antiestáticos, utilizados para neutralizar la electricidad estática en materiales como películas fotográficas, contienen algunos microcurios de ²¹⁰Po como fuente de partículas cargadas.^{[13] 210}Po también se usó en iniciadores para bombas atómicas a través de la reacción (α, n) con berilio.^[14]

Peligros

El ²¹⁰Po es extremadamente tóxico; él y otros isótopos de polonio son algunas de las sustancias más radiotóxicas para los humanos.^[5][15] Con un microgramo es más que suficiente para matar al adulto promedio. 210Po es 250 000 veces más tóxico que el cianuro de hidrógeno en peso;^[16] también se cree que un gramo de ²¹⁰Po es suficiente para matar a 100 millones de personas.^[5] Esto es una consecuencia de su radiación alfa ionizante, ya que las partículas alfa son especialmente dañinas para los tejidos orgánicos dentro del cuerpo. Sin embargo, ²¹⁰Po no representa una amenaza fuera del cuerpo, ya que las partículas alfa no pueden penetrar en la piel humana.^[5]

La toxicidad de ²¹⁰Po proviene completamente de su radioactividad. No es químicamente tóxico en sí mismo, pero su solubilidad en solución acuosa, así como la de sus sales, representa un peligro porque su propagación por todo el cuerpo se facilita en solución.^[5] La ingesta de ²¹⁰Po se produce principalmente a través del aire, alimentos o agua contaminados, así como a través de heridas abiertas. Una vez dentro del cuerpo, ²¹⁰Po se concentra en los tejidos blandos (especialmente en el sistema reticuloendotelial) y el torrente sanguíneo. Su semivida de eliminación es de aproximadamente 50 días.^[17]

En el medio ambiente, ²¹⁰Po pueden acumularse en los mariscos.^[18] Se ha detectado en varios organismos en el Mar Báltico, donde puede propagarse y contaminar así la cadena alimentaria.^[15] También se sabe que ²¹⁰Po contamina la vegetación, principalmente originada por la descomposición del radón 222.^[19]

En particular, ²¹⁰Po se adhiere y se concentra en las hojas de tabaco.^[3][17] Se documentaron concentraciones elevadas de ²¹⁰Po en tabaco ya en 1964, y se descubrió que los fumadores de cigarrillos estaban expuestos a dosis considerablemente mayores de radiación de ²¹⁰Po y ²¹⁰Pb.^[19] Los fumadores empedernidos pueden estar expuestos a la misma cantidad de radiación (las estimaciones varían de 100 µSv^[15] a 160 mSv^[20] por año) que los polacos afectados por el desastre de Chernobyl.^[15] Como resultado, el ²¹⁰Po es más peligroso cuando se inhala del humo del cigarrillo, lo que proporciona más evidencia de un vínculo entre fumar y el cáncer de pulmón.^[21]

Referencias

1. Nuclear Data Center at KAERI; Table of Nuclides http://atom.kaeri.re.kr/nuchart/?zlv=1
2. Thoennessen, M. (2016). The Discovery of Isotopes: A Complete Compilation. Springer. pp. 6–8. doi:10.1007/978-3-319-31763-2. ISBN 978-3-319-31761-8. LCCN 2016935977.
3. Roessler, G. (2007). «Why ²¹⁰Po?». Health Physics News (Health Physics Society) 35 (2). Archivado desde el original el 3 de abril de 2014. Consultado el 20 de junio de 2019.
4. Idaho National Laboratory (2015). «The Early Years: Space Nuclear Power Systems Take Flight». Atomic power in space II: a history of space nuclear power and propulsion in the United States.. pp. 2-5. OCLC 931595589. Archivado desde el original|urlarchivo= requiere |url= (ayuda) el 18 de marzo de 2021. Consultado el 9 de abril de 2020.
5. McFee, R. B.; Leikin, J. B. (2009). «Death by polonium-210: lessons learned from the murder of former Soviet spy Alexander Litvinenko». Seminars in Diagnostic Pathology 26 (1): 61-67. PMID 19292030. doi:10.1053/j.semdp.2008.12.003.
6. Cowell, A. (24 de noviembre de 2006). «Radiation Poisoning Killed Ex-Russian Spy». The New York Times. Archivado desde el original el 19 de junio de 2019. Consultado el 19 de junio de 2019.
7. «Arafat's death: what is Polonium-210?». Al Jazeera. 10 de julio de 2012. Archivado desde el original el 19 de junio de 2019. Consultado el 19 de junio de 2019.
8. «210PO A DECAY». Korea Atomic Energy Research Institute. Archivado desde el original el 24 de febrero de 2015.
9. C. R. Hammond. «The Elements». Fermi National Accelerator Laboratory. pp. 4-22. Archivado desde el original el 26 de junio de 2008. Consultado el 19 de junio de 2019.
10. Burbidge, E. M.; Burbidge, G. R.; Fowler, W. A.; Hoyle, F. (1957). «Synthesis of the Elements in Stars». Reviews of Modern Physics 29 (4): 547-650. Bibcode:1957RvMP...29..547B. doi:10.1103/RevModPhys.29.547.
11. «Polonium». Argonne National Laboratory. Archivado desde el original el 10 de marzo de 2012.
12. A. Wilson, Solar System Log, (London: Jane's Publishing Company Ltd, 1987), p. 64.
13. «Staticmaster Alpha Ionizing Brush». Company 7. Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2018. Consultado el 19 de junio de 2019.
14. Hoddeson, L.; Henriksen, P. W.; Meade, R. A. (12 de febrero de 2004). Critical Assembly: A Technical History of Los Alamos During the Oppenheimer Years, 1943-1945. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-54117-6.
15. Skwarzec, B.; Strumińska, D. I.; Boryło, A. (2006). «Radionuclides of iron (⁵⁵Fe), nickel (⁶³Ni), polonium (²¹⁰Po), uranium (²³⁴U, ²³⁵U, ²³⁸U), and plutonium (²³⁸Pu, ^239+240Pu, ²⁴¹Pu) in Poland and Baltic Sea environment». Nukleonika 51: S45-S51. Archivado desde el original el 19 de junio de 2019. Consultado el 19 de junio de 2019.
16. Ahmed, M. F.; Alam, L.; Mohamed, C. A. R.; Mokhtar, M. B.; Ta, G. C. (2018). «Health risk of polonium-210 ingestion via drinking water: An experience of Malaysia». International Journal of Environmental Research and Public Health 15 (10): 2056-1-2056-19. PMC 6210456. PMID 30241360. doi:10.3390/ijerph15102056.
17. Frequently asked questions about polonium-210., Centers for Disease Control and Prevention, archivado desde el original el 7 de junio de 2017, consultado el 19 de junio de 2019.
18. Richter, F.; Wagmann, M.; Zehringer, M. (2012). «Polonium – on the Trace of a Powerful Alpha Nuclide in the Environment». CHIMIA International Journal for Chemistry 66 (3): 131. doi:10.2533/chimia.2012.131. Archivado desde el original el 17 de febrero de 2019. Consultado el 19 de junio de 2019.
19. Persson, B. R. R.; Holm, E. (2009). Polonium-210 and Lead-210 in the Terrestrial environment: A historical review. International Topical Conference on Po and Radioactive Pb Isotopes. Seville, Spain.
20. «F. Typical Sources of Radiation Exposure». National Institute of Health. Archivado desde el original el 13 de junio de 2013. Consultado el 20 de junio de 2019.
21. Radford, E. P.; Hunt, V. R. (1964). «Polonium-210: A Volatile Radioelement in Cigarettes». Science 143 (3603): 247-249. Bibcode:1964Sci...143..247R. JSTOR 1712451. PMID 14078362. doi:10.1126/science.143.3603.247.

• Datos: Q3395430