Polon

Polon (Po, łac. polonium) − pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 84, radioaktywny metal. W układzie okresowym leży w bloku p (grupa 16, okres 6). Polon bywa błędnie klasyfikowany jako półmetal, mimo że wykazuje typowe właściwości metalu^[3][4].

Polon

bizmut ← polon → astat
Te ↑ Po ↓ Lv 84 Po
Wygląd
srebrzysty
Widmo emisyjne polonu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	polon, Po, 84 (łac. polonium)
Grupa, okres, blok	16 (VIA), 6, p
Stopień utlenienia	II, IV, VI
Właściwości metaliczne	metal
Właściwości tlenków	amfoteryczne
Masa atomowa	[209][1][a]
Stan skupienia	stały
Gęstość	9196 kg/m³
Temperatura topnienia	254 °C[2]
Temperatura wrzenia	962 °C[2]
Numer CAS	7440-08-6
PubChem	6328143
Właściwości atomowe Promień • atomowy 190 (135) pm Konfiguracja elektronowa [Xe]4f145d106s26p4 Zapełnienie powłok 2, 8, 18, 32, 18, 6 (wizualizacja powłok) Elektroujemność • w skali Paulinga • w skali Allreda 2,0 1,76 Potencjały jonizacyjne I 812,1 kJ/mol II 1800 kJ/mol III 2700 kJ/mol
Właściwości fizyczne Ciepło parowania 102,91 kJ/mol Ciepło topnienia 13 kJ/mol Ciśnienie pary nasyconej 0,0176 Pa Konduktywność 2,19×106 S/m Ciepło właściwe 126 J/(kg·K) Przewodność cieplna 20 W/(m·K) Układ krystalograficzny regularny prymitywny Objętość molowa 21,97×10−6 m³/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 208Po {syn.} 2,898 lat α 5,215 204Pb 208Po {syn.} 2,898 lat w.e. 1,401 208Bi 209Po {syn.} 103 lata α 4,979 205Pb 209Po {syn.} 103 lata w.e. 1,893 209Bi 210Po ślady 138,376 dni α 5,407 206Pb
Niebezpieczeństwa Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Wiarygodne źródła oznakowania tej substancji według kryteriów GHS są niedostępne.
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Historia odkrycia

Pierwiastek ten został odkryty w 1898 r. przez Marię Skłodowską-Curie i Pierre'a Curie – w tym samym roku co rad. Skłodowska nadała mu nazwę na cześć Polski (od łacińskiego słowa Polonia).

Odrestaurowany niemiecki układ okresowy z lat 1904–1945 (obecnie Politechnika Gdańska). Brak na nim pierwiastka 84, tj. polonu (Po), choć został on odkryty już w 1898 przez Marię Skłodowską-Curie^[5]

Właściwości radioaktywne

Polon jest silnie radioaktywnym, srebrzystoszarym metalem. Jego właściwości fizyczne i chemiczne są zbliżone do selenu.

Jest silnym emiterem promieniowania alfa – miligram ²¹⁰Po emituje tyle samo cząstek alfa co 4,5 grama ²²⁶Ra. Próbka polonu emanuje niebieską poświatą – jest to efekt wzbudzenia otaczającego ją powietrza. Jeden gram polonu wydziela 140 watów mocy, ogrzewając się przy tym do ponad 500 °C^[6]. Z tego względu był niegdyś używany jako lekkie źródło ciepła w satelitach i pojazdach kosmicznych, na przykład w radzieckich Łunochodach do ogrzewania podzespołów podczas zimnych nocy księżycowych. Obecnie jest wciąż czasem stosowany jako wygodne, wysokowydajne źródło cząstek α.

Izotopy

Polon ma 33 izotopy z przedziału mas 188–220. Nie ma stabilnych izotopów. Najtrwalszy izotop 209, o okresie połowicznego rozpadu wynoszącym 103 lata, nie występuje naturalnie. Jego nukleosynteza, podobnie jak izotopu 208 (t_½ = 2,9 lat), wymaga bombardowania ołowiu lub bizmutu naładowanymi cząstkami (protonami, deuteronami lub cząstkami α) w synchrotronie^[7][8]. Najtrwalszym naturalnie występującym izotopem jest ²¹⁰Po o t_½ = 138,3 dnia. Produktem jego rozpadu jest stabilny izotop ołowiu ²⁰⁶Pb. Praktycznie wszystkie badania polonu prowadzone są z użyciem izotopu 210^[7].

Występowanie

Polon występuje w skorupie ziemskiej w śladowych ilościach w rudach uranu oraz jako tlenek. Jego stężenie w tych rudach jest jednak tak małe (7,4×10⁻¹¹ g ²¹⁰Po / g ²³⁸U), że przemysłowo opłaca się go otrzymywać na drodze bombardowania bizmutu neutronami^[7]:

20983Bi + 10n ^__͕ 21083Bi + γ ^{_t½ = 5,01 dnia_͕} 21084Po + β⁻ + ν_e

Powstały ²¹⁰Po jest oczyszczany przez destylację próżniową. Roczne naświetlanie kilograma bizmutu strumieniem 10²⁴ n/(cm²·s) daje ok. 25 mg ²¹⁰Po, co jest ilością niemożliwą do wyizolowania ze źródeł naturalnych^[7]. Światowa produkcja tego izotopu wynosi ok. 100 gramów rocznie^[6]. Ilość polonu w skorupie ziemskiej jest na tyle mała, że nie podaje się żadnych, nawet szacunkowych danych na ten temat. Jego zawartość w wodzie morskiej oceniana jest na 2×10⁻¹¹ ppb^[9].

Związki chemiczne

Znanych jest kilkanaście związków chemicznych polonu: tlenki PoO₂ i PoO₃, wodorek PoH₂, wodorotlenek Po(OH)₂, halogenki, np. PoCl₄, PoBr₄, siarczek PoS, sole - polonki takie jak MgPo^[10] i związki metaloorganiczne. Związki te nie mają jednak praktycznego zastosowania ze względu na gigantyczny koszt produkcji samego polonu. PoF₆ był używany w latach sześćdziesiątych XX wieku w ZSRR jako aktywator lakierów luminescencyjnych stosowanych w świetlówkach, obecnie został jednak zastąpiony tańszymi zamiennikami.

Oddziaływanie na organizmy żywe

Polon jest silnie toksyczny. LD₅₀ dla polonu wynosi ok. 1 mikrograma, co czyni go około 50 000 razy bardziej trującym niż cyjanowodór. Emitowane cząstki alfa z łatwością niszczą strukturę tkanek, jeśli tylko polon dostanie się do organizmu poprzez inhalację, połknięcie lub absorpcję. Polon nie przenika przez skórę, toteż znajdując się na zewnątrz ciała nie stanowi tak wielkiego zagrożenia. Izotopy polonu ²¹²Po, ²¹⁴Po i ²¹⁸Po, jako produkty rozpadu radonu, w śladowych ilościach znajdują się w powietrzu wewnątrz pomieszczeń. Dodatkowe zagrożenie stwarza palenie tytoniu, do którego liści przenika polon obecny w nawozach fosforowych.

Pierwszymi ofiarami śmiertelnymi działania polonu byli prawdopodobnie japoński naukowiec Nobuo Yamada (zm. 1927) i polska badaczka Sonia Cotelle (zm. 1945)^[11][12]. Wysokie stężenie ²¹⁰Po stwierdzono w organizmie Aleksandra Litwinienki, otrutego w listopadzie 2006 roku w Londynie. Sól polonu, prawdopodobnie azotan, pochodziła z jednego z rosyjskich reaktorów jądrowych i została mu podana w herbacie. Litwinienko zmarł po 23 dniach. Istnieją podejrzenia, że także polonem został otruty Jasir Arafat^[13].

Uwagi

1. Wartość w nawiasach klamrowych jest liczbą masową najtrwalszego izotopu tego pierwiastka, z uwagi na to, że nie posiada on trwałych izotopów, a tym samym niemożliwe jest wyznaczenie dla niego standardowej względnej masy atomowej. Bezwzględna masa atomowa tego izotopu wynosi: 208,98243 u (209
   Po). Zob. Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.

Przypisy

1. ThomasT. Prohaska ThomasT. i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI: 10.1515/pac-2019-0603 (ang.).
2. David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-27, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
3. Stephen J. Hawkes. Polonium and Astatine Are Not Semimetals. „J. Chem. Educ.”. 87 (8), s. 783, 2010. DOI: 10.1021/ed100308w.
4. J.D. Lee: Zwięzła chemia nieorganiczna. Wyd. 1. Warszawa: PWN, 1997, s. 240. ISBN 83-01-12352-4.
5. Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1970, s. 413.
6. RSC Chemistry World Q&A: Polonium-210. [dostęp 2014-05-06]. (ang.).
7. Cornelius Keller, Walter Wolf, Jashovam Shani: Radionuclides, 2. Radioactive Elements and Artificial Radionuclides. W: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. T. 31. Wiley-VCH, 2002, s. 95. DOI: 10.1002/14356007.o22_o15.
8. John Emsley: Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press, 2011, s. 415. ISBN 978-0-19-960563-7.
9. Polonium: geological information. [w:] WebElements Periodic Table of the Elements [on-line]. www.webelements.com. [dostęp 2014-05-06].
10. Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw: Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon Press, 1984, s. 899. ISBN 978-0-08-022057-4.
11. Richard F.R.F. Mould Richard F.R.F., 110 rocznica odkrycia polonu, „Nowotwory. Journal of Oncology”, 58 (5), 2008, s. 401-404 [dostęp 2019-07-23].
12. Yamada et Cotelle sont les premières victimes connues d'empoisonnement au polonium. Dissident-media.org. [dostęp 2019-07-23]. (fr.).
13. Arafat jak Litwinienko? Naukowcy: Mógł zostać otruty polonem

Kontrola autorytatywna (pierwiastek chemiczny):

• LCCN: sh85104579
• GND: 4175077-9
• NDL: 00569159
• BnF: 12276890p
• NKC: ph273316
• J9U: 987007563151805171

Encyklopedie internetowe:

• Britannica: science/polonium
• Treccani: polonio
• Universalis: polonium
• SNL: polonium
• Catalana: 0133414
• DSDE: polonium