Polonium (Po) er et meget sjældent og meget flygtigt radioaktivt metal. Før den polsk-franske fysiker Marie Curies opdagelse af polonium i 1898 var uran og thorium de eneste kendte radioaktive elementer. Curie opkaldte polonium efter sit hjemland, Polen.
Polonium er til lille nytte for mennesker med undtagelse af nogle truende anvendelser: Det blev brugt som en trigger i den første atombombe og er også en mistænkt gift i et par høje profilerede dødsfald.
I kommercielle anvendelser bruges polonium lejlighedsvis til at fjerne statisk elektricitet i maskiner eller støv fra fotografisk film. Det kan også bruges som en letvægtskilde til termoelektrisk energi i rumssatellitter.
Klassifikation
Polonium er placeret i gruppe 16 og periode 6 i den periodiske tabel med elementer. Det klassificeres som et metal, fordi poloniums elektriske ledningsevne falder, når temperaturen stiger, ifølge Royal Society of Chemistry.
Elementet er det tungeste metal af kalkogenerne, en gruppe af elementer, der også kaldes "iltfamilien". Alle chalcogener findes i kobbermalm. Andre elementer i chalcogen-gruppen inkluderer ilt, svovl, selen og tellur.
Der er 33 kendte isotoper (atomer af det samme element med et andet antal neutroner) af polonium, og alle er radioaktive. Dette elements radioaktive ustabilitet er det, der gør det til en passende kandidat til at bruge i atombomber.
Fysiske egenskaber
- Atomnummer (antal protoner i kernen): 84
- Atomisk symbol (på elementernes periodiske tabel): Po
- Atomvægt (atomets gennemsnitlige masse): 209
- Densitet: 9,32 gram pr. Kubikcentimeter
- Fase ved stuetemperatur: Fast
- Smeltepunkt: 489,2 grader Fahrenheit (254 grader Celsius)
- Kogepunkt: 1.763,6 grader F (962 grader C)
- Mest almindelige isotop: Po-210, der har en halveringstid på kun 138 dage
Opdagelse
Da Curie og hendes mand, Pierre Curie, opdagede polonium, søgte de efter kilden til radioaktivitet i en naturligt forekommende uranrig malm kaldet pitchblende.
De to bemærkede, at den uraffinerede pitchblende var mere radioaktiv end det uran, der var blevet adskilt fra det. Så de begrundede, at pitchblende må indeholde mindst et andet radioaktivt element.
Curies købte masser af pitchblende, så de kemisk kunne adskille forbindelserne i mineraler. Efter måneder med omhyggeligt arbejde isolerede de endelig det radioaktive element: et stof 400 gange mere radioaktivt end uran, ifølge International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC).
Udvinding af polonium var udfordrende, fordi der var en så lille mængde; 1 ton uranmalm indeholder kun ca. 100 mikrogram (0,0001 gram) polonium.
Ikke desto mindre var Curies i stand til at trække den isotop, vi nu kender som polonium-209, ifølge Royal Society of Chemistry.
Kilder
Spor af Po-210 findes i jord og luft. For eksempel produceres Po-210 under henfaldet af radon-222 gas, hvilket er et resultat af henfaldende radium. Til gengæld er radium et henfaldsprodukt af uran, der findes i næsten alle klipper og jord dannet af klipper.
Lav er i stand til at absorbere polonium direkte fra atmosfæren. I de nordlige områder kan folk, der spiser rensdyr, have en højere koncentration af polonium i deres blod, fordi rensdyr spiser lav, ifølge Smithsonian.com.
Polonium betragtes som et sjældent naturelement. Selvom det findes i uranmalm, er det ikke økonomisk at udvinde, da der kun er omkring 100 mikrogram polonium i 1 ton (0,9 metriske ton) uranmalm, ifølge Jefferson Lab.
I stedet opnås polonium ved at bombardere bismuth-209 (en stabil isotop) med neutroner i en atomreaktor. Dette skaber radioaktiv vismut-210, der derefter nedbrydes til polonium gennem en proces kaldet beta-henfald, ifølge Royal Society of Chemistry.
Den amerikanske nuklearregulerende kommission anslår, at der kun produceres omkring 100 gram (3,5 ounces) polonium-210 over hele verden hvert år.
Kommerciel brug
På grund af sin høje radioaktivitet har polonium få kommercielle anvendelser. Blandt elementets begrænsede anvendelser er eliminering af statisk elektricitet i maskiner og fjernelse af støv fra fotografisk film. I begge applikationer skal poloniet forsegles forsigtigt for at beskytte brugeren.
Elementet bruges også som en letvægtskilde til termoelektrisk energi i satellitter og andet rumfartøj. Det er fordi polonium forfalder hurtigt, og som det gør, frigiver det en stor mængde energi i form af varme. Bare et enkelt gram polonium når en temperatur på 500 grader C (932 grader F), når det nedbrydes, ifølge Royal Society of Chemistry.
Atombombe
I midten af 2. verdenskrig begyndte Army Corps of Engineers at organisere Manhattan Engineer District, et tophemmeligt forsknings- og udviklingsprogram, der i sidste ende ville producere verdens første atomvåben.
Før 1940'erne var der ingen grund til at isolere polonium i dets rene form eller at fremstille det i nogen betydelig mængde, fordi der ikke var nogen kendt anvendelse til det, og meget lidt var kendt om det. Men distriktets ingeniører begyndte at studere polonium og fandt elementet som en vigtig ingrediens til deres atomvåben.
En kombination af polonium og beryllium, et andet sjældent element, fungerede som bombens indleder, ifølge Atomic Heritage Foundation.
Efter krigen blev polonium-forskningsprojektet overført til Mound Laboratory i Miamisburg, Ohio. Afsluttet i 1949, var Mound Lab den første permanente Atomenergikommission for udvikling af atomvåben.
Forgiftning
Polonium er giftigt for mennesker, selv i meget små mængder.
Den første person, der døde af poloniumforgiftning, kan have været Marie Curies datter Irène Joliot-Curie. I 1946 eksploderede en poloniumkapsel på hendes labbenk, hvilket kan have været grunden til, at hun fik leukæmi og døde 10 år senere, ifølge Smithsonian.com.
Poloniumforgiftning var også det, der dræbte Alexander Litvinenko, en tidligere russisk spion, der havde boet i London i 2006 efter at have krævet politisk asyl.
Forgiftning blev også mistænkt i den palæstinensiske leder Yasser Arafats død i 2004, da overraskende høje niveauer af polonium-210 blev påvist på hans tøj, ifølge The Wall Street Journal.
En undersøgelse fra 2011, der blev offentliggjort i tidsskriftet Nicotine & Tobacco Research, fandt, at tobaksvirksomheder har været opmærksomme på, at cigaretter og andre tobakholdige produkter indeholder lave niveauer af polonium. Undersøgelsens forfattere beregnet, at radioaktiviteten fra polonium i cigaretter er ansvarlig for op til 138 dødsfald for hver 1.000 rygere i en periode på 25 år.
Anden forskning har vist, at dobbelt så meget polonium findes i ribberne hos rygere som hos ikke-rygerne, ifølge U.S. National Institute of Health's Toxicology Data Network.
Yderligere læsning:
