№84 Полоний

История открытия:

Вскоре после открытия радиоактивности Поль Кюри и Мария Склодовская-Кюри изучая урановую смоляную руду установили, что она обладает значительно большей радиоактивностью, чем чистый уран. Было сделано предположение, что руда содержит другие химические элементы, более радиоактивные чем уран. Переработка многих тонн урановой руды позволило в 1898 году выделить из нее еще два новых химических элемента: радий и элемент № 84, который в честь Польши был назван Полонием.

Получение:

В природе изотопы полония входят в естественный радиоактивный ряд ²³⁸U и всегда присутствуют в урановых рудах, но, вследствии короткого периода полураспада не накапливаются в ней в значительных количествах. Содержание в урановой руде наиболее устойчивого изотопа ²¹⁰Po (период полураспада 138,3 суток) 2*10^-10. Для выделения полония из руды сначала извлекают радий, затем остатки растворяют в соляной кислоте и осаждают полоний вместе с висмутом сероводородом. От висмута полоний отделяют дробной кристаллизацией соединений, обладаюших разной растворимостью, хроматографией, электрохимическими методами. В настоящее время ²¹⁰Po получают главным образом в ядерных реакторах, облучая висмут нейтронами:
²⁰⁹Bi (n, g ) ²¹⁰Bi; ²¹⁰Bi (-, b ) ²¹⁰Po
Наиболее долгоживущий изотоп полония (период полураспада 103 года) получают бомбардировкой висмута протонами:
²⁰⁹Bi (p, n) ²⁰⁹Po.

Физические свойства:

Серебристо-белый металл, напоминающий висмут и свинец. Вследствие высокой радиоактивности в темноте можно заметить светло-голубое свечение, а также наблюдается саморазогревание. Полоний выделяет так много тепловой энергии, что это тепло способно расплавить образец. Температура плавления Po равна 254°С; температура кипения 962°С, плотность 9,4 г/см³.
Полоний претерпевает a-распад, превращаясь в устойчивый изотоп свинца: ²¹⁰Po (-, a ) ²⁰⁶Pb

Химические свойства:

По своим свойствам полоний типичный металл, окисляется на воздухе, взаимодействует с галогенами, с водородом образует летучий гидрид. Положение полоние в электрохимическом ряду напряжений противоречиво: по одним данным он реагирует с кислотами с выделением водорода, по другим - расположен между Cu и Ag, по третьим - вытесняется серебром из растворов..
Азотной кислотой полоний окисляется образуя нитрат Po(IV):
Po + 8HNO₃ = Po(NO₃)₄ + 4NO₂ + 4H₂O
В соединениях проявляет степени окисления -2, +2 и +4 (+6 не характерна).

Важнейшие соединения:

Степень окисления -2. Гидрид полония PoH₂ по свойства аналогичен теллуроводороду, но еще менее устойчив. Следы PoH₂ образуются при растворении полония в соляной кислоте в присутствии магния. Полониды - соединения полония с более активными металлами, например Na₂Po
Степень окисления +2. Галогениды полония (PoCl₂ - красный, PoBr₂) по свойствам аналогичны солям. Известны также черный сульфид PoS и красный сульфит PoSO₃.
Степень окисления +4, наиболее характерная.
Оксид полония(IV), PoO₂ (красный) - амфотерный оксид с преобладанием основных свойств, со щелочами взаимодействует лишь при сплавлении, образуя полониты M₂PoO₃. С кислотами реагирует как основной оксид:
PoO₂ + 2H₂SO₄ = Po(SO₄)₂ + 2H₂O
Соли полония(IV) Po(SO₄)₂*nH₂O, Po(NO₃)₄, бесцв. кристаллы, в растворе сильно гидролизуются, образуя коллоидные растворы PoO(OH)₂ (светло-желтый). Этот гидроксид тоже амфотерен, его можно считать полонистой кислотой.
Галогениды полония(IV) PoCl₄ (желтый), PoBr₄ (красный), PoI₄ черный), не растворимы в воде, взаимодействуют с галогенидами щелочных металлов, образуя соединения типа K₂[PoCl₆]

Применение:

Основная область применения полония-210 изготовление атомных батареек, применяемых на космических аппаратах. По сравнению с другими источниками полоний-210 обладает самой высокой удельной мощностью, 1210 вт/см3. Радиоактивный изотоп полоний-210 служил, например, топливом "печки", установленной на "Луноходе-2", поддерживая приемлемую температуру приборного отсека этого аппарата.
Используется он также как источник a-частиц, а в смеси с бериллием или бором - как ампульный источник нейтронов. a-частицы, испускаемые полонием, порождают поток нейтронов из ядер атома бора или бериллия.
Высокая токсичность полония объясняется, главным образом его радиоактивностью. Испускаемое им a-излучение, с одной стороны, наиболее легко поглощается даже листом бумаги. Проникающая способность и длина пробега альфа-частицы минимальны. С другой стороны, это излучение оказывает наиболее разрушительное воздействие при попадании источника внутрь организма. Поскольку полоний способен быстро переходить в аэрозольное состояние и заражать воздух, он опасен и на расстоянии, превышающим длину пробега альфа-частиц.