Полоній – це елемент, всі ізотопи якого (різновиди атомів) є радіоактивними. Також він є халькогеном, тобто зустрічається в природі, входить до складу земної кори. А ще він неймовірно небезпечний. Особливо його ізотоп – полоній-210. Втім, про все по порядку.
Період напіврозпаду
Як вже було сказано, полоній-210 є дуже небезпечною речовиною. Він высокотоксичен, а його період напіврозпаду становить 138 днів 9 годин. Під цією величиною розуміється час, протягом якого речовина розпадається приблизно співвідношення½. Застосовується даний термін, до речі, не до усіх систем. А виключно до експоненціально распадающимся.
Важливо відзначити, що за два таких періоду не розпадаються всі частинки. Адже кожен етап напіврозпаду зменшує кількість збережених частинок в 2 рази. І ще варто знати, що активність речовини є пропорційною кількості його атомів.
Токсичність
У розглянутого елемента дуже велика питома активність – цілих 166 ТБк/р. Під цим терміном розуміється кількість здійснюваних в одиницю часу радіоактивних розпадів – спонтанного зміни складу або внутрішньої будови атомних ядер.
Дана речовина випромінює тільки альфа-частинки – це позитивно заряджені, утворені 2 протонами і 2 нейтронами. Але навіть незважаючи на це, його заборонено брати руками. Торкнувшись цього м’якого сріблясто-білого металу, людина гарантовано запрацює променеве ураження шкіри як мінімум. І висока ймовірність того, що воно пошириться по всьому організму. Тому що ізотоп легко проникає всередину через шкірні покриви.
Небезпечний він і на відстані, яка перевищує довжину подолання альфа-частинок. Все тому, що вони починають самостійно нагріватися, внаслідок чого переходять в аерозольний стан.
Це що стосовно токсичності і розпаду полонію-210. Але ще є ізотопи 208 і 209 – більш живучі. У 208-го період напіврозпаду становить 2,898 року. А у 209-го – і зовсім 103 роки. Вони менш токсичні. А про решту изотопах і їх радиотоксичности практично немає відомостей, оскільки вони є короткоживущими.
Норми змісту і межі
Існує поняття гранично допустимої концентрації – це законодавчо затверджений санітарно-гігієнічний норматив. Він допускає вміст у навколишньому середовищі тих або інших елементів в строго визначеному, безпечному для флори, фауни і людини кількості.
І навіть таке токсична речовина, як полоній-210, фото якого подано нижче, має ГДК. Допустимо його вміст у водоймах у кількості 11,1•10-3 Бк/л. В повітрі робочих приміщень він може перебувати в концентрації 7,41•10-3 Бк/м3. Саме тому з даними ізотопом працюють виключно в герметичних боксах.
Поряд з допустимими межами існує і летальна доза. Для дорослої людини достатньо всього 0,1—0,3 ГБк. Це від 0,6 до 2 мкг. Тобто 0,000002 грама ізотопу, що потрапив в організм через легені, здатне вбити. Летальний результат в пероральному випадку виникає при більшій кількості речовини – від 6 до 18 мгк (0,000006 – 0,000018 грам).
Природно, у радіоактивного ізотопу полонію-210 антидоту немає. Хоча експерименти проводяться. Є відомості, що 2.3-димеркаптопропанол, є дезінтоксикаційну лікарським засобом з сульфгидридными складовими, успішно проявив себе в якості антидоту під час дослідів з щурами.
Тваринам внутрішньовенно вводили смертельна доза ізотопу. І в однієї частини піддослідної групи його виводили за допомогою вказаного засобу, а інших залишали вмирати. 90 % щурів, яким був введений 2.3-димеркаптопропанол, вижили. Всі інші, включаючи отруєних і не вилікуваних, загинули в наступні 1,5 місяця.
Властивості і характеристики
Про них теж необхідно розповісти. Якщо розглядати дане радіоактивна речовина як елемент, то можна виділити такі його властивості і особливості:
- Маса ядра полонію-210 становить близько 208,9824 атомної одиниці (г/моль).
- Формула розташування електронів на оболонках атома (конфігурація) виглядає так: [Хе] 4f14 5d10 6s2 6р4.
- Радіус атома, що позначає відстань між ядром і найдальшої електронної орбітою, дорівнює 176 пикометрам. 1 пк = 1 трильйонна частина метра.
- Ковалентный радіус, що позначає половину відстані між ядрами атома з ковалентним зв’язком, дорівнює 146 пк.
- Радіус іона (розмір) становить (+6e) 67 пм.
- Электроотрицательность за шкалою Полінга дорівнює 2,3. Даний термін має на увазі здатність одних атомів відтягувати до себе електрони інших. Найвищий показник, до речі, у фтору – 9,915.
- Електродний потенціал (електрорушійна сила) виглядає наступним чином: Рв ← Ро 3+ 0,56 і Рв ← Ро2+ 0,65 Ст.
- Ступені окислення наступні: -2, +2, +4 і +6.
- Енергія іонізації (найменша необхідна для видалення від вільного електрона атома) становить 813,1 (8,43) кДж/моль або ев.
- Щільність речовини при нормальних умовах дорівнює приблизно 9,5 г/см3.
- Температура плавлення цього м’якого металу дорівнює всього лише 254 °C.
- Кипить полоній при 962°C.
- Питома теплота плавлення і випаровування становить 10 і 102,9 кДж/моль відповідно.
- Молярна теплоємність дорівнює 26,4 Дж/(К*моль).
- Молярний об’єм становить 22,7 см3/моль.
І ще пару слів варто сказати про кристалічній решітці даного м’якого металу. Це геометричний образ, який введений для аналізу будови кристалів речовини. У полонія кубічна структура і параметри дорівнюють 3,35 ангстрема.
Джерела полонія
Мало хто знає, але цей ізотоп був виявлений в тютюні, що використовується при виробництві сигарет. І відповідно, в тютюновому димі. Виробники, звісно ж, воліють про це мовчати. Але дана інформація все одно була з’ясована і розголошена.
Вперше статтю опублікували в американському виданні під назвою American Journal of Public Health. Вона була написана групою дослідників, в яку увійшли фахівці клініки Майо (Рочестер) і вчені Стенфордського університету.
У статті йдеться, що виробники сигар більше сорока років тому виявили, що радіоактивний полоній-210 входить до складу тютюну. Вони всіма доступними методами намагалися його вилучити з продукції, але безуспішно.
Щоб уникнути більшої інформованості потенційних покупців про даний факт, компанії не стали повідомляти про результати внутрішніх досліджень. Про це свідчать внутрішні документи концернів тютюнової промисловості.
Швейцарська газета Le Temps, в свою чергу, пише про те, що бажання приховати цю інформацію було настільки сильним, що виробники замовчували її навіть тоді, коли з’ясувалося – концентрація полонію-210 в два-три рази менше оцінок, зроблених спочатку.
Вчені вважають, що на сигаретних пачках, у зв’язку з цим, необхідно зображати знак, який попереджав би про радіоактивної небезпеки.
Одержання металу
Вище було багато розказано про молярную масу полонію-210, його фізико-хімічні властивості та інші особливості. Не буде зайвим розповісти і про те, як відбувається отримання даного металу.
У природі його ізотопи входять у природний радіоактивний ряд 238U, а ще присутні в уранових рудах. Але в зв’язку з коротким періодом альфа-розпаду, полоній-210 не накопичується в значних кількостях. Концентрація знаходиться в межах допустимої норми.
Щоб отримати цю речовину з руди, необхідно витягти з неї радій – сріблисто-білий блискучий лужноземельний метал, який відрізняється високою хімічною активністю. Його залишки розчиняють допомогою соляної кислоти, після чого за допомогою сірководню осаджують полоній. Разом з ним виділяється і вісмут – блискучий метал з рожевим відтінком.
Наступний етап – відділення полонію. У даному процесі використовують метод дробної кристалізації сполук, які мають різну розчинність і відмінні властивості.
На сьогоднішній день отримати полоній-210 можна в ядерних реакторах, де вісмут опромінюють нейронами. А самий довгоживучий ізотоп витягують за допомогою бомбардування рожевого металу протонами.
Кажучи простими словами, отримати радіоактивний полоній не так вже й просто. За словами експертів, у світі існує всього 40-50 реакторів, які можуть зробити це речовина. Деякі з них є ядерними об’єктами, що знаходяться на території колишнього СРСР, а також Німеччини і Австралії.
Використання
Вище було досить розказано про різні властивості даного полуметалла, а також про те, який склад ядра полонію-210. 84 – це номер, під яким елемент розташовується, але в таблицю Менделєєва він був вписаний першим завдяки унікальності, що проявляється по багатьом показникам.
Де він застосовується? Полоній був першим радіоактивним металом, використаним в космічних дослідженнях. Приблизно 40 років тому він був застосовний в термоелектричних елементах супутників. Проте період напіврозпаду полонію-210 становить лише 138 днів, цього недостатньо. Тому його замінили плутонієм-238.
Також метал використовувався джерела нейтронів. Однак і там його замінили тритієм – надтяжким радіоактивним ізотопом водню.
Крім цього, полоній використовувався в якості антистатика у друкувальних пристроях. Його додавали, щоб знизити статичну електризацію, властиву полімерним матеріалам. Але зараз в цьому вже немає необхідності.
Взагалі, виробництво цього матеріалу вже давно було припинено у багатьох країнах. У Британії його закінчили в 1960-х роках. У США в 1970-х. У Канаді виробництво закінчили ще до початку 1980-х, і тільки в Китаї воно тривало до 1990-х. Останній виготовлений полоній був зроблений в Сарові – закритому науковому російському місті Нижегородської області.
Отруєння. Симптоми
Навіть виграти в лотерею мільярд доларів простіше, ніж десь зустріти полоній. Адже його виробництво засекречено урядом, і кожен мікрограмів видобувається речовини строго контролюється. Однак якщо це якимось чином сталося, то діяти потрібно негайно.
Отруєння полонієм-210 не має явних ознак. Але з першого ж контакту речовина провокує розвиток променевої хвороби, яка супроводжується симптомами радіоактивного ураження. Проявляються ті ж ознаки, які спостерігаються при отруєнні іншими високотоксичними металами. А саме:
- Діарея, нудота, блювання.
- Гіпертонія і тахікардія.
- Занепад і втому.
- Марення, галюцинації і порушення свідомості.
Це загальні ознаки. Через якийсь час починається:
- Випадання волосся.
- Різке старіння організму.
- Відмова органів (починається з печінки і нирок).
- Повне ураження імунітету і відповідає за нього лейкоцитарної формули.
- Брак кісткового мозку і лімфи.
Полоній-210, потрапивши в організм, за допомогою крові рівномірно «розходиться» по всьому організму. Однорідна концентрація спостерігається вже через пару годин після події. Відразу ж порушуються обмінні процеси, можуть з’явитися судоми і психоз, проблеми з рухової моторики. Серцеві напади, кривавий стілець, перепади тиску, часткова або повна сліпота – все це є наслідками отруєння.
Як діяти?
Те, чи вдасться врятувати людину від згубного контакту з цією речовиною, залежить не від періоду напіврозпаду полонію-210, і навіть не від того, яка кількість металу або випарів справило вплив. А від лікування та своєчасної допомоги. Ось як треба діяти:
- При дотику до металу відразу ж промити цю ділянку тіла, застосувавши велика кількість прального порошку або господарського мила.
- При попаданні ізотопу в стравохід треба негайно викликати блювоту. Оскільки рахунок йде на секунди, для цього застосовуються підшкірні ін’єкції апоморфіну. І прийом проносного – введення клізмою сульфату натрію і магнію.
Природно, перед цим необхідно викликати швидку. У таких випадках кваліфікована медична допомога першорядна.
Протягом півроку-року ізотоп може бути виведений з організму нирками. Але за цей час він накопичиться і завдасть шкоди (облисіння, наприклад).
Якщо речовина встигло всмоктатися в тканину органів, медики використовують хімічні сполуки з оксатиола і унітіолу. Ці препарати можуть «витягнути» полоній-210 і вивести назовні. Протягом як мінімум тижня потерпілому доведеться лежати під крапельницею.
Випадки отруєння
Історії відомо лише два таких. Один стався в 2006 році – полонієм-210 отруїли 43-річного Олександра Вальтерович Литвиненко, підполковника радянської і російської держбезпеки, який перебував на той момент у Лондоні.
У ніч на 23 листопада її стан різко погіршився, і менше ніж через добу він помер. Тіло Олександра не розкривали довгий час, оскільки було побоювання опромінення медиків радіацією. Були проведені докладні розслідування. В їх рамках вдалося виявити сліди радіації в тих місцях, де був Олександр перед тим, як йому стало погано.
Другий випадок не такий однозначний. Полоній-210 був виявлений в особистих речах голови Палестинської національної адміністрації по імені Ясір Арафат, який помер у 2004 році.
Була навіть проведена ексгумація його тіла, і швейцарська сторона міжнародної комісії у результаті досліджень підтвердила – це отруєння ізотопом. Але потім все-таки вони змінили рішення. В результаті російська, французька та швейцарська сторони прийшли до того, що доказів, що підтверджують факт отруєння полонія, немає, і справу було закрито.
