Պոլոնիում

Կաղապար:Քիմիական տարր Կաղապար:Պարբերական համակարգի տարրՊոլոնիում (Կաղապար:Lang-la), տարրերի պարբերական համակարգի 6-րդ պարբերության 6-րդ խմբի ռադիոակտիվ քիմիական տարր, որի նշանն է Po և ատոմային թիվը՝ 84: P տարր է, ատոմի էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքն է 5s²5p⁶5d¹⁰6s²6p⁴։ К, L, M և N թաղանթները լրացված են։ Պատկանում է հալոգենների խմբին։ Պոլոնիումը սպիտակ-արծաթափայլ մետաղ է։

Տարրը 1898 թվականին հայտնաբերել են Մարի Կյուրին և Պիեռ Կյուրին։ Այն հազվադեպ հանդիպող և շատ ռադիոակտիվ տարր է, որը չունի լրացված շերտերով իզոտոպներ։ Պոլոնիումը քիմիապես նման է բիսմութին և տելուրին ու հանդիպվում է ուրանի հանքաքարերում։

Պարբերական աղյուսակում իր դիրքի պատճառով պոլոնիումը երբեմն դասվում է որպես մետաղանման տարր, բայց նրա հատկությունները փաստում են, որ այն միանշանակ մետաղ է։

Պատմություն և անվան ծագում

Պոլոնիումը ռադիոակտիվ հատկությունների շնորհիվ հայտնաբերված առաջին տարրն է։ Պոլոնիումը հայտնաբերել են Պիեռ Կյուրի և Մարի Սկլադովսկայա-Կյուրի ամուսինները (1898) ուրանի խեժահանքում և անվանել Մարի Սկլադովսկայա-Կյուրիի հայրենիքի՝ Լեհաստանի (Կաղապար:Lang-lat) պատվին։ Բնական պոլոնիումի՝ ^2l0Po կշռելի քանակներն (0,15 գ) առաջին անգամ անջատվել են ²¹²PO-ի քայքայման արդյունքներից։

Այդ ժամանակ Լեհաստանը ռուսական, գերմանական և ավստրո-հունգարական տիրապետության տակ էր և անկախ չէր։

Կյուրին հույս ուներ, որ տարրը, իր հայրենիքի անունով անվանելով, հայտնի կդառնար իրենց երկրում անկախության պակասը։ Այն առաջին տարրն էր, որի անվանումը օգնեց կարևորել քաղաքական հակասությունները։

Այս տարրը Կյուրիների կողմից հայտնաբերված առաջին տարրն էր։ Այն հայտնաբերվեց, երբ նրանք ուսումնասիրում էին Փիչբլենդ ռադիոակտիվության պատճառը։ Փիչբլենդի միջից ռադիոակտիվ տարրերը՝ ուրանը ու թորիումը, հանելուց հետո, ավելի ռադիոակտիվ է քան ուրանը ու թորիումը միասին։ Այս գաղափարը ստիպեց Կյուրիներին հայթայթել նոր ռադիոակտիվ տարրեր։ 1898 թվականի հուլիսին նրանք փիչբլենդը առանձնացրեցին պոլոնիումից, և հինգ ամիս հետո նաև մեկուսացրեցին ռադիումը։

Բնության մեջ

Պոլոնիումը շատ հազվադեպ է հանդիպվում բնության մեջ, քանի որ իր բոլոր իզոտոպները ունեն շատ կարճ կես-կյանք։ ²¹⁰Po, ²¹⁴Po, և ²¹⁸Po գոյություն ունեն փտած ²³⁸U-ի մեջ։ Պոլոնուոմի ռադիոնուկլիդները մտնում են հազվագյուտ ռադիոակտիվ շարքեր կազմի մեջ։

• ²¹⁰Po (Կաղապար:Math_1/2 = 138,376 օր), ²¹⁸Po (Կաղապար:Math_1/2 = 3,10 րոպե) и ²¹⁴Po (Կաղապար:Math_1/2 = 1,643Կաղապար:E վայրկյան) - ²³⁸U շարքում,
• ²¹⁶Po (Կաղապար:Math_1/2 = 0,145 վրկ) և ²¹²Po (Կաղապար:Math_1/2 = 2,99Կաղապար:E վրկ) - Th շարքում,
• ²¹⁵Po (Կաղապար:Math_1/2 = 1,781Կաղապար:E վրկ) և ²¹¹Po(Կաղապար:Math_1/2 = 0,516 վրկ) - ²³⁵U շարքում։

Պոլոնիումը հազվագյուտ տարր է, պարունակությունը երկրակեղևում 2·10⁻¹⁴ զանգված % է, ուրանի խեժահանքում մինչև 5,8 •10⁻⁵ %, հրաբխային ապարներում՝ մինչև 3•10⁻⁶ %:

Պոլոնիում-2 փոքր քանակությամբ գտնվում է բնության մեջ և կուտակվում է ծխախոտում։

Պլոնիումի հայտնաբերվել է նաև սննդային շղթաներում, հատկապես ծովամթերքում։

Ֆիզիկական հատկություններ

Պոլոիումի բյուրեղացանցի ալֆա ձևը

Պոլոնիումը փափուկ, սպիտակ արծաթափայլ ռադիոակտիվ մետաղ է, հալման ջերմաստիճանը՝ 254 °C, եռմանը՝ 1162 °C, խտությունը՝ 9300 կգ/մ³, 366°-ից բարձր առաջանում է պոլոնիումի β-ձևափոխությունը (9398 կգ/մ³)։

Պոլոնիումը և նրա միացությունները չափազանց թունավոր են, միացություններից շատերը նաև ցնդող, որի հետևաքով քիմիական հատկություններն անբավարար են ուսումնասիրված։

Քիմիական հատկություններ

Քիմիական հատկություններով պոլոնիումը մոտ է տելուրին, մասամբ նաև բիսմութին։ Միացություններում ունի 4-4, ավելի հազվադեպ -2, +3 և +6 օքսիդացման աստիճաններ։ Լուծվում է թթուներում՝ անջատելով ջրածին։

Օդում տաքացնելիս (250 °C) առաջացնում է PoO₂։ Ինդիկատորային (չկշռվող) քանակներով ստացվել են РоО₃ և պոլոնիումական թթվի աղերը՝ պոլոնատները (օրինակ, K₂PoO₄)։ Հայտնի են նաև PoO օքսիդը, լուծույթում՝ Po²⁺, Po⁺⁴, PoO₃⁻², PoO₄⁻² իոնները, հիդրօքսիդը՝ Ро(ОН)₂, հալոզենիդները՝ РоС1₂, РоВr₂ և այլն, սուլֆիդը՝ PoS:

Պոլոնիումի միացություններ

Բանաձև	Գույն	Հալման ջերմաստիճան (°C)	Սուբլիմացիան ջերմ. (°C)	Սիմետրիա	Փիրսոն սիմվոլ	Բյուրեղագրաֆիկ խումբ	Ոչ	a (pm)	b(pm)	c(pm)	Z	ρ (գ/սմ3)	ref
PoO2	բաց դեղին	500	885	խորանարդ	cF12	FmԿաղապար:Overlinem	225	563.7	563.7	563.7	4	8.94
PoCl2	մուգ կարմիր	355	130	շեղանկյուն	oP3	Pmmm	47	367	435	450	1	6.47
PoBr2	մանուշակագույն-շագանակագույն	270
PoCl4	դեղին	300	200	մոնոցիկլիկ
PoBr4	կարմիր	330		Խորանարդ	cF100	FmԿաղապար:Overlinem	225	560	560	560	4
PoI4	սև

Կաղապար:Col-begin Կաղապար:Col-break Օքսիդներ

• PoO
• PoO₂
• PoO₃

Կաղապար:Col-break Հիդրիդներ

• PoH₂

Կաղապար:Col-break Հալոիդներ

• PoX₂, օրինակ պլոնիումի քլորիդ, PoCl₂
• PoX₄, օրինակ [պոլոնիումի տետրաքլորիդ, PoCl₄
• PoF₆ (փորձնական)

Կշռելի քանակներով ստացվել են քառահալոգենիդները և սուլֆատները, որոնք ջրում հիդրոլիզվում են։ Հալոգենների հետ առաջացնում է տետրահալոգենիդներ։ Թթուների ազդեցությամբ լուծվում է լուծույթներում՝ առաջացնելով Ро²⁺-ի վարդագույն գույնի իոնը։

$𝖯𝗈\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\to }𝖯𝗈𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

Սինթեզվել են պոլոնիում-օրգանական միացությունները՝ (C₆H₅)₂Po, (С^бН₅)₂РоС1_2, և այլն։

Մետաղական պոլոնիումը օդում արագ օքսիդանում է։ Հայտնի են պոլոնիումի երկօքսիդը (РоО₂)_x և պոլոնիումի մոնօքսիդը РоО:

Պոլոնիումը մագնեզիումի առկայությամբ փոխազդում է աղաթթվի հետ՝ առաջացնելով պոլոնոջրածին.

$𝖯𝗈\mathsf{+}𝖬𝗀\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\to }𝖬𝗀𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖯𝗈$,

որոնք սենյակային ջերմաստիճանում գտնվում են հեղուկ վիճակում (−36,1 մինչև 35,3 °C)

Պոլոնիումը միակ քիմիական տարրն է, որը ցածր ջերմաստիճանում ձևավորում է միատոմանի, պարզ խորանարդ բյուրեղացանց։

Ալֆա վիճակը պարզ խորանարդային կառուցվածքի միակ հայտնի օրինակն է մեկ ատոմի դեպքում, որի գագաթնային չափսերն են 335.2 պիկոմետր է, իսկ բետա վիճակը՝ ռոմբոբջջրային։ Պոլոնիումի կառուցվածքը բնութագրվել է ռենտգենյան ճառագայթների և էլեկտրոնների օգնությամբ։

Իզոտոպներ

Պոլոնիումը ունի 33 հայտնի իզոտոպներ, որոնք բոլորը ռադիոակտիվ են։ Հայտնի են 193-218 զանգվածի թվերով ռադիոակտիվ իզոտոպները, որոնցից ամենակայունը ²⁰⁹Po(T_1/2 = 103 տարի) արհեստական իզոտոպն է։ Բնության մեջ հանդիպում են 210-212, 214-216 և 218 զանգվածի թվերով իզոտոպները, առաջանում են որպես բնական ռադիոակտիվ շարքերի անդամներ։ Նրանց հարաբերական ատոմային զանգվածները տատանվում են 188-ից 220։ ²¹⁰Po-ը (կես կյանք-138.376 օր) և բոլոր իզոտոպներից ամենատարածվածն է։ Իսկ ամենաերկարակյաց իզոտոպը ²⁰⁹Po-ը (կես կյանք 125.2 ± 3.3 տարի) և ²⁰⁸Po-ը (կես կյանք 2.9 տարի)։ Պոլոնիումի կայուն իզոտոպներ հայտնի չեն։ Ամենակայունը բնական իզոտոպն է՝ ²¹⁰Po(T_1/2= 138 օր, α-ճառագայթիչ, փոխարկվում է ²⁰⁶Рb-ի) որն աննշան քանակներով կուտակվում է ուրանի հանքերում, մշտապես ուղեկցում ռադիումին և նրա միացություններին։

²⁰⁸Po-ը կարող է ստացվել հատուկ անոթի մեջ կապարի կամ բիսմութի ալֆա, պրոտոն կամ դեյտրոն ռմբակոծումից։^{Պինդ վիճակ}

Պոլոնիումը ռադիոակտիվ տարր է, որը գոյություն ունի երկու մետաղական ալոտրոպներում։

Իզոտոպ	Անվանում	Նշան	Ռադիոակտիվ շարք
210Po	Ռադիում F	RaF	238U
211Po	Ակտինիում C'	AcC'	235U
212Po	Թորյում C'	ThC'	232Th
214Po	Ռադիում C'	RaC'	238U
215Po	Ակտինիում A	AcA	235U
216Po	Թորիում A	ThA	232Th
218Po	Ռադիում A	RaA	238U

Ստացում

Պոլոնիումը (²¹⁰Ро) միլիգրամային քանակներով ստանում են միջուկային ռեակտորներում՝ բիսմութը նեյտրոններով ճառագայթելով։

$B{i}^{209}+p\to {Po}^{209}+n$

2006 թվականին բրիտանացի գիտնական և գրող Ջոն Էմսլի հաստատմամբ, այդ տարվա ընթացքում արտադրվել է մոտ 100 գրամ ²¹⁰Ро-ում.:

Արժեք

Ըստ բրիտանացի փորձագետների՝ պոլոնիումի-210 մանրադիտակային դոզան արժի միլիոնավոր ԱՄՆ դոլլարներ։ Մյուս կողմից, ռադիոքիմիկոսների հաստատմամբ բիսմութից ստացված պոլոնիումի-210 շատ էժան է։ Համաձայն 2006 թվականի տվյալների՝ արտադրված պոլոնիումի-210-ի 9,6 գրամի համար վճարվում էր շուրջ 10 միլիոն ռուբլի, որը համընկնում է տրիտիումի գնի հետ։

Սակայն ամերիկյան United Nuclear ընկերություն, ստանալով իզոտոպը Ռուսաստանում, 2006 թվականին պոլոնիումի նմուշները վաճառեց $69 գնով, պնդելով, որ մահացու դոզայի համար կպահանջվի ավեի քան $1 միլիոն դոլլար։

Միացություններ

Պոլոնիումը չունի հասարակ միացություններ և իր գրեթե բոլոր միացությունները արհեստականորեն են ստացվում։ Այդ միացություններիցավելի քան 50-ը ճանաչված են։ Պոլոնիումի ամենակայուն միացությունները պոլոնիդներն են, որոնք պատրաստվում են երկու տարրերի անմիջական փոխազդեցությունից։

Na₂Po-ը ունի անտիֆլորիտ կառուցվածքը, Ca, Ba, Hg, Pb տարրերի պոլոնիդների և լանթանիդների փոխազդեցությունից առաջանում է NaCl-ի ցանցեր, իսկ BePo-ը և CdPo-ը ունեն ուրտզիտ, և MgPo-ը՝ նիկել արսենիդ կառուցվածքը։

Կիրառություն

Պոլոնիումային հիմքով ալֆա մասնիկների աղբյուրները առաջացել էին ԽՍՀՄ-ում։ Այսպիսի աղբյուրներ օգտագործվում էին արդյունաբերական ծածկույթների հաստությունը որոշելու համար։

Պոլոնիումի կիրառությունները քիչ են։ Այն օգտագործվում է տիեզերագնաց և հակաստատիկ սարքերի պատրաստման մեջ։ Նաև հանդիսանում է նեյտրոնների և ալֆա մասնիկների աղբյուր։

Թունավորություն

²¹⁰Po բնական ռադիոակտիվ նստվածքի սովորական բաղադրիչն է, որը արմատների և վերգետնյա օրգանների միջոցով անցնում է բույսին։ Մարդու և կենդանիների օրգանիզմ է ներմուծվում սննդի հետ․ թեյը պարունակում է 500-600․ ծովային ձուկը՝ 20-100, միսը՝ 2-3, ձավարեղենը՝ 2, հացը՝ 1 պԿյուրի/կգ։

Մարդու և կենդանիների հյուսվածքներում պոլոնիումի պարունակությունը մոտ 4•10⁻² պԿյուրի/կգ է։ Նրա այդպիսի փոքր քանակների կենսաբանական ներգործությունը վատ է ուսումնասիրված, մեծ քանակները α-ճառագայթման պատճառով ազդում են բազմաթիվ օրգանների վրա։

Պոլոնիում-210-ից թունավորման դեպքեր

• Ալեքսանդր Վալտերովիչ Լիտվինենկոն 2006 թվականին մահացել է պոլոնիում-210-ի թունավորումից։
• Պոլոնիումը հայտնաբերվել է Յասեր Արաֆաթի անձնական իրերում, ով մահացել է 2004 թվականին։ Որոշվել է նշանակել արտաշիրիմում։ Սկզբում շվեյցարական միջազգային հանձնաժողովը հաստատեց, այն փաստը, որ թունավորվել է պոլոնիումով։ Ավելի ուշ ռուսական և ֆրանսիական կողմերի արդյունքների եզրակացության համաձայն թունավորման ոչ մի ապացույց չկար։

Տես նաև

• Պարբերական աղյուսակ
• Ռադիոակտիվ շարքեր

Գրականություն

• Կաղապար:Cite book
• Կաղապար:Cite book

Արտաքին հղումներ

• Chemistry in its element podcast (MP3) from the Royal Society of Chemistry's Chemistry World: Polonium
• Polonium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• Gesundheits- und Umweltaspekte von Polonium
• Polonium-210 – In tödlicher Mission
• Verfahren zur Bestimmung von Polonium-210 in Urin in einem radiochemischen Labor des Forschungszentrums Jülich