Mija 125 lat od odkrycia polonu

Nazywanie pierwiastków od krajów ich odkrywców nie było rzadkością – jak w przypadku odkrytego w roku 1844 rutenu (Rutenia to dawna nazwa Rosji), germanu (1886 r.) czy fransu (1939 r.).

Jak doszło do odkrycia polonu? Pracując w bardzo trudnych warunkach, w laboratorium zorganizowanym w dawnej szopie, małżonkowie poddali analizie kilka ton blendy smolistej, którą otrzymali od rządu austriackiego. Były to odpady z kopalni uranu w Jachimowie (obecne Czechy). Szopę udostępniły władze Szkoły Fizyki i Chemii Przemysłowej, w której pracował Piotr Curie. Jako że o promieniotwórczości wiedziano wówczas niewiele, było to zajęcie bardzo ryzykowne.

Wcześniejsze eksperymenty Henri'ego Becquerela wykazały, że tajemnicze promieniowanie jest emitowane zwłaszcza przez sole uranu. Jednak Maria Skłodowska-Curie ujawniła zaskakujący fakt: sole uranu uzyskane w laboratorium były mniej promieniotwórcze niż ruda uranowa. Wskazywało to, że w rudzie zawarty jest nieznany dotąd składnik bardziej promieniotwórczy od uranu. Aby znaleźć polon, a później rad (którego odkrycie ogłoszono 21 grudnia 1898 r.), para naukowców musiała wyodrębnić wszystkie składniki rudy.

„Niektóre rudy, zawierające uran i tor (blenda smolista, chalkolit, uranit), są bardzo aktywne pod względem emisji promieni Becquerela. W poprzedniej pracy jedno z nas wykazało, że ich aktywność jest nawet większa od aktywności uranu i toru, i wyraziło opinię, że fakt ten należy przypisać jakiejś innej, nadzwyczaj aktywnej substancji, która znajduje się w tych rudach w bardzo nieznacznej ilości. (…) Przypuszczamy, że ciało, które wyodrębniliśmy z blendy smolistej, zawiera nieznany jeszcze metal, zbliżony do bizmutu pod względem właściwości chemicznych. Jeśli istnienie tego metalu się potwierdzi, proponujemy dla niego nazwę +polon+ od nazwy ojczyzny jednego z nas” – pisała Maria Skłodowska-Curie w swojej „Autobiografii”.

12 października 1903 roku Szwedzka Królewska Akademia przyznała Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki „na równi panu H.A. Becquerelowi, profesorowi Politechniki w Paryżu, za odkrycie promieniotwórczości naturalnej, oraz panu P. Curie, profesorowi w Szkole Fizyki i Chemii Przemysłowej, i pani Marii Curie z Paryża za ich wspólne badania nad zjawiskami promieniowania odkrytymi przez pana H.A. Becquerela”.

Naturalny polon odkryty w rudzie uranu jest produktem rozpadu radu. To pierwiastek wyjątkowo rzadki: w tonie rudy uranu jest go tylko 01, miligrama (czyli 1 dziesięciotysięczna grama). Jego odkrycie było możliwe dzięki badaniom nad promieniotwórczością , prowadzonym przez małżonków Curie z użyciem elektrometru (Piotr Curie był wynalazcą tego urządzenia).

Symbol polonu to Po, liczba atomowa 84. Jest srebrzystobiałym, ciężkim (9,14 grama/cm3) miękkim metalem, który topnieje w temperaturze 254 stopni Celsjusza. Pod względem właściwości chemicznych przypomina niemetaliczny selen. Jeden z kilkunastu znanych związków polonu, sześciofluorek PoF6 w latach 60. XX wieku był używany w ZSRR jako aktywator lakierów luminescencyjnych. Jednak obecnie został zastąpiony tańszymi substancjami.

Polon ma najwięcej izotopów ze wszystkich pierwiastków – aż 42, o masach atomowych pomiędzy 186 a 227. Wszystkie te izotopy są radioaktywne. Najtrwalszy jest polon 209, którego okres połowicznego rozpadu wynosi 103 lata. Nie występuje on naturalnie. Izotopy polonu 212Po, 214Po i 218Po,które są produktami rozpadu radonu, w śladowych ilościach znajdują się w powietrzu wewnątrz pomieszczeń. Jednym z niebezpieczeństw związanych z paleniem jest obecność w liściach tytoniu śladów polonu, który trafia tam z nawozów fosforowych.

Polon emituje silne promieniowanie alfa – jeden miligram 210Po emituje tyle samo cząstek alfa, co 4,5 grama radu 226. Pod wpływem tego promieniowania powietrze otaczające próbkę polonu świeci na niebiesko.

Rozpad radioaktywny sprawia, że próbka polonu jest zawsze cieplejsza od otoczenia. Gram polonu wydziela moc aż 140 watów, ogrzewając się przy tym do ponad 500 Celsjusza. Dlatego był dawniej używany jako lekkie źródło ciepła i energii elektrycznej (dzięki zjawisku termoelektrycznemu) w satelitach i pojazdach kosmicznych, na przykład w radzieckich Łunochodach (ciepło emitowane przez polon podgrzewało podzespoły podczas zimnych nocy księżycowych). Nadal jest czasem stosowany jako wygodne, wysokowydajne źródło cząstek α, na przykład w chemii radiacyjnej albo - w mieszaninie z berylem – jako źródło neutronów.

Jednak wysoka radioaktywność, toksyczność i lotność związków polonu sprawiają, że są one zastępowane w praktycznych zastosowaniach przez inne substancje promieniotwórcze. Jako substancja jonizująca powietrze, polon jest stosowany do zwalczania elektryczności statycznej w przemyśle. Na rynku są nawet antystatyczne pędzelki z wymiennym (ze względu na rozpad promieniotwórczy) mikroładunkiem polonu, przydatne dla odkurzających negatywy analogowych fotografów czy dbających o czystość swoich winylowych płyt audiofilów. W latach 50. XX wieku bez większego powodzenia próbowano wprowadzić na rynek świece zapłonowe z dodatkiem polonu.

Chemicznie rzecz biorąc, polon nie powinien być szkodliwy. Jednak choć emitowane przez ten pierwiastek promieniowanie jonizujące jest tak mało przenikliwe, że można się przed nim osłonić kartką papieru, gdy substancja ta trafi do organizmu, staje się śmiertelną trucizną. Wdychany, połknięty czy wstrzyknięty polon powoli niszczy komórki i tkanki promieniowaniem alfa, powodując długotrwałą agonię. (PAP)

Nauka w Polsce, Paweł Wernicki

opublikowano: 18.07.2023 / grafika tematyczna: pixabay.com/EScience_AI_art_VSG