دانشچی پورتال جامع تحقیق و مقاله، مطالب علمی و هنری ، وبگردی و…
همه چیز درباره عنصر پولونیم (Po)
پولونیم، (به انگلیسی: Polonium) با علامت اختصاری Po و عدد اتمی 84، عنصری از جدول تناوبی در دسته فلزات است که در ادامه بیشتر با آن آشنا می شوید. با دانشچی همراه باشید.
عنصر پولونیم عنصری نایاب، فلزی، به شدت رادیو اکتیو و بدون هیچ گونه ایزوتوپ پایداری است، پولونیم از نظر شیمیایی شبیه به سلنیم و تلوریم می‌باشد، هرچند که ویژگی‌های فلزیش شبیه به همسایه‌های افقیش در جدول تناوبی: تالیم، سرب و بیسموت می‌باشد.
شناسنامه پولونیم
عدد اتمی: 84
جرم اتمی: 209
نقطه ذوب: C° 254
نقطه جوش: C° 962
شعاع اتمی: Å 1.53
ظرفیت: 4,2
رنگ: نقره ای
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: 16
انرژی یونیزاسیون: Kj/mol 812.1
شکل الکترونی: Xe6s24f145d106p4
شعاع یونی: Å 2.3
الکترونگاتیوی: 0/2
حالت اکسیداسیون: 4,2
دانسیته: 9.196
گرمای فروپاشی: Kj/mol 60.1
گرمای تبخیر: Kj/mol 60.3
مقاومت الکتریکی: Ohm m 0.00000043
گرمای ویژه: J/g Ko 0.12
تاریخچه پولونیم
عنصر پلونیوم که آن را Radium F نیز می‌نامند، در سال 1898 توسط ماری کوری کشف شد. وی پولونیم را از اورانیت (کانی اورانیم) به دست آورد. او متوجه شد اورانیت رادیواکتیوتر از اورانیمی است که از آن استخراج می شود. از این مشاهده نتیجه گرفت که اورانیت باید شامل حداقل یک عنصر رادیواکتیو دیگر باشد. او می بایست چند تن اورانیت را برای به دست آوردن حدود 0.0001 گرم پولونیم تصفیه می کرد.
نام این عنصر از نام سرزمین مادری ماری کوری یعنی پولند گرفته شده است. به دلیل کمیابی این عنصر، پولونیم از طریق بمباران کردن بیسموت 209 با نوترون در رآکتورهای اتمی ایجاد می شود. این کار بیسموت 210 ایجاد می کند که نیمه عمری در حدود 5 روز دارد. بیسموت 210 بر اثر تخریب با اشعه بتا به پولونیم 210 که نیمه عمری در حدود 138.39 روز دارد تبدیل می شود.
پیدایش پولونیم
پلونیوم که یک عنصر بسیار کمیاب در طبیعت است، در معادن اورانیوم با میزان 100 میکروگرم در هر تن یافت می‌شود. فراوانی طبیعی آن تقریبا 0.2% رادیوم می‌باشد. در سال 1934 یک تجربه نشان داد که هنگامی که Bismuth Bi209 توسط نوترونها بمباران می‌شود، Bi-210 که در واقع مادر پلونیوم است بوجود می‌آید. امروزه پلونیوم در مقادیر میلیگرمی در فرایند ذوب نوترونی در رآکتورهای هسته‌ای بوجود می‌آید.
ویژگی های پولونیم
این ماده رادیو اکتیوی به‌صورت خیلی سریع در اسیدهای رقیق حل شده و این در حالی است که به مقدار بسیار کمی در Alkalis که از نظر شیمیایی بسیار شبیه به Bismuth و Tellurium می‌باشند قابل حل می‌شود. پلونیوم 210 یک فلز سبک می‌باشد که 50% آن در هوا و بعد از 45 ساعت قرار گرفتن در دمای 328K بخار می‌شود.
این ایزوتوپ یک ساطع کننده آلفا بوده که نیمه عمر آن 138.39 روز است. تنها یک میلی‌گرم از این فلز سبک ذرات آلفا به میزان 5 گرم رادیوم را از خود ساتع می‌کند. در دوره تجزیه آن انرژی بسیار زیاده ساتع شده که نیم گرم آن به سرعت به دمای بالای 750k می‌رسد. چند Curie پلونیوم یک نور آبی رنگ ساتع می‌کند که باعث آشفتگی و برانگیختگی هوای مجاور می‌شود.
ایزوتوپ های پولونیم
پلونیوم از تمامی عناصر دیگر بیشتر ایزوتوپ دارد که تمام آنها رادیو اکتیو می‌باشند. 25 ایزوتوپ پلونیوم با جرم اتمی از 194 تا 218 شناخته شده است. Po210 در دسترس‌ترین نوع آن است و po209 با نیم عمر 103 سال و Po208 با نیمه عمر 2.9 سال توسط بمباران Deteron سرب یا Bismuth در یک سیکلوترون بوجود می‌آید. با این وجود ساخت این ایزوتوپها بسیار گران است.
کاربردهای پولونیم
پولونیوم هنگامی که با برلیوم آلیاژ تشکیل دهد می‌توان یک منبع نوترون باشد. موارد کاربردی دیگر عبارت‌اند از:
– این عنصر در ساخت وسایلی که بار الکتریکی استاتیک را در کارخانجات نساجی و دیگر نقاط از میان می‌برند استفاده می‌شود. با این وجود از منابع بتا که خطرات کمتری دارند بیشتر استفاده می‌شود.
– پولونیم در ساخت شانه‌هایی که گرد و غبار انباشته شده بر روی فیلم‌های عکاسی را پاک می‌کنند نیز بکار می‌رود. مقدار پولونیوم بکار رفته در این شانه‌ها کنترل شده و در نتیجه خطرات پرتوزایی بسیار کمی دارند.
– از آنجا که می‌توان با ظرف های معمولی تقریباً تابش تمام پرتوی آلفا را متوقف کرد و با حرارت دادن سطح آن انرژی آزاد کرد پولونیم نیز به عنوان یک منبع گرمایی نیروهای سلول های ترمو متریک در ماهواره‌های مصنوعی پیشنهاد می‌شود.
– در سال‌های ۱۹۴۰ میلادی، کارخانه آمریکایی «فایراستون» از پولونیم در ساخت شمع (خودرو) استفاده می‌کرد. توجیه این بود که پولونیوم هوا را یونیزه می‌کند و دراین حال مدت زمان جرقه طولانی‌تر و کارسازتر می‌شود.
اثرات پولونیم بر روی سلامتی
پولونیم در تعدادی از آزمایشگاه های هسته ای مورد بررسی قرار گرفته است و به خاطر رادیواکتیویتی بالا و تابش اشعه آلفا، باید روشهای ویژه ای را استفاده کرده و توجهات ویژه ای داشت. پولونیم 210- تنها بخش دود سیگار است که تنفس آن در جانوران آزمایشگاهی باعث ایجاد سرطان می شود.
نرخ رشد سرطان ریه در بین مردان ازتعداد اندکی در سال 1930 (100000/4 در سال) تا 1 در سال 1980 (100000/72) بالا رفته است علیرغم این که میزان استعمال سیگار 20% کاهش یافته است. اما در همین دوره، میزان پولونیم 210- در شرکت دخانیات آمریکا سه برابر شده است.
وقتی رادون تجزیه می شود، عنصر دختر که از نظر الکتریکی باردار است، به ذرات گرد و غبار متصل می چسبد و به کرک های اطراف برگهای توتون می چسبد. در نتیجه روی برگ ها، رسوبی از پولونیم و سرب رادیواکتیو تشکیل می شود. سپس در اثر گرمای شدید سیگار، فلز رادیواکتیو بخار می شود. فیلترهای سیگار، سرطان زاهای شیمیایی را به دام می اندازند که در برابر بخارهای رادیواکتیو بی فایده هستند.
اثرات رادون بر ریه
در ریه های یک سیگاری که مدت زیادی است سیگار می کشد، آستری رادیواکتیو با غلظت بسیار بالای رادون ایجاد می شود. این ذرات تابش می کنند. استعمال دو بسته سیگار در یک روز حدود 1300 میلی گرم ذرات آلفا در سال تابش می کند. در مقایسه در آمریکایی ها، دوز تابش سالانه ناشی از تنفس رادون 200 میلی گرم است. اما دوز تابش در سطح عمل رادون 4 pCi/L است که معادل استعمال 10 سیگار در روز است.
به علاوه، پولونیم 210- محلول است و غلظت بالایی از آن، که بیشتر از حد معمولی رادون است، در بدن چرخش کرده و وارد تمام بافتها و سلولها می شود. حقیقت این است که رادون در خون و ادرار سیگاریها یافت می شود.
گردش پولونیم 210- باعث آسیب و تغییرات ژنتیکی می شود و به علاوه در اثر بیماریهایی مانند سرطان کبد و مثانه، زخم معده، سرطان خون، سیروز کبد وبیماریهای قلبی و عروقی، مرگ زودرس رخ می دهد. اورت کوپ، عنوان کرده که رادیواکتیویتی، باعث ایجاد حداقل 90% از سرطانهای ریوی مربوط به سیگارمی باشد. 30% مرگهای ناشی از سرطان در اثر استعمال سیگار رخ می دهند.
اثرات زیست محیطی پولونیم
نیروهای زیست محیطی و بیو شیمیایی، که باعث تجمع مواد سمی در سلول های زنده می شوند، شناخته نشده اند. اگرچه پولونیم به طور طبیعی وجود دارد، اما میزان آن با ورود به آب، غذا، سلول های زنده و بافت ها بیشتر شده است.
همه چیز درباره عنصر لانتانتاریخچه پولونیم، اثرات و ویژگی های آن _ دانشچی
