พอโลเนียม: ทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้

El พอโลเนียม (Po) เป็นโลหะกัมมันตภาพรังสีที่หายากและระเหยได้สูงมาก ก่อนการค้นพบพอโลเนียมโดยนักฟิสิกส์ชาวโปแลนด์-ฝรั่งเศส Marie Curie ในปี พ.ศ. 1898 ยูเรเนียมและทอเรียมเป็นธาตุกัมมันตภาพรังสีเพียงชนิดเดียวที่รู้จัก

ในบทความนี้เราจะมาเล่าถึงคุณสมบัติ การใช้งาน และความสำคัญของพอโลเนียมทั้งหมด

คุณสมบัติหลัก

เป็นธาตุกัมมันตรังสีที่หายากและมีความผันผวนสูง. Curie ตั้งชื่อมันว่าพอโลเนียมตามชื่อประเทศโปแลนด์ของเธอ พอโลเนียมมีประโยชน์ต่อมนุษย์เพียงเล็กน้อย ยกเว้นในการใช้งานที่คุกคามสองสามอย่าง: มันถูกใช้เป็นผู้ริเริ่มในระเบิดปรมาณูลูกแรกและเป็นพิษที่น่าสงสัยในการตายระดับสูงหลายครั้ง ในการใช้งานเชิงพาณิชย์ พอโลเนียมถูกใช้เป็นครั้งคราวเพื่อกำจัดไฟฟ้าสถิตย์จากเครื่องจักรหรือฝุ่นออกจากฟิล์ม นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดความร้อนด้วยแสงสำหรับเทอร์โมอิเล็กทริกในดาวเทียมอวกาศ

พอโลเนียมอยู่ในกลุ่มที่ 16 และช่วงที่ 6 ของตารางธาตุ ตามที่ Royal Society of Chemistry จัดเป็นโลหะเนื่องจากค่าการนำไฟฟ้าของพอโลเนียมลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

องค์ประกอบนี้เป็นชาลโคเจนที่หนักที่สุด ซึ่งเป็นกลุ่มของธาตุที่เรียกว่า "กลุ่มออกซิเจน" ชอล์กทั้งหมดมีอยู่ในแร่ทองแดง ธาตุอื่นๆ ในกลุ่ม chalcogen ได้แก่ ออกซิเจน กำมะถัน ซีลีเนียม และเทลลูเรียม

มี 33 ไอโซโทปที่รู้จักขององค์ประกอบทางเคมีนี้ (อะตอมของธาตุเดียวกันที่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน) และทั้งหมดมีกัมมันตภาพรังสี ความไม่เสถียรของกัมมันตภาพรังสีของธาตุนี้ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับระเบิดปรมาณู

ลักษณะทางกายภาพของพอโลเนียม

• เลขอะตอม (จำนวนโปรตอนในนิวเคลียส): 84
• สัญลักษณ์อะตอม (ในตารางธาตุ): Po
• น้ำหนักอะตอม (มวลเฉลี่ยของอะตอม): 209
• ความหนาแน่น: 9.32 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร
• เฟสที่อุณหภูมิห้อง: ของแข็ง
• จุดหลอมเหลว: 489.2 องศาฟาเรนไฮต์ (254 องศาเซลเซียส)
• จุดเดือด: 1,763.6 องศาฟาเรนไฮต์ (962 องศาเซลเซียส)
• ไอโซโทปที่พบบ่อยที่สุด: Po-210 ซึ่งมีครึ่งชีวิตเพียง 138 วัน

การค้นพบ

เมื่อคูรีและสามีของเธอ ปิแอร์ คูรี ค้นพบธาตุนี้ พวกเขากำลังมองหาที่มาของกัมมันตภาพรังสีใน แร่ที่อุดมด้วยยูเรเนียมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่เรียกว่า pitchblende. ทั้งสองสังเกตว่า pitchblende ที่ไม่ผ่านการขัดสีนั้นมีกัมมันตภาพรังสีมากกว่ายูเรเนียมที่แยกออกจากกัน ดังนั้นพวกเขาจึงให้เหตุผลว่า pitchblende ต้องมีธาตุกัมมันตภาพรังสีอย่างน้อยหนึ่งชนิด

Curies ซื้อค่าใช้จ่ายของ pitchblende เพื่อให้พวกเขาสามารถแยกสารประกอบออกจากแร่ธาตุทางเคมีได้ หลังจากทำงานหนักมาหลายเดือน ในที่สุดพวกเขาก็แยกธาตุกัมมันตรังสี ซึ่งเป็นสารที่มีกัมมันตภาพรังสีมากกว่ายูเรเนียมถึง 400 เท่า ตามข้อมูลของ International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)

การสกัดโพโลเนียมเป็นสิ่งที่ท้าทายเพราะมีจำนวนเพียงเล็กน้อย แร่ยูเรเนียมหนึ่งตันมีพอโลเนียมประมาณ 100 ไมโครกรัม (0,0001 กรัม) อย่างไรก็ตาม Curies สามารถสกัดไอโซโทปที่เรารู้จักในชื่อ Po-209 ได้ตามที่ Royal Society of Chemistry

มันตั้งอยู่ที่ไหน

ร่องรอยของ Po-210 สามารถพบได้ในดินและอากาศ ตัวอย่างเช่น Po-210 ถูกผลิตขึ้นระหว่างการสลายตัวของก๊าซเรดอน 222 ซึ่งเป็นผลมาจากการสลายตัวของเรเดียม

ในทางกลับกัน เรเดียมเป็นผลพลอยได้จากการสลายตัวของยูเรเนียม ซึ่งมีอยู่ในหินและดินเกือบทั้งหมดที่เกิดจากหิน ไลเคนสามารถดูดซับพอโลเนียมได้โดยตรงจากบรรยากาศ ในเขตภาคเหนือ ผู้ที่กินกวางเรนเดียร์อาจมีพอโลเนียมในเลือดสูงกว่า เนื่องจากกวางเรนเดียร์กินไลเคน ตามข้อมูลของ Smithsonian.com

ถือว่าเป็นธาตุธรรมชาติที่หายาก แม้ว่าจะมีอยู่ในแร่ยูเรเนียมการทำเหมืองไม่ประหยัดเพราะมีพอโลเนียมเพียง 100 ไมโครกรัมใน 1 ตัน แร่ยูเรเนียม (0,9 เมตริกตัน) ตามที่ Jefferson Lab ระบุ แต่พอโลเนียมทำโดยการทิ้งระเบิดบิสมัท 209 ซึ่งเป็นไอโซโทปที่เสถียรโดยมีนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

ตามที่ราชสมาคมเคมีระบุว่า ซึ่งผลิตบิสมัทกัมมันตภาพรังสี 210ซึ่งจะสลายตัวเป็นพอโลเนียมผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการสลายตัวแบบเบตา คณะกรรมการกำกับดูแลกิจการนิวเคลียร์ของสหรัฐฯ ประมาณการว่าโลกผลิตพอโลเนียม-100 เพียง 3,5 กรัม (210 ออนซ์) ต่อปีเท่านั้น

การใช้งาน

เนื่องจากมีกัมมันตภาพรังสีสูง พอโลเนียมมีการใช้งานเชิงพาณิชย์เพียงเล็กน้อย การใช้งานอย่างจำกัดสำหรับองค์ประกอบนี้รวมถึงการขจัดไฟฟ้าสถิตย์ออกจากเครื่องจักรและขจัดฝุ่นออกจากม้วนฟิล์ม

ในทั้งสองแอปพลิเคชัน พอโลเนียมต้องปิดผนึกอย่างระมัดระวังเพื่อปกป้องผู้ใช้. องค์ประกอบนี้ยังใช้เป็นแหล่งความร้อนจากแสงอาทิตย์ในดาวเทียมและยานอวกาศอื่นๆ

เนื่องจากพอโลเนียมสลายตัวอย่างรวดเร็ว ปล่อยพลังงานออกมาเป็นจำนวนมากในรูปของความร้อนในกระบวนการ ตามที่ราชสมาคมเคมีระบุว่า พอโลเนียมหนึ่งกรัมมีอุณหภูมิ 500 องศาเซลเซียส (932 องศาฟาเรนไฮต์) เมื่อย่อยสลาย

ระเบิดปรมาณู

ในช่วงระหว่างสงครามโลกครั้งที่ XNUMX กองทัพวิศวกรได้เริ่มจัดตั้งเขตแมนฮัตตันของวิศวกร ซึ่งเป็นโครงการวิจัยและพัฒนาลับสุดยอดที่จะผลิตอาวุธนิวเคลียร์ชิ้นแรกของโลกในที่สุด

ก่อนปีค.ศ. 1940 ไม่มีเหตุผลที่จะแยกมันบริสุทธิ์หรือผลิตจำนวนมาก เพราะไม่ทราบการใช้งานและไม่ค่อยมีใครรู้จัก แต่วิศวกรระดับภูมิภาคเริ่มศึกษาพอโลเนียม ซึ่งกลายเป็นส่วนประกอบสำคัญในอาวุธนิวเคลียร์ของพวกมัน ตามรายงานของ Atomic Heritage Foundation ส่วนผสมของพอโลเนียมและธาตุหายากอีกชนิดหนึ่งคือเบริลเลียมได้เริ่มระเบิด หลังสงคราม โครงการวิจัยพอโลเนียมถูกย้ายไปยังห้องปฏิบัติการ Mound ในไมอามีส์เบิร์ก รัฐโอไฮโอ Mound Lab เสร็จสมบูรณ์ในปี 1949 เป็นสถานที่ถาวรแห่งแรกของคณะกรรมาธิการพลังงานปรมาณูสำหรับการพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์

พิษพอโลเนียม

พอโลเนียมเป็นพิษต่อมนุษย์ แม้ในปริมาณที่น้อยมาก คนแรกที่เสียชีวิตจากพิษโปโลเนียมน่าจะเป็นลูกสาวของมารี กูรี ชื่อไอรีน โจริออต-คูรี

ในปีพ.ศ. 1946 แคปซูลพอโลเนียมระเบิดบนม้านั่งในห้องแล็บ ซึ่งอาจเป็นต้นเหตุที่ทำให้เขาเป็นมะเร็งเม็ดเลือดขาวและเสียชีวิตในอีก 10 ปีต่อมา พิษของพอโลเนียมก็เป็นสาเหตุของการเสียชีวิตของ Alexander Litvinenkoอดีตสายลับรัสเซียที่อาศัยอยู่ในลอนดอนในปี 2006 หลังจากสมัครขอลี้ภัยทางการเมือง

หนังสือพิมพ์เดอะวอลล์สตรีทเจอร์นัลรายงานว่า ยังสงสัยว่ามีการเป็นพิษในการเสียชีวิตของยัสเซอร์ อาราฟัต ผู้นำปาเลสไตน์ในปี 2004 เมื่อตรวจพบพอโลเนียม-210 ระดับสูงอย่างน่าตกใจในเสื้อผ้าของเขา

ฉันหวังว่าด้วยข้อมูลนี้ คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับพอโลเนียมและลักษณะของมันได้