Polonium (Po) is een zeer zeldzaam en zeer vluchtig radioactief metaal. Voordat de Pools-Franse natuurkundige Marie Curie in 1898 polonium ontdekte, waren uranium en thorium de enige bekende radioactieve elementen. Curie noemde polonium naar haar geboorteland, Polen.
Polonium is voor mensen van weinig nut, met uitzondering van enkele dreigende toepassingen: het werd gebruikt als trigger bij de eerste atoombom en is ook een vermoedelijk vergif bij een aantal spraakmakende sterfgevallen.
In commerciële toepassingen wordt polonium af en toe gebruikt om statische elektriciteit in machines of stof van fotografische film te verwijderen. Het kan ook worden gebruikt als lichtgewicht warmtebron voor thermo-elektrische energie in ruimtesatellieten.
Classificatie
Polonium bevindt zich in groep 16 en periode 6 in het periodiek systeem der elementen. Het is geclassificeerd als een metaal omdat de elektrische geleidbaarheid van polonium afneemt naarmate de temperatuur stijgt, volgens de Royal Society of Chemistry.
Het element is het zwaarste metaal van de chalcogenen, een groep elementen die ook bekend staat als de 'zuurstoffamilie'. Alle chalcogenen komen voor in koperertsen. Andere elementen in de chalcogeengroep zijn zuurstof, zwavel, selenium en telluur.
Er zijn 33 bekende isotopen (atomen van hetzelfde element met een verschillend aantal neutronen) van polonium en ze zijn allemaal radioactief. De radioactieve instabiliteit van dit element maakt het een geschikte kandidaat voor gebruik in atoombommen.
Fysieke eigenschappen
- Atoomnummer (aantal protonen in de kern): 84
- Atoomsymbool (op het periodiek systeem der elementen): Po
- Atoomgewicht (gemiddelde massa van het atoom): 209
- Dichtheid: 9,32 gram per kubieke centimeter
- Fase bij kamertemperatuur: vast
- Smeltpunt: 489,2 graden Fahrenheit (254 graden Celsius)
- Kookpunt: 1.763,6 graden F (962 graden C)
- Meest voorkomende isotoop: Po-210 met een halfwaardetijd van slechts 138 dagen
Ontdekking
Toen Curie en haar man, Pierre Curie, polonium ontdekten, waren ze op zoek naar de bron van radioactiviteit in een natuurlijk voorkomend, uraniumrijk erts dat pitchblende wordt genoemd.
De twee merkten dat de ongeraffineerde pitchblende meer radioactief was dan het uranium dat ervan was afgescheiden. Dus redeneerden ze dat de pitchblende minstens één ander radioactief element moet bevatten.
De Curies kochten veel pitchblende zodat ze de verbindingen in de mineralen chemisch konden scheiden. Na maanden van nauwgezet werk isoleerden ze uiteindelijk het radioactieve element: een stof die 400 keer meer radioactief is dan uranium, volgens de International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC).
Het extraheren van polonium was een uitdaging omdat er zo weinig was; 1 ton uraniumerts bevat slechts ongeveer 100 microgram (0,0001 gram) polonium.
Desalniettemin konden de Curies de isotoop uittrekken die we nu kennen als polonium-209, volgens de Royal Society of Chemistry.
Bronnen
Sporen van Po-210 zijn te vinden in de bodem en lucht. Po-210 wordt bijvoorbeeld geproduceerd tijdens het verval van radon-222-gas, dat het gevolg is van rottend radium. Radium is op zijn beurt een vervalproduct van uranium, dat aanwezig is in bijna alle gesteenten en grond gevormd uit gesteenten.
Korstmossen kunnen polonium rechtstreeks uit de atmosfeer opnemen. In noordelijke gebieden kunnen mensen die rendieren eten hogere concentraties polonium in hun bloed hebben, omdat rendieren korstmossen eten, volgens Smithsonian.com.
Polonium wordt beschouwd als een zeldzaam natuurlijk element. Hoewel het wordt aangetroffen in uraniumerts, is het niet economisch om te extraheren omdat er volgens het Jefferson Lab slechts ongeveer 100 microgram polonium in 1 ton (0,9 ton) uraniumerts zit.
In plaats daarvan wordt polonium verkregen door bismut-209 (een stabiele isotoop) te beschieten met neutronen in een kernreactor. Dit creëert radioactief bismut-210, dat vervolgens in polonium vervalt via een proces dat beta-verval wordt genoemd, volgens de Royal Society of Chemistry.
De Amerikaanse Nuclear Regulatory Commission schat dat jaarlijks slechts ongeveer 100 gram (3,5 ounces) polonium-210 wordt geproduceerd.
Commercieel gebruik
Vanwege de hoge radioactiviteit heeft polonium weinig commerciële toepassingen. Een van de beperkte toepassingen van het element is het elimineren van statische elektriciteit in machines en het verwijderen van stof van fotografische film. In beide toepassingen moet het polonium zorgvuldig worden afgedicht om de gebruiker te beschermen.
Het element wordt ook gebruikt als lichtgewicht warmtebron voor thermo-elektrische energie in satellieten en andere ruimtevaartuigen. Dat komt omdat polonium snel vergaat en daarbij een grote hoeveelheid energie afgeeft in de vorm van warmte. Slechts een gram polonium bereikt een temperatuur van 500 graden Celsius (932 graden F) als het wordt afgebroken, volgens de Royal Society of Chemistry.
Atoombom
Halverwege de Tweede Wereldoorlog begon het Army Corps of Engineers met het organiseren van het Manhattan Engineer District, een uiterst geheim onderzoeks- en ontwikkelingsprogramma dat uiteindelijk 's werelds eerste kernwapens zou produceren.
Vóór de jaren veertig was er geen reden om polonium in zijn pure vorm te isoleren of in een substantiële hoeveelheid te produceren, omdat er geen bekend gebruik voor was en er weinig over bekend was. Maar de ingenieurs van het district begonnen polonium te bestuderen en ontdekten dat het element een belangrijk ingrediënt was voor hun kernwapen.
Een combinatie van polonium en beryllium, een ander zeldzaam element, fungeerde volgens de Atomic Heritage Foundation als de initiator van de bom.
Na de oorlog werd het poloniumonderzoeksproject overgebracht naar Mound Laboratory in Miamisburg, Ohio. Mound Lab, voltooid in 1949, was de eerste permanente faciliteit van de Commissie voor Atoomenergie voor de ontwikkeling van kernwapens.
Vergiftiging
Polonium is zelfs in zeer kleine hoeveelheden giftig voor de mens.
De eerste persoon die stierf aan poloniumvergiftiging was mogelijk de dochter van Marie Curie, Irène Joliot-Curie. In 1946 explodeerde een poloniumcapsule op haar laboratoriumbank, wat mogelijk de reden was dat ze leukemie opliep en 10 jaar later stierf, volgens Smithsonian.com.
Poloniumvergiftiging was ook de oorzaak van de dood van Alexander Litvinenko, een voormalige Russische spion die in 2006 in Londen woonde nadat hij politiek asiel had aangevraagd.
Vergiftiging werd ook vermoed bij de dood van de Palestijnse leider Yasser Arafat in 2004, omdat volgens The Wall Street Journal verrassend hoge niveaus van polonium-210 op zijn kleding werden gedetecteerd.
Een studie uit 2011, gepubliceerd in het tijdschrift Nicotine & Tobacco Research, toonde aan dat tabaksfabrikanten zich ervan bewust waren dat sigaretten en andere tabaksbevattende producten een laag gehalte aan polonium bevatten. De auteurs van het onderzoek berekenden dat de radioactiviteit van polonium in sigaretten verantwoordelijk is voor maximaal 138 sterfgevallen per 1000 rokers over een periode van 25 jaar.
Ander onderzoek heeft aangetoond dat volgens het Amerikaanse National Institute of Health's Toxicology Data Network twee keer zoveel polonium wordt aangetroffen in de ribben van rokers als in die van niet-rokers.
Verder lezen:
