POLONIU

RADIOIZOTOPI NATURALI

POLONIU

Descoperirea radioactivitatii

POLONIU

Becquerel, in timpul cercetarilor sale gaseste niste probe de mineral fluorescent(pehblenda) asezat pe placi fotografice, dar care nu fusesera expuse inca la soare. Din curiozitate , el cere ca acestea sa fie developate si descopera ca mineralul innegrise si de data aceasta placa fotografica. Deci , pehblenda emitea radiatii fara ca ea sa fie expusa la lumina soarelui. Repetand experienta, faptul s-a confirmat : pehblenda emitea in mod natural radiatii invizibile, care impresioneaza placa fotografica intocmai ca radiatiile X ; cercetarile ulterioare au arata insa ca ele erau de alta natura, provenind chiar din nucleele unor atomi ai minereului. Becquerel descoperise radioactivitatea.Aceasta descoperire, datorita unei intamplari s-a dovedit mai tarziu a avea o importanta covarsitoare, constituind punctul de plecare pentru o serie de cercetari teoretice si realizari practice care au dus la rezolvarea importantei probleme a eliberarii energiei enorme continute in nucleele atomilor. Pehblenda fiind un material constituit dintr-un amestec complex de saruri, se punea problema separarii elementului radioactiv. Curand dupa descoperirea lui Becqurel, doi chimisti francezi, Marie si Pierre Curie, au meritul de a fi separat pentru prima data componentii determinanti ai radioactivitatii pehblendei. Studiind impreuna obtinerea de uraniu pur din minereuri, sotii Curie descopera doua noi elemente radioactive, si anume poloniul si radiul. Au urmat patru ani de munca intensa, in conditii improprii si daunatoare sanatatii lor, in urma carora, prelucrand tone de minereu au obtinut primul decigram de radiu pur.

Sotii Curie precum si fizicianul Ernest Rutheford si francezul Paul-Ulrich Willard au analizat mai profound natura acestor radiatii si au ajuns la rezultate foarte interesante, care au reprezentat un pas enorm in lupta pentru cunoasterea constitutiei atomului. Elementul a fost descoperit de către domnul şi doamna Curie în 1898 şi mai târziu a fost numit dupa patria doamnei Curie din Polonia (latină: Polonia). Ei au obţinut de la poloniu

POLONIU

pehblendă, un material care conţine uraniu , după ce a observat că pehblendă nerafinata a fost mai mult decât radioactiva de uraniu.Ea a motivat că pehblenda trebuie să conţină cel puţin un alt element radioactiv necesar pentru a rafina mai multe tone de oxid de uraniu nativ pentru a obţine cantităţi mici de poloniu si radiu , un alt element radioactiv descoperit de Curie. O tonă de minereu de uraniu conţine doar aproximativ 100 de micrograme (0.0001 grame) de poloniu. Datorită rarităţii sale, poloniul este de obicei produs prin bombardarea bismut -209 cu neutroni într-un reactor nuclear. Această formulare bismut-210, care are un timp de injumatatire de 5 zile. Bismut-210 se dezintegrează în poloniu-210, prin dezintegrare beta . Sumele miligram de poloniu-210 au fost produse prin această metodă.

Proprietatile poloniului

Poloniu este un element chimic cu simbolul Po şi numărul atomic 84. Este un metal alb argintiu.Peste 25 de izotopi de poloniu sunt cunoscute, cu masele atomice variind de 192 - 218. Poloniu-210, izotopul predominant de poloniu, este radioactiv şi emite particule alfa pe cariilor. Ea are o destul de scurt de înjumătăţire de 138 zile.

Informatii de baza:

Nume: Poloniu

Simbol: Po

Numar atomic: 84

Masa atomica: 209 uam

Punctul de topire: 254.0 °C (527.15 K, 489.2 °F)

Punctul de fierbere: 962.0 °C (1235.15 K, 1763.6 °F)

Numarul de protoni/electroni: 84

Numarul de neutroni: 125

Clasificare: semi-metale

POLONIU

Structura cristalina: monoclinica

Densitatea la 293 K: 9,5 g/cm3

Culoare: necunoscuta

Proprietăți atomiceMasa atomică 209,98Raza covalentă 135Raza Van-der WaalsConfigurație electronică [Xe] 4f145d106s26p4

Electronii pe nivele de energie

2, 8, 18, 32, 18, 6

Grupa de ionizare-1 812,1{{{punct-15a}}} {{{descrie15a}}}{{{punct-15b}}} {{{descrie15b}}}{{{punct-15c}}} {{{descrie15c}}}{{{punct-15d}}} {{{descrie15d}}}{{{punct-15e}}} {{{descrie15e}}}Grupa de ionizare-2Proprietăți fiziceStare de agregare solidStructura cristalină cubicăDensitate 9,196 g/cm3

MagnetismPunct de topire 527 K (254 °C)Punct de fierbere 1235 K (962 °C)Masa moleculară 22,97 · 10-6

Presiunea vaporilor 0,0176 Pa bei 527 KViteza sunetuluiConductibilitatea electrică 2,19 · 106 S/mCapacitate calorică 20 W/(m · K)''''Proprietăți chimiceGrad de oxidare (-2) 2, 4, 6

POLONIU

Echilibru acido-bazic PoO2 (amphoter)Potențial de ionizare 0,9 V (Po2+ + 2e- ? Po)Electronegativitate 2,0 (Pauling-Skala)'{{{punct-30a}}} {{{descrie30a}}}{{{punct-30b}}} {{{descrie30b}}}{{{punct-30c}}} {{{descrie30c}}}{{{punct-30d}}} {{{descrie30d}}}{{{punct-30e}}} {{{descrie30e}}}

Poloniu apare în mod natural în concentraţii foarte mici în scoarţa pământului. Poloniu-210, un izotop natural de poloniu, se găseşte în toata mass-media de mediu, cum ar fi în sol, aer şi chiar în corpul uman, în cantităţi foarte mici.

Poloniu poate fi folosit pentru a elimina electricitatea statică în maşini, care este cauzată de procese, cum ar fi rularea de hârtie, sârmă sau foi de metal, deşi alte materiale care emit particule beta sunt mai des folosite în acest scop.

Poloniu este, de asemenea, utilizat în perii pentru îndepărtarea prafului din filme fotografice, deşi poloniu trebuie să fie etanşat cu atenţie pentru a proteja utilizatorul de la contaminare.

Poloniu este, de asemenea, combinat cu beriliu pentru a forma surse de neutroni.

Poloniu-210 este de asemenea prezent în firele de păr de tutun fin, provenind din îngrăşământ folosit fosfor în planta de tutun în creştere. Datorită rarităţii sale, poloniu-210 pentru uz comercial este produsă artificial într-un reactor nuclear.

Peste 1.500 de documente interne aparţinând mai multor companii producătoare de tutun dovedesc faptul că într-o ţigară se găseşte, printre miile de substanţe chimice toxice, şi poloniu 210.Aceasta este o substanţă radioactivă letală. Firmele producătoare au aflat de existenţa poloniului 210 de multă vreme, în urma cercetărilor întreprinse timp de 40 de

POLONIU

ani.Poloniu 210 este un element chimic radioactiv recunoscut că produce cancer la animale. În plus, este responsabil pentru un procent din totalul cazurilor de cancer pulmonar - echivalentul a 11.700 de decese - în fiecare an, numai în Statele Unite.O parte din cele 1.500 de studii arată că poloniul 210 este prezent în frunza de tutun. Companiile producătoare de ţigări au încercat ani la rând să scape de această substanţă prin spălarea frunzelor, dar succesele nu au fost decât parţiale.Poloniu 210 este aceeaşi substanţă cu care a fost otrăvit fostul agent rus Alexander Litvinenko, în 2006.

Planta de tutun are o compozitie chimica complexa. Fumul rezulta prin arderea incompleta a tutunului: arderea este totala numai la capatul aprins al tigaretei unde temperatura atinge 850 grade C. Pe masura ce creste distanta de la portiunea aprinsa a tigaretei, arderea devine incompleta: elementele nocive ale fumului sporesc pe masura ce ne apropiem de portiunea finala ( capatul terminal ).

In urma arderii unei tigari rezulta 2 litri de fum: in timpul arderii tigarii se formeaza cam 4000 de compusi chimici, ca urmare a proceselor fizico-chimice si termodinamice, peste 300 din aceste substante sunt toxice iar mai mult de 40 sunt CANCERIGENE.

Fumul secundar se duce direct in aer de la capatul care arde , are concentratie mai mare decat compusii nocivi din fumul principal inspirat de fumator si anume: de trei ori contine mai multa benzpirena, dedoua ori mai mult gudron si nicotina, de cinci ori mai mult oxid de carbon si de cincizeci de ori mai mult amoniac.Cu toate acestea majoritatea oamenilor ignora riscul reprezentat de fumat.

Ce se află într-o ţigară?

O ţigară conţine peste 4.000 de substanţe chimice, dintre care metale grele şi pesticide toxice.Peste 50 din substanţele prezente într-o ţigară sunt considerate responsabile pentru producerea cancerului.Alte substanţe care compun o ţigară sunt agenţi mutageni capabili să modifice materialul genetic al celulelor vii.Aproximativ jumătate din aceste substanţe chimice se găsesc în mod natural în frunzele de tutun verde, iar cealaltă jumătate este creată prin reacţiile chimice care au loc în timpul

POLONIU

tratării plantei.Alte substanţe sunt introduse în timpul fabricării ţigărilor pentru a face produsul mai aromat sau pentru a-i ameliora calitatea.

Poloniu-210 este un foarte puternic emiţător de particule alfa . Un singur gram de poloniu-210 creează 140 W de energie termică şi este considerată ca fiind o sursă de căldură uşoară pentru termoelectrice pentru nave spaţiale.

Poloniu-210 are un timp de înjumătăţire de 138.39 zile. Cel mai stabil izotop, poloniu-209, are un timp de înjumătăţire de 102 ani. Acesta se dezintegrează în plumb -205 prin dezintegrare alfa.

Pentru a rezuma: reactie nucleara→genereaza caldura →incalzeste apa → genereaza abur →face turbina sa se invarteasca →rotatia turbinei antreneaza un generator→ generatorul converteste miscarea de rotatie in electricitate → Electricitatea este transmisa prin linii de inalta tensiune si distribuita cetatenilor privati si companiilor.

Măsurarea radioactivității

Radioactivitatea se măsoară prin numărul de dezintegrări produse într-o secundă. Unitatea de măsură este unitatea becquerel (bq) prin care se exprimă cantitatea de radiații pe secundă. . Cantitatea maximă admisibilă (nedăunătoare) de radiații pe un an întreg pe care un om, suplimentar față de normal, o poate suporta este de 1 milisievert (0,001 sievert). O doză de radiații nucleare de la 1.000 la 6.000 milisievert provoacă simptome de febră, stare de rău, vomă, cădere de păr. Una dintre cele mai simple soluții, folosite pentru micșorarea dozelor absorbite, pentru cei care lucrează în medii radioactive este învelirea cu ecrane protectoare (din plumb) a aparatelor care utilizează radiații. Este cunoscut faptul că plumbul este un material foarte absorbant de radiații provenite de la materiale sau aparatură care produc asemenea radiații.

Efectele radiatiilor nucleare asupra celulelor vii

Radiatiile de acest tip pot fi devastatoare pentru toate formele de viata de pe pamant. Particulele radioactive sunt periculoase deoarece emit radiatii alfa, beta si gamma, care pot trece prin

POLONIU

pereti, acoperisuri si haine. Acestea pot patrunde in organism prin aer, mancare si apa sau printr-o rana deschisa. Dozele mari de radiatii distrug organele si tesuturile. . Efectele expunerii la un nivel ridicat de radiatii pot determina decesul in mai putin de doua luni, pentru 80% dintre victime.

Cand se intampla acest lucru, radiatiile pot ramane in apropierea punctului de intrare in corp, sau pot ajunge in sange sau in lichidul limfatic. Ele pot deteriora apoi celulele si moleculele de ADN.

La un nivel mic de radiatii, celulele afectate pot fi capabile sa se repare singure si sa le inlocuiasca pe cele care au murit. Insa, la un nivel mare de radiatii, acestea isi pierd abilitatea de a se repara sau reproduce, iar, la un nivel foarte mare, pot muri printr-un proces numit termalizare.

Influenta poloniului-210 asupra sanatatii.

Particule alfa eliberat de poloniu-210 au o putere foarte redusa de penetrare si poate fi oprită cu uşurinţă de către stratul exterior al pielii sau o foaie de hârtie. Este puţin probabil că particulele pot afecta organismul uman prin iradiere directă. Cu toate acestea, puterea de ionizare a particulelor alfa este foarte mare. Dacă poloniu-210 este luată în corpul nostru prin inhalare sau ingestie, particulele alfa eliberat poate deteriora în mod direct organele interne ale corpului. Chiar şi o cantitate mică de admisie poate afecta sănătatea noastră. O doză mare de radiatii alfa acute poate duce la "radiaţii otrăvire" .

"Radiaţiilor otrăvire" este o formă de afectare a tesutului organic din cauza expunerii excesive la radiaţii ionizante. Termenul este folosit în general pentru a se referi la problemele acute cauzate de o doza mare de radiaţii într-o perioadă scurtă de timp. Procesul de ionizare adesea rezultat în modificări chimice din tesut viu, si daune funcţia şi metabolismul celulelor care poate duce la un prejudiciu in organism. Perioada latenta variază pentru diferite tipuri de efecte biologice ale radiaţiilor.Efectul acut poate apărea la câteva ore,câteva zile, dar efectul pe termen lung nu poate apărea după câţiva ani. Organe diferite au sensibilităţi diferite la diferite tipuri de radiaţii ionizante. Aceste simptome patologice sunt diferite.

POLONIU

Doza letala pentru expunerea la radiaţii acute este, în general, de aproximativ 4 Siverts (Sv). Unul Becquecel (Bq) de poloniu-210 produce o doză de radiaţie de 0,51 micro Sivert (Sv) în cazul în care ingerate, şi de 2,5 Sv dacă este inhalat. Deoarece poloniu-210 are o activitate de 1,66 x 10 14 Bq / g, o doza fatala de 4 Sv pot fi cauzate de ingerarea aproximativ 5 x 10 -8 gram sau inhalarea de aproximativ 1 x 10 -8 gram de poloniu-210.

Efectele biologice ale radiațiilor și măsuri de radioprotecție

În urma interacțiunii dintre radiații și organismele vii apar fenomene fizice (ionizări, excitări) care determină fenomene chimice (alterări ale macromoleculelor și a sistemelor enzimatice). Dar cele mai importante efecte se observă la celulele germinale. În urma interacțiunii dintre radiații și celulele germinale se observă o alterare a cromozomilor și a codului genetic - ADN. Gravitatea acestor probleme este amplificată prin transmiterea lor la descendenți chiar și la doze foarte mici. Cantitatea maximă admisibilă (nedăunătoare) de radiații pe un an întreg pe care un om, suplimentar față de normal, o poate suporta este de 1 milisievert (0,001 sievert). O doză de radiații nucleare de la 1.000 la 6.000 milisievert provoacă simptome de febră, stare de rău, vomă, cădere de păr. Una dintre cele mai simple soluții, folosite pentru micșorarea dozelor absorbite, pentru cei care lucrează în medii radioactive este învelirea cu ecrane protectoare (din plumb) a aparatelor care utilizează radiații. Este cunoscut faptul că plumbul este un material foarte absorbant de radiații provenite de la materiale sau aparatură care produc asemenea radiații.

Prin poluare, sau contaminare, radioactiva, se întelege prezenta nedorita sau accidentala, a materialelor radioactive, în interiorul sau la suprafata unor factori de mediu (cum sunt apa, aerul, alimentele) sau în organisme vii situatie în care se depaseste continutul radioactiv natural propriu al produsului respectiv.

Insa cel mai grav accident nuclear care s-a petrecut vreodata a avut loc in anul 1986 la Cernobil, in fosta Uniune Sovietica. Materialul radioactiv eliberat in atmosfera de la aceasta

POLONIU

centrala de energie atomica a fost detectat timp de o saptamana in cea mai mare patre a Europei de Vest. Langa locul accidentului numeroase animale domestice s-au nascut cu malformatii.

Stiati ca:

- 1 gram de Poloniu-210 ar ucide (teoretic) 100 de milioane de oameni?

- doza letala (LD50) este de 50 nanograme Po-210 daca este inghitit sau 10 nanograme daca este inhalat?

- ingestia maxima permisa de 210Po este de 6,3 picograme?

- timpul de injumatatire in organismul uman (biological half-life) este de 30-50 zile?

- ajuns in organism are ca organe tinta ficatul, splina sau plamanul?

- Po-210 se gaseste si in fumul de tigara, fiind inhalat in plamani?

- multi oameni au murit de cancer de plamani datorita emisiei alfa a acestuia (sau a radonului), ajuns in plaman prin fumul de tigara?

- radiatia alfa nu penetreaza hainele, pielea?

- radiatia alfa elibereaza o mare cantitate de energie in celulele vii si cauzeaza serioase distrugeri si moarte celulara?

- Po-210 e folosit la producerea pungilor din plastic, filmelor foto, satelitilor sau armelor nucleare?

- toxicitatea Po-210 este mai mare decat a cianurilor?

- oamenii veniti in contact cu o persoana contaminata cu Po-210 nu vor fi iradiati prin simpla apropiere cu aceasta, ci doar prin ingestia sau inhalarea unor fluide biologice ale persoanei contaminate?

POLONIU

- masurile obisnuite de igiena (spalatul pe maini sau al fructelor/vegetalelor inaintea consumului) sunt suficiente pentru a ne feri de contaminarea cu Po-210?

POLONIU

Bibliografie:

Sanielevici Alexandru - Radioactivitatea, editura Tehnică – București

Cojocaru I., “Surse, procese si produse de poluare”, Editura Junimea, Iasi, 1995

Ionescu A., “Eseuri despre ecologie si apararea naturii”, Editura Ceres, Bucuresti, 1983

Manescu S., “Poluarea mediului si sanatatea”, Editura stiintifica si Enciclopedica, Bucuresti, 1982