პოლონიუმი

პოლონიუმი (ქიმიური სიმბოლო — Po) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეექვსე პერიოდის, მეთექვსმეტე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მეექვსე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის, VIა), რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია — 83, ყველაზე დიდი სიცოცხლისუნარიანი იზოტოპის მასური რიცხვია — 209, tდნ — 254 °C, tდუღ — 962 °C, სიმკვრივე — 9.196 გ/სმ3. მოვერცხლისფრო თეთრი ფერის ლითონი. არ გააჩნია სტაბილიური იზოტოპები.
სახელწოდების წარმოშობის ისტორია
ელემენტი აღმოჩენილია 1898 წელს პიერ კიურის და მისი მეუღლის მარია სკლოდოვსკაია-კიურის მიერ. ელემენტს, მარიის სამშობლოს — პოლონეთის საპატივცემულოდ ეწოდა.
1902 წელს გერმანელმა მეცნიერმა ვილჰელმ მარკვალდიმ აღმოაჩინა ახალი ელემენტი. მან ამ ელემენტს რადიოტელური უწოდა. ამის წაკითხვის შემდეგ კიურიმ შეატყობინა, რომ ეს ელემენტი პოლონიუმია და აღმოჩენილილი იქნა მის მიერ ოთხი წლის წინ, მარკვალდი არ დაეთანხმა მას, და აღნიშნა რომ პოლონიუმი და რადიოტელური - სხვადასხვა ელემენტია. მთელი რიგი ექსპერიმენტების შემდეგ კიურებმა დაამტკიცეს, რომ პოლონიუმი და რადიოტელური ფლობენ ერთი და იგივე თვისებებს და აქვთ ერთნაირი ნახევარდაშლის პერიოდი. მარკვალდი იძულებული იყო დათანხმებულიყო.
პოლონიუმის პირველი ნიმუში, რომელიც შეიცავდა ამ ელემენტის 0,1 მგ, გამოყოფილი იყო 1910 წელს.
ბუნებაში
პოლონიუმის რადიონუკლიდები შედიან ბუნებრივი რადიოაქტიური რიგის შემადგენლობაში:
210Po (Т1/2 = 138,376 დღეღამე), 218Po (Т1/2 = 3,10 წთ) და 214Po (Т1/2 = 1,643 წმ) — 238U რიგში;
216Po (Т1/2 = 0,145 წმ) და 212Po (Т1/2 = 2,99 წმ) — Th-ის რიგი;
215Po (Т1/2 = 1,781 წმ) და 211Po(Т1/2 = 0,516 წმ) — 235U რიგში.
ამიტომ პოლონიუმი ყოველთვისაა ურანის და თორიუმის შემცველ მინერალებში. დედამიწის ქერქში მისი გაწონასწორებული შემცველობაა მასის 2%.
თვისებები
პოლონიუმი — რბილი მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის რადიოაქტიური ლითონია.
ლითონური პოლონიუმი სწრაფად იჟანგება ჰაერზე. ცნობილია პოლონიუმის დიოქსიდი (РоО2)x და პოლონიუმის მონოქსიდი РоО. ჰალოგენებთან წარმოქმნის ტეტრაჰალოგენიდებს. მჟავეის ზემოქმედებით გადადის ხსნარში ვარდისფერი კათიონების Ро2+ წარმოქმნით:
პოლონიუმის მარილმჟავაში გახსნისას მაგნიუმთან ერთად წარმოიქმნება პოლონიუმწყალბადი:
რომელიც ოთახის ტემპერატურაზე თხევად მდგომარეობაშია (36,1-დან 35,3 °C-მდე)
ინდიკატორული რაოდენობითაა მიღებული პოლონიუმის მჟავა ოქსიდი (III) РоО3 და პოლონიუმმჟავის მარილები, თავისუფლ მდგომარეობაში არ არსებული — პოლონატები К2РоО4. წარმოქმნის შემდეგი შემადგენლობის ჰალოგენიდებს PoX2, PoX4 და PoX6.
ტელურის მსგავსად პოლონიუმს შეუძლია მთელ რიგ ლითონებთან წარმოქმნას ქიმიური ნაერთები - პოლონიდები.
პოლონიუმი არის ერთადერთი ქიმიური ელემენტი, რომელიც დაბალ ტემპერატურაზე წარმოქმნის ერთატომიან მარტივ კუბურ კრისტალურ მესერს.
იზოტოპები
2006 წლის დასაწყისიდან ცნობილია პოლონიუმის 33 იზოტოპი, მასური რიცხვის 188-დან 220-მდე დიაპაზონში. ამას გარდა ცნობილია 10 მეტასტაბილური აღგზნებული მდგომარეობის პოლონიუმის იზოტოპი. პოლონიუმს სტაბილური იზოტოპები არ გააჩნია. ყველაზე ხანგრძლივ მცხოვრები იზოტოპებია, 209Po და 208Po აქვთ 102 და 2,9 წელი ნახევარდაშლის პერიოდი შესაბამისად. პოლონიუმის ზოგიერთ იზოტოპს, რომელიც შედის ურანის ან თორიუმის რადიაქტიურ რიგში გააჩნიათ საკუთარი სახელები, რომლებიც ძირითადად მოძველებულია:
მიღება
პრაქტიკაში პოლონიუმის ნუკლიდის 210Ро გრამული რაოდენობა სინთეზირდება ხელოვნურად, ლითონური ბისმუტის 209Bi დასხივებით სითბური ნეიტრონებით ბირთვულ რეაქტორებში. მიღებული 210Bi β-დაშლით გარდაიქმნება 210Po. იმავე ბისმუტის იზოტოპის პროტონებით დასხივებით
209Bi + p → 209Po + n
წარმოიქმნება პოლონიუმის ყველაზე ხარგრძლივ მცხოვრები იზოტოპი 209Po.
თხევად ლითონურ თბომატარებლიან რეაქტორებში თბომატარებლად შეიძლება გამოყენებულ იქნას ევტექტიკა ტყვია-ბისმუტი. ასეთი რეაქტორი კერძოდ დამონტაჟებული იქნა საბჭოთა წყალქვეშა ნავზე К-27. რეაქტორის აქტიურ ზონაში ბისმუტი შეიძლება გადავიდეს პოლონიუმში.
პოლონიუმის მიკრორაოდენობას გამოყოფენ ურანის მადნების გადამუშავების ნარჩენებიდან.
ლითონური Po მიიღება სულფიდის PoS ან დიოქსიდის (PoO2)x 500 °C-ზე თერმული დაშლით ვაკუუმში.
პოლონიუმის მსოფლიო წარმოების 98 % რუსეთზე მოდის.
გამოყენება
პოლონიუმ-210 ბერილიუმისა და ბორის შენადნობებში გამოიყენება კომპაქტური და ძალიან მძლავრი ნეიტრონის წყაროებში, რომლებიც პრაქტიკულად არ წარმოქმნიან გამა გამოსხივებას (თუმცა ხანმოკლედ მცხოვრები 210Po: Т1/2 = 138,376 დღეღამე) — პოლონიუმ-210-ის ალფა-ნაწილაკები ბერილიუმისა და ბორის ბირთვებზე ბადებენ ნეიტრონებს (α, n) - რეაქციისას. ესაა ჰერმეტული ლითონური ამპულა, რომელშიც არის პოლონიუმ-210-ით დაფარული კერამიკული აბი (ბორის ან ბერილიუმის კარბიდი ). ასეთი ნეიტრონის წყაროები პორტატიული და მსუბუქია, მთლიანად უვნებელია და ძალიან საიმედოა. მაგალითად, საბჭოთა ნეიტრონების წყარო ВНИ-2 წარმოადგენს თითბერის ამპულას რომლის დიამეტრია ორი და სიმაღლე ოთხი სმ, ყოველ წამს გამოსხივებს 90 მილიონამდე ნეიტრონს.
პოლონიუმი ხშირად გამოიყენებოდა (ზოგჯერ ეხლაც) აირბის იონიზაციისათვის (კერძოდ ჰაერის). უპირველეს ყოვლისა ჰაერის იონიზაცია საჭიროა სტატისტიკურ ელექტროდენთან საბრძოლველად (წარმოებაში, განსაკუთრებულად მგრძნობიარე აპარატურასთან ურთიერთობაში). მაგალითად პრეციზიულ ოპტიკაში მტვერის მოსაცილებელი ფუნჯის დამზადება. აირის იონიზაციის ეფექტი გამოიყენება ასევე - ავტომანქნის აალების სანთლების ელექტროდების შენადნობებში ნაპერწკლის წარმოქმნის ძაბვის შესამცირებლად.
პოლონიუმის გამოყენების სხვა მნიშვნელოვან დარგს წარმოადგენს, მისი გამოყენება შენადნობებში ტყვიასთან იტრიუმთან ან დამოუკიდებლად მძლავრი და მეტად კომპაქტური სითბოს წყაროში ავტონომიურ დანადგარებში კოსმონავტიკაში. აერთი კუბური სანტიმეტრი პოლონიუმ-210 გამოყოფს მიახლოებით სითბოს. ეს სიმძლავრე მეტად დიდია, და მას ადვილად გადაჰყავს პოლონიუმი გამდნარ მდგომარეობაში, ამიტომაც მას შეადნობენ, მაგალითად ტყვიასთან. თუმცა ამ შენადნობებს აქვთ შესამჩნევად ნაკლები ენერგოსიმკვრივე, მაგრამ ეს შენადნობი უფრო მოსახერხებელია უსაფრთხოებითაც და გამოსაყენებლადაც, რადგანაც პოლონიუმ-210 უშვებს მხოლოდ ალფა-ნაწილაკებს, რომელთა გამჭოლი თვისებები და გარბენის სიგრძე მკვრივ ნივთიერებაში მინიმალურია. მაგალითად პროგრამა "ლუნახოდის" თვითმავალ აპარატში მოწყობილობათა განყოფილების გასათბობად გამოიყენებოდა პოლონიუმის გამათბობელი.
პოლონიუმ-210 ლითიუმის მსუბუქ იზოტოპთან (6Li) შენადნობში შეიძლება იმსახუროს ნივთიერებად რომელიც მნიშვნელოვნად შეამცირებს ბირთვული მუხტის კრიტიკულ მასას და ერთგვარი ბირთვული დეტონატორის როლს შეასრულებს. ამას გარდა პოლონიუმისაგან შეიძლება კომპაქტური "ბინძური ბომბის" შექმნა, მისი მალულად ტრანსპორტირება ადვილადაა შესაძლებელი, რადგანაც ის პრაქტიკულად არ ასხივებს გამა-გამოსხივებას . ამიტომაც პოლონიუმი წარმოადგენს სტრატეგიულ ლითონს, საჭიროა რომ ის ინახებოდეს მკაცრი აღრიცხვით, და მისი შენახვას სახელმწიფო უნდა აკონტროლებდეს, ბირთვული ტერორიზმის თავიდან აცილების მიზნით.
ბიოლოგიური როლი
პოლონიუმ-210 ძლიერტოქსიკურია, მისი ნახევარდაშლის პერიოდია 138 დღე და 9 საათია. მისი კუთრი აქტიურობა (166 ტბკ/გ) იმდენად დიდია, რომ, თუმცა ის ასხივებს მხოლოდ ალფა-ნაწილაკებს, მისი ხელით აღება არ შეიძლება, შედეგად იწვევს კანის რადიაციულ-სხივურ დასხივებით დაზიანებას და, შეიძლება მთლიანი ორგანიზმის დასხივებაც გამოიწვიოს: რადგანაც პოლონიუმი საკმაოდ ადვილად ხვდება კანს ქვეშ. ის საშიშია იმ მანძლზეც კი, რომელიც აღემატება ალფა-ნაწილაკის გარბენის სიგრძეს, რადგანაც მისი შენაერთები თვითხურდებიან და გადადიან აეროზოლურ მდგომარეობაში. ზღვრული დასაშვები კონცენტრაცია წყალსაცავებში და სამუშაო ფართების ჰაერში 11,1 ბკ/ლ და 7,41 ბკ/მ³. ამიტომაც პოლონიუმ-210-თან მუშაობენ მხოლოდ ჰერმეტულ ბოქსებში.
პოლონიუმ-210 ბუნებაში მცირე რაოდენობით მდებარეობს და გროვდება თამბაქოში, რომლის შედეგად დიდი ზარალი ადგება თამბაქოს მწევლებს. პოლონიუმის სხვა ბუნებრივი იზოტოპები იშლებიან ძალიან სწრაფად, ამიტომაც ვერ ახერხებენ თამბაქოში დაგროვებას. «თამბაქოს მწარმოებლებმა ეს ელემენტი აღმოაჩინეს ჯერ კიდევ 40 წლის წინ, მისი მოცილების მცდელობები უშედეგოდ დამთავრდა», — აღნიშნულია 2008 წლის სტატიაში, რომელიც ამერიკელი სტენფორდის უნივერსიტეტის და მაიოს კლინიკის მკვლევარებმა გამოაქვეყნეს როჩესტერში.
პოლონიუმით რადიაციულ მოწამლვას თუ რა ზემოქმედება აქვს ადამიანის ორგანიზმზე ზუსტად ცნობილი არ არის, რადგანაც ადამიანზე ცდები არ ჩატარებულა. სპეციალისტების შეფასებით, რომელიც გამოქვეყნებულია მეცნიერულ ჟურნალში Journal of Radiological Protection და ეფუძნება რადიაციული მოწამლვის მათემატიკურ მოდელს, რომელიც შექმნილია ცხოველებზე წარმოებული დაკვირვებების შედეგებზე, პოლონიუმ-210-ის სასიკვდილო დოზა ზრდასრული ადამიანისთვის ფასდება -დან იზოტოპის ადამიანის ფილტვებიდან მოხვედრისას, -მდე ადამიანის ორგანიზმში საკვებგადამამუშავებელი ტრაქტით მოხვედრისას.
უფრო მეტადმცხოვრები პოლონიუმ-208 (ნახევარდაშლის პერიოდია 2,898 წელი) და პოლონიუმ-209-ს (ნახევარდაშლის პერიოდია ) გააჩნიათ რამდენადმე ნაკლები რადიოტოქსიკურობა წონის ერთეულზე, და უკუპროპორციულია ნახევარდაშლის პერიოდისა. სხვა მცირედმცხოვრები პოლონიუმების რადიოტოქსიკურობის შესახებ ცოტარამ არის ცნობილი. ადამიანის ორგანიზმში პოლონიუმი ისევე მოქმედებს როგორც თავისი სხვა ქიმიური ჰომოლოგები, სელენი და ტელური, კონცენტრირდება ღვიძლში, თირკმლებში, ელენთაში და ძვლის ტვინში. ორგანიზმიდან ნახევარგამოყვანის პერიოდია − 30-დან 50 დღემდე, გამოდის ძირითადად თირკმლებით. არის შეტყობინება პოლონიუმის ვირთხის ორგანიზმიდან 2,3-დიმერკაპტოპროპანოლის მეშვეობით წარმატებით გამოყვანის შესახებ — 90 % ცხოველებისა რომლებშიც შეჰყავდათ პოლონიუმ-210-ის სასიკვდილო დოზა (9 ნგ/კგ წონაზე), ცოცხლები დარჩნენ, ეს მაშინ როცა საკონტროლო ჯგუფში ყველა ვირთხა დაიღუპა თვენახევარში.
პოლონიუმ-210-ით მოწამლვის გახმაურებული შემთხვევები
წყალქვეშა ნავის К-27-ის ეკიპაჟის დასხივება ავარიის შედეგად 1968 წელს, რამდენიმე დღის განმავლობაში დაიღუპა რვა ადამიანი.
ალექსანდრე ლიტვინენკოს სიკვდილი 2006 წელს, რომელიც გარდაიცვალა სავარაუდოდ პოლონიუმ-210-ით მოწამლვის შდეგად.
პოლონიუმი იქნა აღმოჩენილი იასირ არაფატის პირად ნივთებში, რომელიც გარდაიცვალა 2004 წელს და ჩატარდა გვამის ექსგუმაცია.
რესურსები ინტერნეტში
პოლონიუმი Webelements-ზე
პოლონიუმი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში
სქოლიო