Полоний - Polonium

Полоний,  84 Po
Polonium.jpg
Полоний
Произношение / P ə л п я ə м / ( pə- LOH -nee-əm )
Аллотропы α, β
Появление серебристый
Массовое число [209]
Полоний в периодической таблице
Водород Гелий
Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон
Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон
Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон
Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебряный Кадмий Индий Банка Сурьма Теллур Йод Ксенон
Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Меркурий (элемент) Таллий Вести Висмут Полоний Астатин Радон
Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Беркелиум Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Бориум Калий Мейтнерий Дармштадтиум Рентгений Копернициум Нихоний Флеровий Московиум Ливерморий Tennessine Оганессон
Те

По

Ур.
висмутполонийастат
Атомный номер ( Z ) 84
Группа группа 16 (халькогены)
Период период 6
Блокировать   p-блок
Электронная конфигурация [ Xe ] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 4
Электронов на оболочку 2, 8, 18, 32, 18, 6
Физические свойства
Фаза на  СТП твердый
Температура плавления 527  К (254 ° С, 489 ° F)
Точка кипения 1235 К (962 ° С, 1764 ° F)
Плотность (около  rt ) альфа: 9,196 г / см 3
бета: 9,398 г / см 3
Теплота плавления ок. 13  кДж / моль
Теплота испарения 102,91 кДж / моль
Молярная теплоемкость 26,4 Дж / (моль · К)
Давление газа
P  (Па) 1 10 100 1 к 10 тыс. 100 тыс.
при  T  (K) (846) 1003 1236
Атомные свойства
Состояния окисления −2 , +2 , +4 , +5, +6 (  амфотерный оксид)
Электроотрицательность Шкала Полинга: 2,0
Энергии ионизации
Радиус атома эмпирический: 168  пм
Ковалентный радиус 140 ± 16 часов
Радиус Ван-дер-Ваальса 197 вечера
Цветные линии в спектральном диапазоне
Спектральные линии полония
Прочие свойства
Естественное явление от разложения
Кристальная структура кубический
Кубическая кристаллическая структура полония

α-Po
Кристальная структура ромбоэдрическая
Ромбоэдрическая кристаллическая структура полония

β-Po
Тепловое расширение 23,5 мкм / (м⋅K) (при 25 ° C)
Теплопроводность 20 Вт / (м⋅K) (?)
Удельное электрическое сопротивление α: 0,40 мкОм · м (при 0 ° C)
Магнитный заказ немагнитный
Количество CAS 7440-08-6
История
Именование после Полонии , латынь для Польши , родины Марии Кюри
Открытие Пьер и Мария Кюри (1898)
Первая изоляция Вилли Марквальд (1902)
Основные изотопы полония
Изотоп Избыток Период полураспада ( t 1/2 ) Режим распада Продукт
208 По син 2.898 года α 204 Пб
β + 208 Би
209 По син 125,2 года α 205 Пб
β + 209 Би
210 По след 138,376 г α 206 Пб
Категория Категория: Полоний
| использованная литература

Полоний - это химический элемент с символом Po и атомным номером 84. Полоний - халькоген . Редкий и очень радиоактивный металл без каких - либо стабильных изотопов , полоний химически подобен селена и теллура , хотя его металлические походит характер , что ее горизонтальных соседей в периодической таблице : таллий , свинец и висмут . Из-за короткого периода полураспада всех его изотопов его естественное появление ограничено крошечными следами мимолетного полония-210 (с периодом полураспада 138 дней) в урановых рудах , поскольку он является предпоследней дочерней природой урана. 238 . Хотя существуют немного более долгоживущие изотопы, их гораздо труднее производить. Сегодня, полоний, как правило , производится в миллиграмм количествах от нейтронного облучения на висмут . Из-за его интенсивной радиоактивности, которая приводит к радиолизу химических связей и радиоактивному самонагреванию, его химический состав исследовался в основном только в следовых количествах.

Полоний был открыт в июле 1898 года Мари и Пьером Кюри , когда он был извлечен из урановой руды настуран и идентифицирован исключительно по его высокой радиоактивности: это был первый элемент, открытый таким образом. Полоний был назван в честь родины Марии Кюри в Польше . Полоний имеет несколько применений, и они связаны с его радиоактивностью: нагреватели в космических зондах , антистатические устройства , источники нейтронов и альфа-частиц , а также яд . Это чрезвычайно опасно для человека.

Характеристики

210 Po - это альфа-излучатель с периодом полураспада 138,4 дня; он распадается непосредственно к его стабильным дочернего изотопа , 206 Pb . Миллиграмм (5  кюри ) 210 По испускает примерно столько же альфа-частиц в секунду, как 5 граммов 226 Ra . Несколько кюри (1 кюри равен 37  гигабеккерелям , 1 Ки = 37 ГБк) из 210 По излучают голубое свечение, которое вызвано ионизацией окружающего воздуха.

Примерно одно из 100000 альфа-излучения вызывает возбуждение в ядре, которое затем приводит к испусканию гамма-излучения с максимальной энергией 803 кэВ.

Твердотельная форма

Альфа-форма твердого полония.

Полоний - это радиоактивный элемент, который существует в двух металлических аллотропах . Альфа-форма - единственный известный пример простой кубической кристаллической структуры в одноатомном базисе в STP с длиной ребра 335,2 пикометра ; бета-форма - ромбоэдрическая . Структура полония охарактеризована методами дифракции рентгеновских лучей и электронов .

210 Po (вместе с 238 Pu ) может легко переноситься по воздуху : если образец нагревается на воздухе до 55 ° C (131 ° F), 50% его испаряется за 45 часов с образованием двухатомных молекул Po 2. , хотя температура плавления полония составляет 254 ° C (489 ° F), а температура кипения - 962 ° C (1764 ° F). Существует несколько гипотез о том, как полоний это делает; одно предположение состоит в том, что небольшие кластеры атомов полония отщепляются в результате альфа-распада.

Химия

Химический состав полония аналогичен химическому составу теллура , хотя он также показывает некоторое сходство со своим соседним висмутом из-за его металлического характера. Полоний легко растворяется в разбавленных кислотах, но слабо растворяется в щелочах . Растворы полония сначала окрашиваются в розовый цвет ионами Po 2+ , но затем быстро становятся желтыми, потому что альфа-излучение полония ионизирует растворитель и превращает Po 2+ в Po 4+ . Поскольку полоний также испускает альфа-частицы после распада, этот процесс сопровождается выделением пузырьков и излучением тепла и света стеклянной посудой из-за поглощенных альфа-частиц; в результате растворы полония летучие и испаряются в течение нескольких дней, если их не запечатать. При pH около 1 ионы полония легко гидролизуются и образуют комплексы с кислотами, такими как щавелевая кислота , лимонная кислота и винная кислота .

Соединения

Полоний не имеет общих соединений, и почти все его соединения созданы синтетическим путем; известно более 50 из них. Самым стабильным классом соединений полония являются полониды , которые получают путем прямой реакции двух элементов. Na 2 Po имеет структуру антифторита , полониды Ca , Ba , Hg , Pb и лантаноиды образуют решетку NaCl, BePo и CdPo имеют структуру вюрцита, а MgPo - структуру арсенида никеля . Большинство полонидов разлагаются при нагревании до примерно 600 ° C, за исключением HgPo, который разлагается при ~ 300 ° C, и полонидов лантаноидов, которые не разлагаются, а плавятся при температурах выше 1000 ° C. Например, PrPo плавится при 1250 ° C, а TmPo при 2200 ° C. PbPo - одно из очень немногих природных соединений полония, поскольку альфа- полоний распадается с образованием свинца .

Гидрид полония ( PoH
2
) представляет собой летучую жидкость, склонную к диссоциации при комнатной температуре; он термически нестабилен. Вода - единственный другой известный халькогенид водорода, который является жидкостью при комнатной температуре; однако это происходит из-за водородных связей. Три оксида, PoO , PoO 2 и PoO 3 , являются продуктами окисления полония.

Известны галогениды структуры PoX 2 , PoX 4 и PoF 6 . Они растворимы в соответствующих галогенидах водорода, например, PoCl X в HCl, PoBr X в HBr и PoI 4 в HI. Дигалогениды полония образуются путем прямой реакции элементов или восстановления PoCl 4 с помощью SO 2 и с PoBr 4 с помощью H 2 S при комнатной температуре. Тетрагалогениды можно получить реакцией диоксида полония с HCl, HBr или HI.

Другие соединения полония включают полонит калия в виде полонита , полоната , ацетата , бромата , карбоната , цитрата , хромата , цианида, формиата , (II) и (IV) гидроксидов, нитрата , селената , селенита , моносульфида, сульфата , дисульфата и сульфита .

Известен ограниченный химический состав полонияорганических соединений , в основном ограниченный диалкил- и диарилполонидами (R 2 Po), галогенидами триарилполония (Ar 3 PoX) и дигалогенидами диарилполония (Ar 2 PoX 2 ). Полоний также образует растворимые соединения с некоторыми хелатирующими агентами , такими как 2,3-бутандиол и тиомочевина .

Соединения полония
Формула Цвет т.пл. (° C)
Температура сублимации . (° C)
Симметрия Символ Пирсона Космическая группа Нет а (после полудня) б (пп) c (pm) Z ρ (г / см 3 ) ссылка
PoO чернить
PoO 2 бледно-желтый 500 (разл.) 885 fcc cF12 FM 3 м 225 563,7 563,7 563,7 4 8,94
PoH 2 -35,5
PoCl 2 темно-рубиново-красный 355 130 ромбический oP3 Пммм 47 367 435 450 1 6,47
PoBr 2 пурпурно-коричневый 270 (реш.)
PoCl 4 желтый 300 200 моноклинический
PoBr 4 красный 330 (разл.) fcc cF100 FM 3 м 225 560 560 560 4
ЛПИ 4 чернить

Изотопы

Полоний имеет 42 известных изотопа, каждый из которых радиоактивен . У них атомные массы от 186 до 227 u . 210 Po (период полураспада 138,376 дней) является наиболее широко доступным и производится путем захвата нейтронов природным висмутом . Долгоживущий 209 Po (период полураспада125,2 ± 3,3 года, самый долгоживущий из всех изотопов полония) и 208 Po (период полураспада 2,9 года) могут быть получены в результате бомбардировки свинца или висмута альфа-, протонами или дейтронами в циклотроне .

История

Предварительно названный « радием F », полоний был открыт Мари и Пьером Кюри в июле 1898 года и назван в честь родины Марии Кюри в Польше ( латинское : Polonia ). Польша в то время находилась под разделом России , Германии и Австро-Венгрии и не существовала как независимая страна. Кюри надеялась, что наименование элемента в честь ее родины раскроет ее отсутствие независимости. Полоний может быть первым элементом, названным, чтобы высветить политическую полемику.

Этот элемент был первым, обнаруженным Кюри, когда они исследовали причину радиоактивности урановой обманки . Пичбленда после удаления радиоактивных элементов урана и тория была более радиоактивной, чем уран и торий вместе взятые. Это побудило Кюри искать дополнительные радиоактивные элементы. Впервые они выделили полоний из урана в июле 1898 года, а пять месяцев спустя также выделили радий . Немецкий ученый Вилли Марквальд успешно выделил 3 миллиграмма полония в 1902 году, хотя в то время он считал, что это новый элемент, который он назвал «радиотеллуром», и только в 1905 году было продемонстрировано, что он такой же, как полоний. .

В Соединенных Штатах, полоний был произведен как часть Манхэттенского проекта «с проектом Dayton во время Второй мировой войны . Полоний и бериллий были ключевыми ингредиентами инициатора « Urchin » в центре сферической ямы бомбы . «Urchin» инициировал ядерную цепную реакцию в момент наступления критичности, чтобы гарантировать, что оружие не выдохнется . «Urchin» использовался в раннем оружии США; в последующем американском оружии для той же цели использовался импульсный нейтронный генератор.

Большая часть основ физики полония была засекречена до послевоенного времени. Тот факт, что он использовался в качестве инициатора, был засекречен до 1960-х годов.

Комиссия по атомной энергии и Манхэттенский проект финансировали эксперименты на людях с использованием полония на пяти человек в Университете Рочестера в период с 1943 по 1947 год. Людям вводили от 9 до 22 микрокюри (330 и 810  кБк ) полония для изучения его выделения .

Возникновение и производство

Полоний - очень редкий элемент в природе из-за короткого периода полураспада всех его изотопов. Семь изотопов происходят в следах , как продукты распада : 210 Po, 214 Po и 218 Ро происходит в цепочке распада из 238 U ; 211 Po и 215 Po входят в цепочку распада 235 U ; 212 Po и 216 Po входят в цепь распада 232 Th . Из них 210 Po - единственный изотоп с периодом полураспада более 3 минут.

Полоний содержится в урановых рудах в количестве около 0,1 мг на метрическую тонну (1 часть из 10 10 ), что составляет примерно 0,2% от содержания радия. Количества в земной коре не вредны. Полоний был обнаружен в табачном дыме от листьев табака, выращенных с использованием фосфорных удобрений.

Поскольку он присутствует в небольших концентрациях, выделение полония из природных источников является утомительным процессом. Самая большая партия из когда-либо извлеченных элементов, выполненная в первой половине 20-го века, содержала всего 40 Ки (1,5 ТБк) (9 мг) полония-210 и была получена путем переработки 37 тонн остатков от производства радия. Полоний в настоящее время обычно получают путем облучения висмута нейтронами или протонами высоких энергий.

В 1934 году, эксперимент показал , что , когда естественный 209 Bi бомбардировке нейтронами , 210 Bi создается, который затем распадается до 210 Po с помощью бета-минус распада. Окончательная очистка проводится пирохимическим методом с последующей жидкостно-жидкостной экстракцией. Полоний теперь можно производить в миллиграммах с помощью этой процедуры, в которой используются высокие потоки нейтронов, обнаруживаемые в ядерных реакторах . Ежегодно производится всего около 100 граммов, практически все в России, что делает полоний чрезвычайно редким.

Этот процесс может привести к проблемам в свинцово-висмутового сплава на основе жидкометаллическим теплоносителем ядерных реакторов , таких как те , которые используются в ВМФ СССР «с K-27 . В этих реакторах должны быть приняты меры для предотвращения нежелательной возможности выделения 210 Po из теплоносителя.

Более долгоживущие изотопы полония, 208 Po и 209 Po, могут быть образованы путем бомбардировки висмута протонами или дейтронами с использованием циклотрона . Другие более нейтронодефицитные и более нестабильные изотопы могут быть образованы при облучении платины ядрами углерода .

Приложения

Источники альфа-частиц на основе полония были произведены в бывшем Советском Союзе . Такие источники применялись для измерения толщины промышленных покрытий по затуханию альфа-излучения.

Из-за интенсивного альфа-излучения образец 210 Po в один грамм самопроизвольно нагревается до температуры выше 500 ° C (932 ° F), генерируя около 140 Вт энергии. Поэтому 210 Po используется в качестве атомного источника тепла для питания радиоизотопных термоэлектрических генераторов через термоэлектрические материалы. Так , например, 210 Po источники тепла были использованы в Луноходе 1 (1970) и Луноход 2 (1973) Moon вездеходах , чтобы держать их внутренние компоненты тепла во время лунных ночей, а также Космос 84 и 90 спутников (1965).

Альфа-частицы, испускаемые полонием, могут быть преобразованы в нейтроны с использованием оксида бериллия со скоростью 93 нейтрона на миллион альфа-частиц. Таким образом, смеси или сплавы Po-BeO используются в качестве источника нейтронов , например, в нейтронном триггере или инициаторе для ядерного оружия и для инспекций нефтяных скважин. В Советском Союзе ежегодно использовалось около 1500 источников этого типа с индивидуальной активностью 1850 Ки (68 ТБк).

Полоний также входил в состав щеток или более сложных инструментов, устраняющих статические заряды на фотопластинках, текстильных фабриках, бумажных рулонах, листовых пластиках и на подложках (например, автомобилях) до нанесения покрытий. Альфа-частицы, испускаемые полонием, ионизируют молекулы воздуха, которые нейтрализуют заряды на близлежащих поверхностях. Некоторые антистатические щетки содержат до 500 микрокюри (20 МБк) 210 Po в качестве источника заряженных частиц для нейтрализации статического электричества. В США устройства с не более 500 мкКи (19 МБк) (запечатанных) 210 Po на единицу могут быть куплены в любом количестве по «генеральной лицензии», что означает, что покупатель не должен регистрироваться какими-либо властями. Полоний необходимо заменять в этих устройствах почти каждый год из-за его короткого периода полураспада; он также очень радиоактивен и поэтому в основном заменен менее опасными источниками бета-частиц .

Небольшие количества 210 Po иногда используются в лаборатории и в учебных целях - обычно порядка 4–40 кБк (0,11–1,08 мкКи) в виде закрытых источников, с полонием, нанесенным на подложку или в смолу. или полимерная матрица - часто освобождаются от лицензирования NRC и аналогичными органами, поскольку не считаются опасными. Небольшие количества 210 Po производятся для продажи населению в Соединенных Штатах в качестве «игольчатых источников» для лабораторных экспериментов, и их продают в розницу научные компании-поставщики. Полоний представляет собой слой гальванического покрытия, который, в свою очередь, покрыт таким материалом, как золото, которое позволяет проходить альфа-излучению (используемому в таких экспериментах, как камеры Вильсона), предотвращая высвобождение полония и представляющее опасность отравления. По данным United Nuclear , они обычно продают от четырех до восьми таких источников в год.

Полониевые свечи зажигания продавались Firestone с 1940 по 1953 год. Хотя количество излучения от свечей было незначительным и не представляло угрозы для потребителя, преимущества таких свечей быстро уменьшились примерно через месяц из-за короткого периода полураспада полония и из-за того, что Накопление на проводниках будет блокировать излучение, что улучшит работу двигателя. (Предпосылка, лежащая в основе полониевой свечи зажигания, а также прототипа радиевой свечи Альфреда Мэтью Хаббарда, которая предшествовала ей, заключалась в том, что излучение улучшит ионизацию топлива в цилиндре и, таким образом, позволит двигателю работать быстрее и эффективнее.)

Биология и токсичность

Обзор

Полоний может быть опасным и не играет биологической роли. По массе полоний-210 примерно в 250 000 раз более токсичен, чем цианистый водород ( LD 50 для 210 Po составляет менее 1 микрограмма для среднего взрослого человека (см. Ниже) по сравнению с примерно 250 миллиграммами для цианистого водорода). Основная опасность заключается в его высокой радиоактивности (как альфа-излучатель), что затрудняет безопасное обращение с ним. Даже в микрограммах обращение с 210 Po чрезвычайно опасно, требуя специального оборудования ( перчаточный ящик альфа -фильтра с отрицательным давлением, оборудованного высокопроизводительными фильтрами), надлежащего контроля и строгих процедур обращения, чтобы избежать любого загрязнения. Альфа-частицы, испускаемые полонием, легко повреждают органические ткани при проглатывании, вдыхании или абсорбции полония, хотя они не проникают через эпидермис и, следовательно, не опасны, пока альфа-частицы остаются вне тела. Ношение химически стойких и неповрежденных перчаток является обязательной мерой во избежание чрескожной диффузии полония непосредственно через кожу . Полоний, доставленный в концентрированной азотной кислоте, может легко диффундировать через неподходящие перчатки (например, латексные перчатки ), или кислота может повредить перчатки.

Полоний не обладает токсичными химическими свойствами.

Сообщалось, что некоторые микробы могут метилировать полоний под действием метилкобаламина . Это похоже на то, как ртуть , селен и теллур метилируются в живых организмах с образованием металлоорганических соединений. Исследования метаболизма полония-210 у крыс показали, что только от 0,002 до 0,009% попавшего внутрь полония-210 выделяется в виде летучего полония-210.

Острые эффекты

Средняя летальная доза (ЛД 50 ) для острого облучения составляет около 4,5  Sv . Ожидаемая эффективная доза эквивалентна 210 Ро 0,51 мкЗв / Бк при попадании в организм, и 2,5 мкЗв / Бк при вдыхании. Смертельная доза 4,5 Зв может быть вызвана приемом внутрь 8,8 МБк (240 мкКи), примерно 50  нанограмм (нг) или вдыханием 1,8 МБк (49 мкКи), примерно 10 нг. Таким образом, один грамм 210 Po может теоретически отравить 20 миллионов человек, из которых 10 миллионов погибнут. Фактическая токсичность 210 Po ниже этих оценок, поскольку радиационное облучение, которое распространяется на несколько недель ( биологический период полураспада полония у человека составляет от 30 до 50 дней), несколько менее опасен, чем мгновенная доза. Было подсчитано , что средняя летальная доза от 210 Po 15 megabecquerels (0,41 мКи), или 0.089 микрограмм (мкг), все еще крайне малое количество. Для сравнения, одна крупинка поваренной соли составляет примерно 0,06 мг = 60 мкг.

Долгосрочные (хронические) эффекты

Помимо острых эффектов, облучение (как внутреннее, так и внешнее) несет в себе долгосрочный риск смерти от рака в размере 5–10% на Зв. Население в целом подвергается воздействию небольших количеств полония как дочернего радона в воздухе помещений; считается, что изотопы 214 Po и 218 Po являются причиной большинства из примерно 15 000–22 000 смертей от рака легких в США каждый год, которые были приписаны радону в помещениях. Табакокурение вызывает дополнительное воздействие полония.

Нормативные пределы воздействия и обращение

Максимально допустимая нагрузка на организм при проглатывании 210 Po составляет всего 1,1 кБк (30 нКи), что эквивалентно частице с массой всего 6,8 пикограмм. Максимально допустимая концентрация аэрозольного 210 Po на рабочем месте составляет около 10 Бк / м 3 (3 × 10 −10  мкКи / см 3 ). Органами-мишенями для полония у человека являются селезенка и печень . Поскольку селезенка (150 г) и печень (от 1,3 до 3 кг) намного меньше, чем остальная часть тела, если полоний сконцентрирован в этих жизненно важных органах, это большая угроза для жизни, чем доза, которая будет понесена. (в среднем) всем телом, если он был распределен по всему телу равномерно, так же, как цезий или тритий (как T 2 O).

210 Po широко используется в промышленности и легко доступен без каких-либо нормативных требований или ограничений. В США в 2007 году была внедрена система отслеживания, управляемая Комиссией по ядерному регулированию, для регистрации закупок полония-210 на сумму более 16 кюри (590 ГБк) (достаточно для получения 5000 смертельных доз). Сообщается, что МАГАТЭ «рассматривает возможность ужесточения правил ... Ходят слухи, что оно может ужесточить требования к отчетности по полонию в 10 раз, до 1,6 кюри (59 ГБк)». По состоянию на 2013 год, это все еще единственный доступный побочный продукт с альфа-излучением в виде количества, освобожденного от контроля NRC, которое может храниться без лицензии на радиоактивный материал.

С полонием и его соединениями следует обращаться в перчаточном ящике , который дополнительно заключен в другой ящик, в котором поддерживается немного более высокое давление, чем в перчаточном ящике, чтобы предотвратить утечку радиоактивных материалов. Перчатки из натурального каучука не обеспечивают достаточной защиты от излучения полония; необходимы хирургические перчатки. Неопреновые перчатки лучше защищают от излучения полония, чем натуральный каучук.

Случаи отравления

Несмотря на очень опасные свойства элемента, обстоятельства, при которых может произойти отравление полонием, редки. Его чрезвычайная редкость по своей природе, короткие периоды полураспада всех его изотопов, специализированные средства и оборудование, необходимые для получения любого значительного количества, а также меры предосторожности против лабораторных аварий - все это делает случаи вредного воздействия маловероятными. Таким образом, подтверждено лишь несколько случаев радиационного отравления, связанного с воздействием полония.

20 век

В ответ на опасения по поводу риска профессионального воздействия полония, в период с 1944 по 1947 год пяти добровольцам в Университете Рочестера вводили количества 210 Po, чтобы изучить его биологическое поведение. Эти исследования финансировались Манхэттенским проектом и AEC. Участвовали четыре мужчины и женщина, все страдали неизлечимыми формами рака и в возрасте от тридцати до сорока лет; все были выбраны потому, что экспериментаторам нужны были испытуемые, которые не подвергались воздействию полония ни в результате работы, ни в результате несчастного случая. 210 Po вводили четырем госпитализированным пациентам и перорально давали пятому. Ни один из вводимых доз (все не в пределах от 0.17-0.30 мкм Ci кг -1 ) приближался смертельных количеств.

Первая задокументированная смерть непосредственно в результате отравления полонием произошла в Советском Союзе 10 июля 1954 года. Неизвестный 41-летний мужчина поступил на лечение 29 июня с сильной рвотой и лихорадкой; накануне он проработал пять часов в зоне, в которой, в то время как он не знал, давление в капсуле, содержащей 210 Po, было сброшено, и она начала рассеиваться в виде аэрозоля. За этот период его общее поступление в атмосферу 210 Po было оценено примерно в 0,11 ГБк (почти в 25 раз больше предполагаемой ЛД 50 при вдыхании, составляющей 4,5 МБк). Несмотря на лечение, его состояние продолжало ухудшаться, и смерть наступила через 13 дней после воздействия.

Также было высказано предположение, что смерть Ирен Жолио-Кюри в 1956 году от лейкемии была вызвана радиационным действием полония. Она была случайно обнажена в 1946 году, когда запечатанная капсула элемента взорвалась на ее лабораторном столе.

Кроме того, несколько смертей в Израиле в 1957–1969 годах якобы были вызваны воздействием 210 Po. Утечка была обнаружена в лаборатории института Вейцмана в 1957 году. Следы 210 Po были обнаружены на руках профессора Дрора Сада, физика, исследовавшего радиоактивные материалы. Медицинские анализы не показали никакого вреда, но костный мозг не исследовали. Садех, один из его учеников, и двое его коллег умерли от различных видов рака в течение следующих нескольких лет. Проблема расследовалась тайно, но официального признания связи между утечкой и смертью не было.

21-го века

Причина смерти 2006 от Александра Литвиненко , бывшего русский ФСБ агента , который перешел в Соединенном Королевство в 2001 году, была идентифицирована быть отравление с летальной дозой 210 Po; Впоследствии было установлено, что 210 По, вероятно, преднамеренно вводили ему два бывших российских агента безопасности, Андрей Луговой и Дмитрий Ковтун . Таким образом, смерть Литвиненко была первым (и на сегодняшний день единственным) подтвержденным случаем, когда крайняя токсичность полония была использована со злым умыслом.

В 2011 году появилось обвинение в том, что смерть палестинского лидера Ясира Арафата , скончавшегося 11 ноября 2004 года по неустановленным причинам, также стала результатом умышленного отравления полонием, а в июле 2012 года в одежде и личных вещах Арафата были обнаружены аномально высокие концентрации 210 Po. вещи из Института радиофизики в Лозанне, Швейцария . Однако представитель Института подчеркнул, что, несмотря на эти тесты, медицинские заключения Арафата не соответствовали отравлению 210 Po, а научный журналист Дебора Блум предположила, что, скорее всего, виноват табачный дым, поскольку и Арафат, и многие его коллеги были заядлыми курильщиками; Последующие испытания французской и российской групп показали, что повышенный уровень 210 Po не был результатом преднамеренного отравления и не стал причиной смерти Арафата.

Уход

Было высказано предположение, что хелатирующие агенты , такие как British Anti-Lewisite ( димеркапрол ), могут использоваться для обеззараживания людей. В одном эксперименте крысам давали смертельную дозу 210 Po (1,45 МБк / кг) (8,7 нг / кг) ; все необработанные крысы умерли через 44 дня, но 90% крыс, получавших хелатирующий агент HOEtTTC, остались живы в течение 5 месяцев.

Обнаружение в биологических образцах

Полоний-210 может быть количественно определен в биологических образцах с помощью спектрометрии альфа-частиц, чтобы подтвердить диагноз отравления у госпитализированных пациентов или предоставить доказательства в судебно-медицинском расследовании смерти. Базовая экскреция полония-210 с мочой у здоровых людей из-за обычного воздействия источников окружающей среды обычно находится в диапазоне 5-15 мБк / день. Уровни, превышающие 30 мБк / день, указывают на чрезмерное воздействие радионуклида.

Встречаемость у человека и биосферы

Полоний-210 широко распространен в биосфере , в том числе в тканях человека, из-за его положения в цепи распада урана-238 . Природный уран-238 в земной коре распадается через ряд твердых радиоактивных промежуточных продуктов, включая радий-226, до радиоактивного благородного газа радона-222 , часть которого в течение 3,8-дневного периода полураспада диффундирует в атмосферу. Там он распадается еще на несколько этапов до полония-210, большая часть которого в течение 138-дневного периода полураспада смывается обратно на поверхность Земли, попадая в биосферу, прежде чем окончательно распасться до стабильного свинца-206 .

Еще в 1920-х годах французский биолог Антуан Лакассань  [ фр ] , используя полоний, предоставленный его коллегой Мари Кюри , показал, что этот элемент имеет специфический характер поглощения тканями кролика с высокими концентрациями, особенно в печени , почках и семенниках . Более свежие данные свидетельствуют о том, что такое поведение является результатом замещения полонием родственной ему серы, также входящей в группу 16 Периодической таблицы, в серосодержащих аминокислотах или родственных молекулах, и что аналогичные закономерности распределения наблюдаются в тканях человека. Полоний действительно является элементом, который естественным образом присутствует у всех людей и вносит заметный вклад в естественную фоновую дозу, с широкими географическими и культурными вариациями, и особенно высокими уровнями, например, у жителей Арктики.

Табак

Содержащийся в табаке полоний-210 является причиной многих случаев рака легких во всем мире. Большая часть этого полония получена из свинца-210, который попадает на листья табака из атмосферы; Свинец-210 является продуктом газообразного радона-222 , большая часть которого, по-видимому, возникает в результате распада радия-226 из удобрений, внесенных в табачные почвы.

Присутствие полония в табачном дыме известно с начала 1960-х годов. Некоторые из крупнейших табачных фирм мира безрезультатно изучали способы удаления этого вещества в течение 40 лет. Результаты никогда не публиковались.

Еда

Полоний содержится в пищевой цепи, особенно в морепродуктах.

Смотрите также

использованная литература

Библиография

внешние ссылки