Štruktúra atómu polónia. Prečo bolo potrebné polónium? Rádioaktívny izotop polónia

V noci z 22. na 23. novembra 2006 zomrel bývalý dôstojník štátnej bezpečnosti Alexander Litvinenko v University College Hospital v Londýne. Nasledujúci deň Britská zdravotnícka agentúra oznámila, že príčinou smrti bola rádioaktívna kontaminácia polónia. Litvinenkov prípad stále nie je uzavretý, Scotland Yard ho odmieta komentovať. Stále nie je jasné, kto Litvinenka otrávil polóniom. Vyšetrovatelia z Veľkej Británie, Ruska a Nemecka majú v tejto veci svoje vlastné verzie.

Čaj s polóniom

Litvinenkova otrava stále vyvoláva množstvo otáznikov. O tom, že Litvinenko bol otrávený polóniom, niet pochýb – stopy tohto rádioaktívneho prvku sa našli všade, kam pred hospitalizáciou zavítal. Otázkou zostáva, kto je vinný. Existujú tri verzie zločinu:

1. Britský. Podozriví sú Dmitrij Kovtun a Andrej Lugovoi, ktorí konali na základe pokynov FSB (pravdepodobne; spravodajské služby to nekomentujú).
2. ruský. Bola vyvinutá verzia účasti na vražde Leonida Nevzlina.
3. Lugovojova verzia. Litvinenkova smrť podľa neho súvisí s činnosťou britských spravodajských služieb, prípadne ruskej mafie.

Je nepravdepodobné, že by o zavraždeného muža ako bývalého dôstojníka štátnej bezpečnosti zaujímali spravodajské služby. Jeho profil bol organizovaný zločin, nie spravodajstvo - v skutočnosti pracoval vo svojom profile aj v zahraničí.

Záhadou zostal aj pôvod polónia, hoci jeho sekundárne zložky sa dali použiť na určenie miesta a spôsobu jeho výroby.

Obsah článku

POLONIUM– rádioaktívny chemický prvok skupiny VI periodickej tabuľky, analóg telúru. Atómové číslo 84. Nemá stabilné izotopy. Známych je 27 rádioaktívnych izotopov polónia s hmotnostnými číslami od 192 do 218, z ktorých sedem (s hmotnostnými číslami od 210 do 218) sa v prírode vyskytuje vo veľmi malých množstvách ako členovia rádioaktívneho radu urán, tórium a aktínium; zvyšné izotopy sa získavajú umelo. Najdlhšie žijúce izotopy polónia sú umelo vyrobené 209 Po ( t 1/2 = 102 rokov) a 208 Rho ( t 1/2 = 2,9 roka), ako aj 210 Po obsiahnutý v rádium-uránových rudách ( t 1/2 = 138,4 dňa). Obsah 210 Po v zemskej kôre je len 2·10–14 %; 1 tona prírodného uránu obsahuje 0,34 g rádia a zlomok miligramu polónia-210. Najkratší známy izotop polónia je 213 Po ( t 1/2 = 3·10 –7 s). Najľahšie izotopy polónia sú čisté alfa žiariče, zatiaľ čo tie ťažšie súčasne vyžarujú alfa a gama lúče. Niektoré izotopy sa rozpadajú záchytom elektrónov a tie najťažšie tiež vykazujú veľmi slabú beta aktivitu ( cm. RÁDIOAKTIVITA). Rôzne izotopy polónia majú historické názvy prijaté na začiatku 20. storočia, keď boli získané ako výsledok reťazca rozpadov z „rodičovského prvku“: RaF (210 Po), AcC" (211 Po), ThC" ( 212 Po), RaC" (214 Po), AcA (215 Po), ThA (216 Po), RaA (218 Po).

Objav polónia.

Existenciu prvku s poradovým číslom 84 predpovedal D.I. Mendelejev v roku 1889 – nazval ho dvitellurium (v sanskrte „druhý“ telúr) a predpokladal, že jeho atómová hmotnosť sa bude blížiť k 212. Mendelejev to samozrejme nemohol predvídať. tento prvok bude nestabilný. Polónium je prvý rádioaktívny prvok, ktorý v roku 1898 objavili manželia Curieovci pri hľadaní zdroja silnej rádioaktivity v určitých mineráloch ( cm. RÁDIUM). Keď sa ukázalo, že ruda uránovej živice vyžaruje silnejšie ako čistý urán, Marie Curie sa rozhodla z tejto zlúčeniny chemicky izolovať nový rádioaktívny chemický prvok. Predtým boli známe iba dva slabo rádioaktívne chemické prvky - urán a tórium. Curie začal s tradičnou kvalitatívnou chemickou analýzou minerálu podľa štandardnej schémy, ktorú navrhol nemecký analytický chemik K.R. Fresenius (1818–1897) už v roku 1841 a podľa ktorej mnoho generácií študentov už takmer jeden a pol storočia určené katióny pomocou takzvanej „sírovodíkovej metódy“ Na začiatku mala asi 100 g minerálu; potom americkí geológovia dali Pierrovi Curiemu ďalších 500 g. Pri systematickej analýze M. Curie zakaždým testovala jednotlivé frakcie (precipitáty a roztoky) na rádioaktivitu pomocou citlivého elektrometra, ktorý vynašiel jej manžel. Neaktívne frakcie boli vyradené, aktívne frakcie boli ďalej analyzované. Pomohol jej jeden z vedúcich chemickej dielne na Fyzikálnej a priemyselnej chémii Gustav Bemon.

V prvom rade Curie rozpustil minerál v kyseline dusičnej, roztok odparil do sucha, zvyšok rozpustil vo vode a cez roztok nechal prejsť prúdom sírovodíka. V tomto prípade sa vytvorila zrazenina sulfidov kovov; v súlade s Freseniusovou metódou by tento sediment mohol obsahovať nerozpustné sulfidy olova, bizmutu, medi, arzénu, antimónu a množstvo ďalších kovov. Zrazenina bola rádioaktívna, aj keď urán a tórium zostali v roztoku. Čiernu zrazeninu spracovala sulfidom amónnym, aby oddelila arzén a antimón - za týchto podmienok tvoria rozpustné tiosoli, napríklad (NH 4) 3 AsS 4 a (NH 4) 3 SbS 3. Roztok nevykazoval žiadnu rádioaktivitu a bol zlikvidovaný. V sedimente zostali sulfidy olova, bizmutu a medi.

Curie rozpustil časť zrazeniny, ktorá nebola rozpustená v sulfide amónnom v kyseline dusičnej, k roztoku pridal kyselinu sírovú a odparoval na plameni horáka, kým sa neobjavili husté biele pary SO3. Za týchto podmienok sa prchavá kyselina dusičná úplne odstráni a dusičnany kovov sa premenia na sírany. Po ochladení zmesi a pridaní studenej vody zrazenina obsahovala nerozpustný síran olovnatý PbSO 4 - nebola v nej žiadna aktivita. Zrazeninu vyhodila a do prefiltrovaného roztoku pridala silný roztok amoniaku. V tom istom čase opäť padla zrazenina, tentoraz biela; obsahovala zmes zásaditého síranu bizmutitého (BiO) 2 SO 4 a hydroxidu bizmutitého Bi(OH) 3. V roztoku zostal komplexný meďnatý amoniak S04 jasne modrej farby. Biela zrazenina sa na rozdiel od roztoku ukázala ako vysoko rádioaktívna. Keďže olovo a meď už boli oddelené, biela zrazenina obsahovala bizmut a prímes nového prvku.

Curie opäť premenil bielu zrazeninu na tmavohnedý sulfid Bi2S3, vysušil ju a zahrial vo vákuovej ampulke. Sulfid bizmutitý sa nezmenil (je odolný voči teplu a topí sa len pri 685 °C), zo sedimentu sa však uvoľnili výpary, ktoré sa usadili vo forme čierneho filmu na studenej časti ampulky. Film bol rádioaktívny a zrejme obsahoval nový chemický prvok - analóg bizmutu v periodickej tabuľke prvkov. Bolo to polónium - prvý objavený rádioaktívny prvok po uráne a tóriu, zapísaný v periodickej tabuľke (v tom istom roku 1898 bolo objavené rádium, ako aj skupina vzácnych plynov - neón, kryptón a xenón). Ako sa neskôr ukázalo, polónium pri zahrievaní ľahko sublimuje - jeho prchavosť je približne rovnaká ako prchavosť zinku.

Curieovci sa neponáhľali nazvať čierny povlak na skle novým prvkom. Samotná rádioaktivita nestačila. Curieho kolega a priateľ, francúzsky chemik Eugene Anatole Demarsay (1852–1903), špecialista v oblasti spektrálnej analýzy (v roku 1901 objavil európium), skúmal emisné spektrum čierneho povlaku a nenašiel v ňom žiadne nové čiary. čo by mohlo naznačovať prítomnosť nového prvku. Spektrálna analýza je jednou z najcitlivejších metód, ktorá umožňuje detekciu mnohých látok v mikroskopických množstvách okom neviditeľných. V článku publikovanom 18. júla 1898 však Curieovci napísali: „Myslíme si, že látka, ktorú sme izolovali z uránového dechtu, obsahuje zatiaľ neznámy kov, ktorý je vo svojich analytických vlastnostiach analógom bizmutu. Ak sa potvrdí existencia nového kovu, navrhujeme ho nazvať polónium, podľa vlasti jedného z nás“ (lat. Polonia – Poľsko). Toto je jediný prípad, keď nový chemický prvok, ktorý ešte nebol identifikovaný, už dostal názov. Váhové množstvá polónia však nebolo možné získať - v uránovej rude ho bolo príliš málo (neskôr sa polónium získavalo umelo). A nebol to tento prvok, ktorý preslávil Curieovcov, ale rádium

Vlastnosti polónia.

Telúr už čiastočne vykazuje kovové vlastnosti, zatiaľ čo polónium je mäkký strieborno-biely kov. Vďaka silnej rádioaktivite v tme svieti a veľmi sa zahrieva, takže je potrebný nepretržitý odvod tepla. Teplota topenia polónia je 254 ° C (o niečo vyššia ako teplota cínu), bod varu je 962 ° C, preto polónium sublimuje aj pri miernom zahriatí. Hustota polónia je takmer rovnaká ako hustota medi - 9,4 g/cm 3 . V chemickom výskume sa používa iba polónium-210, izotopy s dlhšou životnosťou sa prakticky nepoužívajú, pretože je ťažké ich získať s rovnakými chemickými vlastnosťami.

Chemické vlastnosti kovového polónia sú blízke vlastnostiam jeho najbližšieho analógu telúru, vykazuje oxidačné stavy –2, +2, +4, +6. Polónium na vzduchu pomaly oxiduje (rýchlo pri zahriatí na 250 °C) za vzniku červeného oxidu PoO 2 (po ochladení zožltne v dôsledku preskupenia kryštálovej mriežky). Sírovodík z roztokov polóniových solí vyzráža čierny sírnik PoS.

Silná rádioaktivita polónia ovplyvňuje vlastnosti jeho zlúčenín. Polónium sa teda v zriedenej kyseline chlorovodíkovej pomaly rozpúšťa za vzniku ružových roztokov (farba iónov Po 2+): Po + 2HCl ® PoCl 2 + H 2, vplyvom vlastného žiarenia sa však dichlorid mení na žltý PoCl 4. Zriedená kyselina dusičná pasivuje polónium, zatiaľ čo koncentrovaná kyselina dusičná ho rýchlo rozpúšťa. Polónium je príbuzné nekovom VI. skupiny reakciou s vodíkom za vzniku prchavého hydridu PoH 2 (t.t. -35°C, bp +35°C, ľahko sa rozkladá), reakciou s kovmi (pri zahrievaní) tvorba pevných čiernych polonidov farieb (Na 2 Po, MgPo, CaPo, ZnPo, HgPo, PtPo atď.) a reakcia s roztavenými alkáliami za vzniku polonidov: 3Po + 6NaOH ® 2Na 2 Po + Na 2 PoO 3 + H 2 O. Polónium pri zahrievaní reaguje s chlórom za vzniku svetložltých kryštálov PoCl 4, pričom sa získajú brómovočervené kryštály PoBr 4, s jódom už pri 40 °C polónium reaguje za vzniku čierneho prchavého jodidu PoI 4. Známy je aj biely polóniumtetrafluorid PoF4. Pri zahrievaní sa tetrahalogenidy rozkladajú za vzniku stabilnejších dihalogenidov, napríklad PoCl4® PoCl2 + Cl2. V roztokoch sa polónium vyskytuje vo forme katiónov Po 2+, Po 4+, aniónov PoO 3 2–, PoO 4 2–, ako aj rôznych komplexných iónov, napríklad PoCl 6 2–.

Získanie polónia.

Polónium-210 sa syntetizuje ožiarením prírodného bizmutu (obsahuje len 208 Bi) neutrónmi v jadrových reaktoroch (medziproduktovo vzniká beta-aktívny izotop bizmutu-210): 208 Bi + n ® 210 Bi ® 210 Po + e. Pri ožiarení bizmutu urýchlenými protónmi vzniká polónium-208, oddeľuje sa od bizmutu sublimáciou vo vákuu – ako to urobil M. Curie. U nás metódu izolácie polónia vyvinula Zinaida Vasilievna Ershova (1905–1995). V roku 1937 bola poslaná do Paríža do Radium Institute v laboratóriu M. Curie (v tom čase pod vedením Irène Joliot-Curie). V dôsledku tejto služobnej cesty ju kolegovia začali volať „Ruská madame Curie“. Pod vedeckým vedením Z.V.Ershovej sa v krajine vytvorila stála, ekologicky nezávadná výroba polónia, čo umožnilo realizovať domáci program spúšťania lunárnych roverov, v ktorom sa polónium využívalo ako zdroj tepla.

Izotopy polónia s dlhou životnosťou zatiaľ nenašli významné praktické využitie pre zložitosť ich syntézy. Na ich získanie môžete použiť jadrové reakcie 207 Pb + 4 He ® 208 Po + 3n, 208 Bi + 1 H ® 208 Po + 2n, 208 Bi + 2 D ® 208 Po + 3n, 208 Bi + 2 D ® 208 Po + 2n , kde 4 He sú častice alfa, 1 H sú urýchlené protóny, 2 D sú urýchlené deuteróny (jadrá deutéria).

Použitie polónia.

Polónium-210 vyžaruje alfa lúče s energiou 5,3 MeV, ktoré sa spomaľujú v pevnej hmote, prechádzajú len tisícinami milimetra a odovzdávajú svoju energiu. Jeho životnosť umožňuje použiť polónium ako zdroj energie v jadrových batériách kozmických lodí: na získanie výkonu 1 kW stačí len 7,5 g polónia. V tomto smere prevyšuje ostatné kompaktné „jadrové“ zdroje energie. Takýto zdroj energie fungoval napríklad na Lunochode 2, vyhrieval zariadenie počas dlhej lunárnej noci. Samozrejme, sila energetických zdrojov polónia sa časom znižuje – každé 4,5 mesiaca o polovicu, no izotopy polónia s dlhšou životnosťou sú príliš drahé. Polónium je vhodné použiť aj na štúdium účinkov alfa žiarenia na rôzne látky. Ako žiarič alfa sa polónium zmiešané s berýliom používa na výrobu kompaktných zdrojov neutrónov: 9 Be + 4 He ® 12 C + n. Namiesto berýlia možno v takýchto zdrojoch použiť bór. Inšpektori Medzinárodnej agentúry pre atómovú energiu (MAAE) objavili v roku 2004 program výroby polónia v Iráne. To viedlo k podozreniu, že by sa mohol použiť v zdroji berýlia na „spustenie“ neutrónov jadrovej reťazovej reakcie v uráne, ktorá by viedla k jadrovému výbuchu.

Polónium pri požití možno považovať za jednu z najtoxickejších látok: pre 210 Po je maximálny prípustný obsah vo vzduchu len 40 miliardtín mikrogramu na 1 m 3 vzduchu, t.j. Polónium je 4 biliónkrát toxickejšie ako kyselina kyanovodíková. Poškodenie spôsobujú častice alfa (a v menšej miere aj gama lúče) vyžarované polóniom, ktoré ničia tkanivo a spôsobujú zhubné nádory. Atómy polónia sa môžu tvoriť v ľudských pľúcach v dôsledku rozpadu radónového plynu v nich. Navyše, kovové polónium môže ľahko vytvárať drobné aerosólové častice. Preto sa všetka práca s polóniom vykonáva na diaľku v zapečatených boxoch.

Iľja Leenson

Vedecké aspekty prípadu Litvinenko analyzoval pre TRV-Nauka Dr. chem. vedy, ved Laboratórium rádioizotopového komplexu Ústavu jadrového výskumu Ruskej akadémie vied.

Je možné určiť pôvod polónia pomocou technickej metódy? Teoreticky je to možné, ale prakticky je to veľmi ťažké. Každý jadrový reaktor (v špecifickom kanáli ožarovania) je charakterizovaný vlastným neutrónovým spektrom. Prítomnosť rýchlych neutrónov vedie spolu s polóniom-210 (polčas rozpadu - 138,4 dňa) k tvorbe malých množstiev polónia-209 (polčas rozpadu - 102 rokov, energia alfa častíc - 4,9 MeV) jadrovou reakciou ( n, 2n) z nahromadeného polónia-210, ako aj z ešte menších množstiev polónia-208 (2,9 roka).

Pomocou takýchto „jadrových hodín“ je teda v zásade možné určiť miesto a dátum výroby polónia. Nie je to však ľahké a v určitých prípadoch je to nemožné. To závisí od toho, koľko polónia sa našlo a kde: dôležitý je pomer medzi stabilným olovom-206 vytvoreným z polónia-210 a olovom pozadia, ktorého obsah v prírodnej zmesi izotopov je 24,1 %. Na separáciu izotopov polónia (alebo dlhý expozičný čas na rozpad polónia-210), ako aj kalibračných vzoriek polónia z reaktora, pripravených v rovnakom režime ožarovania, bude potrebný špeciálny separátor hmoty.

Ruské polónium sa vyrába vo Všeruskom výskumnom ústave experimentálnej fyziky v Sarove. Ožarovanie bizmutom na reaktore sa zrejme vykonáva na inom mieste – P/O Mayak v meste Ozyorsk, Čeľabinská oblasť. Spôsob výroby polónia-210 nie je tajný, takže ho možno vyrábať v akomkoľvek inom reaktore, kde je špeciálny kanál na ožarovanie cieľov za účelom získania izotopov. Takéto reaktory sa nachádzajú vo viacerých krajinách sveta. Energetické reaktory na to spravidla nie sú vhodné, hoci niektoré z nich majú kanál na ožarovanie cieľov. Uvádza sa, že viac ako 95% polónia-210 sa vyrába v Rusku.

Existujú aj iné spôsoby výroby polónia, ale v súčasnosti sa prakticky nepoužívajú, pretože sú oveľa menej produktívne a drahšie. Jednou z týchto metód, ktorú použila Marie Curie, je chemická separácia od uránových rúd (polónium-210 je obsiahnuté v rozpadovom reťazci uránu-238). V skutočnosti bolo polónium objavené v roku 1898. Polónium-210 možno získať aj v urýchľovačoch nabitých častíc pomocou jadrových reakcií 208 Pb (A, 2 n) alebo 209 Bi (d, n). Na výrobu polónia-210 sa zároveň nehodí hocijaký urýchľovač. To si vyžaduje alfa časticu alebo deuterónový urýchľovač. Takýchto urýchľovačov nie je na svete veľa. Existujú v Rusku aj vo Veľkej Británii. Pokiaľ však viem, v Británii nebol urýchľovač Amersham dlho nakonfigurovaný pre alfa častice a neustále pracuje výlučne na výrobe lekárskych izotopov na diagnostiku. Na viacerých miestach, ktoré som navštívil v zahraničí, mi kolegovia povedali, že ich zariadenia kontrolovali, či nevyrábajú polónium.

Techsnabexport JSC svojho času predal polónium-210 do Spojeného kráľovstva (spoločnosti Reviss). Bolo to však päť rokov pred smutnými udalosťami a ako mi povedali kolegovia, spoločnosť bola potom veľmi starostlivo kontrolovaná. Produkty obsahujúce polónium sa do Spojeného kráľovstva oficiálne nedodávajú z USA a Ruska. Polónium-210 sa predtým získavalo v Národnom laboratóriu Oak Ridge (USA), ale teraz sa tam nevyrába vo významnom množstve, ale naopak, určité množstvo sa získava z Ruska.

Prevádzka reaktorov aj urýchľovačov je prísne kontrolovaná. Ak sa niekto rozhodne vyrábať polónium nelegálne, s existujúcim kontrolným systémom to možno ľahko odhaliť.

Jadrové fyzikálne vlastnosti

Ako už bolo uvedené, polčas rozpadu polónia je 138,4 dňa. To znamená, že každých 138 dní sa jeho aktivita zníži 2-krát a za dva roky - asi 40-krát. Tento polčas je veľmi vhodný na použitie rádionuklidu ako jedu.

Polónium-210 pri rozpade emituje alfa častice s energiou 5,3 MeV, ktoré majú v pevných látkach krátky dosah. Napríklad hliníková fólia hrubá desiatky mikrónov úplne absorbuje takéto alfa častice. Gama žiarenie, ktoré by mohli byť detekované Geigerovými počítačmi, je extrémne slabé: gama žiarenie s energiou 803 keV je emitované s výťažkom rozpadu iba 0,001%. Polónium-210 má najnižšiu gama konštantu zo všetkých bežných alfa-aktívnych rádionuklidov. Pre amerícium-241 (veľmi používané napríklad v detektoroch dymu) je teda konštanta gama 0,12 a Po je 5·10-5 Rxcm2/hxmCi. V tomto prípade je dávkový koeficient a tým aj rádiotoxicita celkom porovnateľná.

Aj bez ochranného obalu je teda mimoriadne ťažké na diaľku pomocou bežného počítadla odhaliť dostatočné množstvo polónia-210 na otravu, pretože úroveň žiarenia je porovnateľná s prirodzeným pozadím (pozri obr. 2). Polónium-210 je teda veľmi vhodné na tajnú prepravu a nie je potrebné ani používať olovené nádoby. Počas prepravy je však potrebné venovať osobitnú pozornosť tomu, aby nedošlo k odtlakovaniu nádoby (pozri nižšie).
Ryža. 2. Gama žiarenie (dávkový príkon) polónia-210 v závislosti od jeho aktivity a vzdialenosti od detektora (1 mCi - 3,7 × 10 7 Bq) Polónium-210 nie je vôbec vhodné používať na provokácie, pretože je možné ho len detekovať pomocou špeciálneho vybavenia, ktoré sa v bežných prípadoch nepoužíva.

Gama čiaru 803 keV je možné detegovať iba dlhodobým meraním pomocou dobrého gama spektrometra a polovodičový detektor musí byť umiestnený veľmi blízko zdroja. Existujú dôkazy, že takto sa spočiatku zistila zvýšená rádioaktivita v Litvinenkovi, ale najskôr sa žiarenie mylne pripisovalo rádioaktívnemu táliu (táliu-206), ktoré sa získava rozpadom bizmutu-210m (pozri diagram na obr. 1). .

Toto bolo hlásené na internete ešte predtým, ako bolo identifikované polónium. Potom však bola táto verzia uznaná ako chybná, pretože tento izotop bizmutu má príliš dlhý polčas rozpadu a začali uvažovať o možnosti prítomnosti ďalších alfa žiaričov. Potom bol moč analyzovaný na prítomnosť alfa-aktívnych rádionuklidov a bolo zistené polónium, a to vo veľkých množstvách. Domnienka, že britskí experti boli „tipovaní“ na polónium-210 istými provokatérmi, sa mi zdá byť vymazaná. Britskí vedci robili všetko dôsledne a celkom logicky.

Na povrchu možno alfa aktivitu polónia-210 detegovať pomocou alfa počítadla, ktoré sa zvyčajne používa len na špeciálne účely a nie na rutinné testovanie rádioaktívnej kontaminácie. Aby sa však zistilo, že žiarenie sa týka konkrétne polónia-210, je potrebné zložitejšie zariadenie, zvyčajne stacionárne - alfa spektrometer. Aktivita rádovo 1 Bq (dezintegrácie za sekundu) na povrchu sa dá ľahko zistiť. Ak sa zistí alfa aktivita, potom sa uskutoční príprava vzorky (napríklad pomocou chemickej izolácie) a na alfa spektrometri sa deteguje čiara v spektre alfa 5,3 MeV, ktorá charakterizuje tento konkrétny alfa-aktívny rádionuklid.

Chemické vlastnosti

Polónium môže existovať v rôznych chemických formách, ale v tomto prípade sa najpravdepodobnejšie vyskytuje vo forme rozpustných zlúčenín (napríklad dusičnanov, chloridov, síranov), pričom významná časť roztoku môže byť aj v koloidnej forme. Dôležité je, že z neutrálnych a mierne kyslých roztokov sa polónium vo veľkej miere sorbuje na rôznych povrchoch, najmä na kovoch a skle (sorpčné maximum pri pH ~ 5). Je ťažké ho úplne umyť konvenčnými metódami. Nie je preto vôbec prekvapujúce, že bola objavená čajová kanvica a šálka, z ktorej sa polónium konzumovalo.
Ryža. 3. 3D grafika Metropolitnej polície v Londýne, charakterizujúca kontamináciu kanvice, z ktorej bol Litvinenko otrávený. Od zelenej (nízka) po fialovú (vysoká). Zo stránky www.litvinenkoinquiry.org Samotné polónium v ​​mikromnožstvách začína sublimovať až pri teplotách okolo 300 °C. Do prostredia však môže prechádzať aj spolu s parami vody, v ktorej je obsiahnuté, a v procese s spätného rázu jadier.

Polónium pomerne ľahko difunduje do plastov a iných organických látok, zdroje na jeho báze sa vyrábajú s viacvrstvovým povlakom. A ak bola ampulka odtlakovaná, potom je možné pomocou počítadla alfa zistiť aj jej najmenšie stopy.

Polónium je polyvalentný prvok, náchylný na tvorbu rôznych komplexov a môže tvoriť rôzne chemikálie

formulárov. V tomto ohľade sa niektoré z nich šíria v prírodnom prostredí pomerne ľahko. Je preto pochopiteľné, že stopy polónia sa rozšírili a dajú sa použiť na sledovanie zdroja kontaminácie polónia.

Biologická expozícia a radiačná bezpečnosť

Biologické štúdie účinkov polónia na zvieratá sa u nás realizovali najmä v 60. rokoch na Ústave biofyziky v laboratóriu profesora Yu.I. Moskalev, existuje niekoľko publikácií.

Už dlho je známe, že polónium-210 je jedným z najnebezpečnejších rádionuklidov. Úrovne poškodenia ľudí polóniom-210 sú uvedené v tabuľke (údaje z pokusov na zvieratách boli prepočítané na hmotnosť človeka).

Absorpcia tejto látky cez gastrointestinálny trakt sa odhaduje na 5 až 20 %. Cez pľúca je účinnejšie, ale takéto podanie je mimoriadne nepohodlné pri skrytej otrave, pretože môže značne kontaminovať ostatných a účinkujúcich. Len asi 2% denne sa absorbujú cez kožu a toto použitie polónia na otravu je tiež neúčinné.

Polónium je distribuované vo všetkých orgánoch tela, ale, samozrejme, nie celkom rovnomerne. A z tela sa vylučuje akýmikoľvek biologickými látkami: výkalmi, močom, potom... Polčas rozpadu je podľa rôznych zdrojov od 50 do 100 dní. V našej krajine bola hlásená jedna priemyselná havária, ktorá mala za následok smrť osoby 13 dní po expozícii 530 MBq (14 mCi) polónia.

Podľa nepriamych údajov (podľa dopadu) by množstvo polónia zavedeného do Litvinenka mohlo byť (0,2-4)x109 Bq (bek-querels), teda rozpadov za sekundu, hmotnostne 1-25 μg , prakticky neviditeľné množstvo.

Ak by polónium bolo obsiahnuté v šálke čaju, napríklad ~10 9 Bq na 100 g, potom až 0,01 - 0,10 ml mohlo náhodne spadnúť na ľudí sediacich v blízkosti ako kvapky alebo aerosóly, teda až 10 5 -10 6 Bk . To nepredstavuje vážne nebezpečenstvo pre ľudský život, hoci to prekračuje povolené normy znečistenia. Takéto množstvo sa dá ľahko zistiť a deteguje sa aj aktivita rádovo 1 Bq.

V príbehu Litvinenka sa podľa Agentúry na ochranu zdravia stalo toto:

• 120 ľudí bolo pravdepodobne vystavených polóniu, ale dostali dávku nižšiu ako 6 mSv (milisievertov), ​​čo nepredstavuje žiadne zdravotné riziko;
• 17 ľudí dostalo dávku vyššiu ako 6 mSv, ale nie dostatočne významnú na to, aby v blízkej budúcnosti spôsobila nejaké ochorenie; zvýšenie rizika ochorenia v ďalekej budúcnosti je pravdepodobne veľmi malé. Najvyššia dávka však

Ten, ktorý nebol život ohrozujúci, dostala, prirodzene, manželka Alexandra Lit-vinenka Marina, s ktorou bol najviac v kontakte.

Prípustná dávka pre profesionálov pracujúcich s rádioaktivitou v Rusku je 20 mSv/rok. Ročné dávky, ktoré ľudia dostanú z prirodzeného žiarenia na pozadí, sú 1–10 mSv/rok a na niektorých miestach na Zemi je oveľa vyššia a miera úmrtnosti tam nezvýšené. Za potenciálne nebezpečné sa považuje len vystavenie efektívnej dávke vyššej ako 200 mSv v priebehu roka. Tvrdenia, že použitie polónia vytvorilo väčšiu hrozbu pre ostatných, sú teda prehnané.

Tlač nastolila otázku, či sa polónium-210 už predtým používalo ako jedovatá látka a či sa to dá zistiť. Neznáme zostali najmä jedy, ktorými mohli otráviť Yu.Shchekochikhina a pokúsiť sa otráviť A. Politkovskú. Ak bolo v týchto prípadoch prítomné polónium-210, časom sa rozpadlo pod úroveň pozadia. Exhumácia však môže odhaliť polónium-209, ktoré mohlo byť prítomné ako nečistota (pozri vyššie).

Hypotéza, že Jásir Arafat bol otrávený polóniom-210, sa prakticky nepotvrdila. Určitý nadbytok polónia-210 možno vysvetliť prirodzenými príčinami – vdýchnutím radónu-222 počas dlhého pobytu palestínskeho vodcu v bunkri. Polónium-210 je produktom rozpadu radónu. V Arafatovom tele sa našlo zodpovedajúce množstvo olova-210, ktoré je tiež produktom rozpadu radónu.

Aplikácia

Doteraz sa polónium-210 používalo na nasledujúce účely.

1. Vytvoriť autonómne zdroje energie generované v dôsledku rozpadu alfa. Sovietsky Lunochod a niektoré satelity Kozmos boli vybavené takýmito zariadeniami.
2. Ako zdroj neutrónov najmä pre iniciátorov jadrového výbuchu v atómových bombách. Neutróny vznikajú, keď je berýlium ožiarené časticami alfa a iniciujú jadrový výbuch, keď množstvo uránu-235 alebo plutónia-239 dosiahne kritickú hmotnosť. Takéto zdroje sa použili aj na analýzu neutrónovej aktivácie prírodných vzoriek a materiálov.
3. Ako zdroj alfa častíc vo forme aplikátorov na liečbu niektorých kožných ochorení. V súčasnosti sa na takéto účely prakticky nepoužíva, pretože existujú oveľa vhodnejšie rádionuklidy.
4. Ako ionizátor vzduchu v antistatických zariadeniach, ako je Staticmaster, vyrábaný spoločnosťou Calumet v USA. Tieto materiály sa do Spojeného kráľovstva nevyvážajú a na extrakciu polónia-210 potrebného na otravu by sa mnohé z týchto zariadení museli spracovať, čo si vyžaduje rádiochemické laboratórium.

Fotografia vznikla dva dni pred Litvinenkovou smrťou (23. novembra 2006). Zo stránky www.litvinenkoinquiry.org Zistenia týkajúce sa Litvinenkovej smrti

Závery technického charakteru, ktoré môžu mať význam pre objasnenie trestného činu, možno rozdeliť do dvoch skupín: celkom definitívne a tie, ktoré sú veľmi pravdepodobné, no na jednoznačné vyjadrenie je potrebné vyšetrovanie nielen v Spojenom kráľovstve, ale aj v Rusku.

Celkom určite

1. Polónium-210 je jedovatá látka na skryté použitie. Jeho hlavným rozdielom od iných rádioaktívnych látok je náročnosť počiatočnej detekcie. Preto je zbytočné ho používať na provokáciu, na to sú oveľa dostupnejšie a vhodnejšie rádionuklidy.
2. Polónium-210 je látka, ktorá sa dá pohodlne prepravovať skryto v množstve dostatočnom na spôsobenie otravy. Je tiež ľahké ho tajne zaviesť do nápoja človeka. Iné spôsoby podania (napríklad aerosolizácia alebo dermálne podanie) sú menej účinné, nespoľahlivé, zložité a pre otravujúceho veľmi nebezpečné.
3. Náhodná kontaminácia polóniom-210 v dôsledku neopatrnosti je takmer nemožná, pretože takýto stupeň kontaminácie si vyžaduje obrovské množstvo, ktoré môže existovať iba v oblastiach masovej výroby polónia v továrni, a to sa dá ľahko určiť distribúciou polónia na Ľudské telo.
4. Žiadne z vyhlásení, ktoré zverejnili vyšetrovacie orgány Spojeného kráľovstva, neobsahuje žiadne technické rozpory.

Veľmi pravdepodobné, ale vyžaduje si potvrdenie

1. S najväčšou pravdepodobnosťou sa polónium-210 vyrábalo v Rusku. Do Spojeného kráľovstva mohol byť privezený z Ruska alebo USA, kam sa látka oficiálne dodáva. Iné zdroje v zásade nie sú vylúčené, no utajiť takúto produkciu by bolo takmer nemožné. Polónium-210 sa v Spojenom kráľovstve už dlho nevyrába.
2. Odstránenie z antistatických zariadení v USA si vyžaduje špeciálne rádiochemické laboratórium, ktoré je v rámci súčasného amerického kontrolného systému mimoriadne ťažké utajiť. V iných krajinách sa takéto antistatické zariadenia prakticky nepoužívajú.
3. Zistenie pôvodu polónia analýzou je možné len za určitých okolností (dostatočné množstvá a koncentrácie, neprítomnosť olova na pozadí, dostatočná expozícia pred analýzou, prítomnosť špeciálneho separátora hmotnosti a vzoriek na porovnanie). Za priaznivých podmienok je tiež možné zistiť, v akom výrobnom cykle bol získaný.
4. Látka nebola odcudzená. To je mimoriadne náročné na organizáciu s existujúcim riadiacim systémom. Predtým bolo zaznamenaných niekoľko faktov o zmiznutí polónia, ale všetky boli zverejnené, keďže ich odhalenie nepredstavuje veľký problém.

V Londýne zomrel bývalý zamestnanec ruskej FSB Alexander Litvinenko. Príčinou jeho smrti bola pravdepodobne otrava rádioaktívnou látkou polónium-210.

Polónium je prvým prvkom zaradeným do periodickej tabuľky po objavení rádioaktivity. Polónium objavili slávni chemici Pierre a Marie Sklodowska-Curie v roku 1898 (podľa iných zdrojov - v roku 1897). Živel dostal svoje meno z Poľska, rodiska Márie (z latinského Polonia - Poľsko). Maria Sklodowska-Curie dostala za tento objav Nobelovu cenu.

Podľa Argonne National Laboratory\Národné laboratórium Argonne, polónium-210 môže získať iba osoba s prístupom k zariadeniam jadrového výskumu. Polónium sa zvyčajne vyrába ožarovaním bizmutu-209 neutrónovými tokmi (táto technológia bola vyvinutá v roku 1934). Ročne svetové jadrové reaktory vyprodukujú približne 100 g polónia 210. Celkovo je známych 27 izotopov polónia s hmotnostnými číslami od 192 do 218. Polčas rozpadu najdlhšieho izotopu (polónium-209) je 103 rokov. Polčas rozpadu polónia-210, ktoré bolo použité na otravu Litvinenka, je 138 dní a pri tomto procese vzniká veľké množstvo tepla. Gram polónia sa dokáže zahriať až na 500 stupňov Celzia, preto sa vo vesmíre využívalo ako zdroj energie, bol napríklad základom elektrární mnohých satelitov a dokonca aj na slávnej sovietskej výskumnej sonde Lunochod-2, kde polónium umožnilo udržiavať pre vedcov prijateľnú teplotu.spotrebiče teplota. Okrem toho sa polónium používa pri výrobe jadrových zbraní.

Bezpečná dávka polónia-210 pre ľudí je 7 pikogramov (1 pikogram je jedna bilióntina gramu). Doslova zrnko polóniového prachu sa tak môže stať pre človeka osudným. Polónium-210 je jednou z najtoxickejších chemických látok. Nemalo by sa s ním manipulovať holými rukami - inak sa môžete popáliť ožiarením, ale dodržiavanie najjednoduchších bezpečnostných metód vám umožňuje bezpečne pracovať s týmto prvkom. Polónium sa môže prepravovať najmä v sklenených skúmavkách so zabrúsenými viečkami.

Pokyny na prácu s polóniom-210, ktoré publikuje americká vedecká organizácia Health Physics Society, uvádzajú, že v laboratóriu, kde sa polónium používa, nemožno skladovať potraviny, vodu, kozmetiku a pod., a tieto produkty nemožno použiť na ich zamýšľaný účel (t. j. napríklad pitie alebo nanášanie rúžu). Potraviny a nápoje by sa tiež nemali umiestňovať do chladničky alebo na police, kde sa kedysi skladovalo polónium-210 alebo zariadenia (skúmavky a pod.), ktoré s ním boli v kontakte.

Pri požití (napríklad injekciou alebo inhaláciou) polónium-210 ovplyvňuje absolútne všetky orgány. 50-90% polónia-210 sa vylučuje prirodzene. Zvyšných 10-50% preniká do krvi a šíri sa po tele, väčšinou sa usadzuje v slezine, obličkách a pečeni.

Ľudia sú neustále vystavení polóniu (vzniká pri rozpade rozšíreného radónového plynu alebo pri fajčení tabaku pestovaného na poli ošetrenom fosfátovými hnojivami), no v prírodných podmienkach sú tieto dávky nepatrné.

Nie je známe, či sa polónium predtým používalo ako jed. Je však iróniou, že prvou známou obeťou polónia bola Irene Julio-Curie, dcéra objaviteľov polónia. Príčinou jej smrti bola rozbitá kapsula polónia-210. Stalo sa to v laboratóriu, kde Irene neustále pracovala. Jej smrť na rakovinu nastala v roku 1956 - desaťročie po incidente s kapsulou.

V roku 1991 Medzinárodná agentúra pre výskum rakoviny\Medzinárodná agentúra pre výskum rakoviny zverejnila výsledky prvej veľkej štúdie o účinkoch polónia-210 na ľudí. V rámci tejto štúdie sa uskutočnili prieskumy zamestnancov jedného z amerických jadrových zariadení, ktorí tam pracovali v rokoch 1944 až 1972. Bolo poznamenané, že polónium-210 bolo príčinou mnohých prípadov rakoviny pľúc a rakoviny obličiek, a to aj napriek tomu, že spoločnosť prísne dodržiavala bezpečnostné opatrenia. Štúdia poskytla najmä tieto štatistiky: v jadrových zariadeniach pracovalo asi 22,5 tisíc ľudí, približne 9,4 tisíc z nich bolo vystavených žiareniu, z toho 638 ľudí bolo vystavených polóniu-210.

Ďalšie materiály na túto tému

Polónium-210 má veľmi jasnú súvislosť so žiarením. A to nie je márne, pretože je mimoriadne nebezpečný.

História objavovania

Jeho existenciu predpovedal už v roku 1889 Mendelejev, keď vytvoril svoju slávnu periodickú tabuľku. V praxi bol tento prvok s číslom 84 získaný o deväť rokov neskôr vďaka úsiliu manželov Curiesových, ktorí študovali fenomén žiarenia. sa snažila zistiť dôvod silného žiarenia vychádzajúceho z niektorých minerálov, a preto začala pracovať s niekoľkými vzorkami hornín, spracovávať ich všetkými dostupnými spôsobmi, rozdeľovať ich na frakcie a nepotrebné vyhadzovať. Získala tak novú látku, ktorá sa stala analógom bizmutu a tretím objaveným rádioaktívnym prvkom po uráne a tóriu.

Napriek úspešným výsledkom experimentu sa Maria s rozhovorom o svojom náleze neponáhľala. uskutočnené kolegom manželov Curieových, tiež nedali dôvod hovoriť o objave nového prvku. Napriek tomu v správe na stretnutí Parížskej akadémie vied v júli 1898 manželia oznámili údajný príjem látky vykazujúcej vlastnosti kovu a navrhli ju nazvať polónium na počesť Poľska, vlasti Márie. Išlo o prvý a jediný prípad v histórii, keď prvok, ktorý ešte nebol spoľahlivo identifikovaný, už dostal meno. Prvá vzorka sa objavila až v roku 1910.

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Polónium je pomerne mäkký, strieborno-biely kov. Je taký rádioaktívny, že v tme svieti a neustále sa zahrieva. Navyše jeho bod topenia je o niečo vyšší ako u cínu – iba 254 stupňov Celzia. Kov na vzduchu veľmi rýchlo oxiduje. Pri nízkych teplotách vytvára monatomickú jednoduchú kubickú kryštálovú mriežku.

Z hľadiska chemických vlastností je polónium veľmi blízke svojmu analógu telúru. Okrem toho je charakter jeho zlúčenín značne ovplyvnený vysokou úrovňou žiarenia. Takže reakcie zahŕňajúce polónium môžu byť celkom veľkolepé a zaujímavé, aj keď dosť nebezpečné z hľadiska zdravotných výhod.

Izotopy

Celkovo veda v súčasnosti pozná 27 (podľa iných zdrojov - 33) foriem polónia. Žiadny z nich nie je stabilný a všetky sú rádioaktívne. Najťažšie z izotopov (s poradovými číslami od 210 do 218) sa v malom množstve nachádzajú v prírode, zvyšok je možné získať len umelo.

Rádioaktívne polónium-210 je prírodná forma s najdlhšou životnosťou. V malých množstvách sa nachádza v rádium-uránových rudách a vzniká reťazou reakcií, ktoré začínajú U-238 a trvajú približne 4,5 miliardy rokov, pokiaľ ide o polčas rozpadu.

Potvrdenie

1 tona obsahuje izotop polónium-210 v množstve rovnajúcom sa približne 100 mikrogramom. Môžu byť izolované spracovaním priemyselného odpadu, ale na získanie viac či menej významného objemu prvku by bolo potrebné spracovať obrovské množstvo materiálu. Oveľa jednoduchšou a efektívnejšou metódou je syntéza prírodného bizmutu pomocou neutrónového ožarovania v jadrových reaktoroch.

Výsledkom po niekoľkých ďalších procedúrach je polónium-210. Izotopy 208 a 209 možno získať aj ožiarením bizmutu alebo olova zrýchlenými lúčmi častíc alfa, protónov alebo deuterónov.

Rádioaktivita

Polónium-210, podobne ako iné izotopy, je žiarič alfa. Ťažšia skupina vyžaruje aj gama lúče. Napriek tomu, že izotop 210 je zdrojom iba alfa častíc, je dosť nebezpečný, nemalo by sa s ním manipulovať ani sa k nemu približovať na blízko, pretože keď sa zahreje, prejde do aerosólového stavu. Mimoriadne nebezpečné je aj požitie polónia dýchaním alebo jedlom. Preto práca s touto látkou prebieha v špeciálnych zapečatených boxoch. Je zvláštne, že tento prvok bol objavený v tabakových listoch asi pred polstoročím. Doba rozpadu polónia-210 je v porovnaní s inými izotopmi pomerne dlhá, a preto sa môže hromadiť v rastline a následne ešte viac poškodiť zdravie fajčiara. Akékoľvek pokusy extrahovať túto látku z tabaku však boli neúspešné.

Nebezpečenstvo

Keďže polónium-210 vyžaruje iba alfa častice, netreba sa pri dodržaní určitých opatrení obávať práce s ním. Cestovná dĺžka týchto vĺn len zriedka presahuje desať centimetrov a navyše väčšinou nedokážu preniknúť cez pokožku.

Keď sa však dostanú do tela, spôsobia mu veľké škody. Keď sa dostane do krvného obehu, rýchlo sa rozšíri do všetkých tkanív - v priebehu niekoľkých minút je možné jeho prítomnosť zaznamenať vo všetkých orgánoch. Primárne sa vyskytuje v obličkách a pečeni, ale vo všeobecnosti je distribuovaný pomerne rovnomerne, čo môže vysvetliť jeho vysoký celkový škodlivý účinok.

Toxicita polónia je taká veľká, že aj malé dávky spôsobujú chronickú chorobu z ožiarenia a smrť po 6-11 mesiacoch. Hlavné cesty eliminácie z tela sú cez obličky a gastrointestinálny trakt. Existuje závislosť od spôsobu vstupu. Polčas rozpadu sa pohybuje od 30 do 50 dní.

Náhodná otrava polóniom je úplne nemožná. Na získanie dostatočného množstva látky je potrebné mať prístup k jadrovému reaktoru a zámerne umiestniť izotop na obeť. Náročnosť diagnostiky spočíva aj v tom, že v histórii je známych len niekoľko prípadov. Za prvú obeť sa považuje dcéra objaviteľov polónia Irene Joliot-Curie, ktorá počas výskumu v laboratóriu rozbila kapsulu s látkou a o 10 rokov neskôr zomrela. V 21. storočí sa vyskytujú ďalšie dva prípady. Prvým z nich je senzačný prípad Litvinenka, ktorý zomrel v roku 2006, a druhým smrť Jásira Arafata, v ktorého majetku sa našli stopy rádioaktívneho izotopu. Konečná diagnóza sa však nikdy nepotvrdila.

Rozpad

Jeden z izotopov s najdlhšou životnosťou, spolu s 208 a 209, je polónium-210. (teda čas, počas ktorého sa počet rádioaktívnych častíc zníži na polovicu) pre prvé dva roky je 2,9 a 102 rokov a pre druhé 138 dní a 9 hodín. Pokiaľ ide o ostatné izotopy, ich životnosť sa počíta najmä v minútach a hodinách.

Kombinácia rôznych vlastností polónia-210 ho robí najvhodnejším z radu na použitie v rôznych oblastiach života. Keďže je v špeciálnej kovovej škrupine, už nemôže poškodiť zdravie, ale je schopný dať svoju energiu v prospech ľudstva. Takže, na čo sa dnes používa polónium-210?

Moderná aplikácia

Podľa niektorých správ sa asi 95 % produkcie polónia sústreďuje v Rusku, pričom ročne sa syntetizuje približne 100 gramov látky a takmer všetko sa vyváža do Spojených štátov amerických.

Existuje niekoľko oblastí, v ktorých sa polónium-210 používa. V prvom rade sú to kozmické lode. Vďaka svojim kompaktným rozmerom je nepostrádateľný ako vynikajúci zdroj energie a tepla. Hoci sa jeho účinnosť približne každých 5 mesiacov zníži na polovicu, výroba ťažších izotopov je oveľa drahšia.

Okrem toho je polónium v ​​jadrovej fyzike absolútne nevyhnutné. Je široko používaný pri štúdiu účinkov alfa žiarenia na iné látky.

Napokon ďalšou oblasťou použitia je výroba zariadení na odstraňovanie statickej elektriny pre priemyselné aj domáce použitie. Je úžasné, ako sa takýto nebezpečný prvok môže stať takmer kuchynským riadom, keď je uzavretý v spoľahlivom obale.