Полоний применение. Полоний: история открытия элемента. А полоний был неизвестен

Александр Литвиненко, бывший сотрудник ФСБ России, умер в Лондоне. Предположительно, причиной его гибели стало отравление радиоактивным веществом полоний- 210.

Полоний - первый элемент, вписанный в таблицу Менделеева после открытия радиоактивности. Полоний был открыт известными химиками Пьером и Марией Склодовской-Кюри в 1898 (по другим данным - в 1897) году. Элемент получил свое название от Польши - родины Марии (от латинского Polonia - Польша). Мария Склодовская -Кюри получила за это открытие Нобелевскую премию.

По данным Аргоннской Национальной Лаборатории\ Argonne National Laboratory, полоний-210 может получить лишь человек, имеющий доступ к предприятиям, занимающимся ядерными исследованиями. Полоний обычно получают путем облучения висмута-209 потоками нейтронов (эта технология была разработана в 1934 году). Ежегодно ядерные реакторы мира производят примерно 100 г полония- 210. Всего известно 27 изотопов полония с массовыми числами от 192 до 218. Период полураспада самого долгоживущего изотопа (полоний - 209) составляет 103 года. Период полураспада полония-210, которым был отравлен Литвиненко, составляет 138 суток, во время этого процесса производится большое количество тепла. Грамм полония способен нагреться до 500 градусов по шкале Цельсия, поэтому его использовали в космосе в качестве источника энергии, например, он был основой энергетических установок многих спутников и даже на прославленном советском исследовательском зонде "Луноход-2", где полоний позволял поддерживать приемлемую для научных приборов температуру. Кроме этого, полоний применяется при изготовлении ядерного оружия.

Безопасная для человека доза полония-210 составляет 7 пикограмм (1 пикограмм - одна триллионная грамма). Таким образом, буквально пылинка полония способна стать смертельной для человека. Полоний-210 - одна из наиболее ядовитых химических субстанций. Его нельзя брать голыми руками - иначе возможно получить лучевой ожог, однако соблюдение простейших методов безопасности позволяет спокойно работать с этим элементом. В частности, полоний можно перевозить в стеклянных пробирках с притертыми крышками.

В инструкциях по работе с полонием-210, которые публикует американская научная организация Health Physics Society, указано, что в лаборатории, где используется полоний, нельзя хранить пищу, воду, косметику и пр., а также использовать эти продукты по прямому назначению (то есть, например, пить или красить губы). Пищевые продукты и напитки также запрещается ставить в холодильник или на полки, где некогда хранился полоний-210 или приборы (пробирки и пр.), находившиеся в контакте с ним.

При попадании внутрь организма (например, в результате инъекции или ингаляции) полоний-210 поражает абсолютно все органы. 50- 90% полония-210 выводится естественным путем. Оставшиеся 10-50% проникают в кровь и разносятся по всему телу, в большинстве оседая в селезенке, почках и печени.

Человек постоянно сталкивается с полонием (он образуется при распаде широко распространенного газа радона или при курении табака, выращенного на поле, обработанном фосфатными удобрениями), однако в естественных условиях эти дозы незначительны.

Неизвестно, использовался ли ранее полоний в качестве яда. Однако, по иронии судьбы, первой известной жертвой полония стала Ирен Жулио-Кюри - дочь первооткрывателей полония. Причиной ее смерти стала разбившаяся капсула полония-210. Это произошло в лаборатории, где постоянно работала Ирен. Ее смерть от рака произошла в 1956 году - через десятилетие после того, как произошел инцидент с капсулой.

В 1991 году Международное Агентство Онкологических Исследований\ International Agency for Research on Cancer опубликовало результаты первого крупного исследования воздействия полония-210 на человека. В рамках этого исследования были проведены обследования сотрудников одного из ядерных объектов США, работавшие там с 1944 по 1972 год. Было отмечено, что полоний-210 стал причиной многих случаев возникновения рака легких и рака почек, это произошло даже, несмотря на то, что на предприятии крайне жестко соблюдалась техника безопасности. В исследовании, в частности, приводилась следующая статистика: на ядерных объектах работало около 22.5 тыс. человек, примерно 9.4 тыс. из них подверглись воздействию радиации, из них воздействию полония-210 - 638 человек.

Другие материалы по этой теме

Отравление радиоактивными металлами не просто огромный удар по здоровью – это бомба замедленного действия, которая поражает работу всех внутренних органов и систем и в любой момент способна рвануть. Обычно действие особо сильных ядов можно диагностировать в ближайшее время, чтобы немедленно начать терапию. Но есть металлы, следы которых в организме отыскать очень сложно, а симптомы нельзя назвать уникальными. Среди таких веществ – радиоактивный полоний.

Что такое полоний

Полоний (Ро) – один из самых редких элементов на земле, который был обнаружен великими химиками и основоположниками учения о радиоактивности Пьером Кюри и Марией Склодовской-Кюри. Опаснейший мягкий серебристый металл, который накапливается в урановой смоляной руде, получил невинное название в честь родины Марии – Польши, и впервые был выведен как образец в 1910 году.

Сегодня главный производитель этого вещества – Россия. У элемента существует 27 изотопов, и все они радиоактивны, но в производстве традиционно используют полоний-210. У него самый небольшой период полураспада (138 дней и 9 часов), после чего элемент превращается в один из изотопов свинца. Используют серебристый металл в самых далеких друг от друга сферах – от мирной автомобильной промышленности до изготовления оружия массового поражения.

Для каких целей применяется полоний:

Кроме того, природный полоний-210 накапливается в табаке – изготовители сигарет обнаружили его более 40 лет назад, но никаких внятных мер предпринято не было. Радиоактивный «польский» элемент – одна из основных причин разрушительного воздействия табака на организм и онкологических заболеваний легких и ротовой полости.

Как происходит отравление

Полоний-210, в отличие от многих других радиоактивных веществ, выделяет только альфа-излучение. При работе с этим элементом вероятность отравления ничтожно мала – если соблюдать строжайшие меры безопасности, использовать защитные костюмы, действовать в специальных закрытых боксах и не брать металл в руки.

Риск радиоактивного заражения определяется прежде всего длиной пробега альфа-частиц – на воздухе даже самые мощные из них с энергией 10 МэВ не разлетаются больше чем на 10 с лишним сантиметров. Поэтому отравиться Ро на воздухе в защитной маске и перчатках практически невозможно. Но все меняется, когда полоний-210 попадает в организм – альфа-частички мгновенно разносятся по всем органам, оседают в костном мозге, почках, селезенке, печени, задерживаются в коже.

Самый опасный путь отравления Ро – через пищевод, дыхательные пути или открытые раны на теле. Смертельная доза серебристого вещества при попадании внутрь с воздухом – от 0,6 до 2 мкг, с едой и напитками – 6-8. Причина в том, что путем вдыхания альфа-частиц в организм поступает сразу весь яд, а орально – лишь небольшой процент. При такой дозе отравившийся умрет через 10-30 дней. Если количество вещества снизить в 10 раз, смерть от лучевой болезни наступит через полгода-год. Но многие химики уверены –летальный исход в течение 1-2 месяцев неизбежен уже при дозе в 0,1-0,2 мкг.

Получить мощное отравление дозой смертельного вещества случайно невозможно. Проникнуть внутрь с едой металл способен только при спланированном покушении лицами, имеющими доступ к производству полония-210, как это произошло, например, в нашумевшем деле об убийстве офицера ФСБ А. Литвиненко в 2006 году. Производят металл ускорители частиц и атомные реакторы, поэтому доступ к веществу имеют лишь единицы.

Однако в редких случаях реально отравиться небольшими дозами полония, например, при неудачных экспериментах профессиональных химиков и физиков или активном курении. Это может продлить период болезни до нескольких десятков лет – вещество накапливается в организме, особенно в кожных покровах, и выводится очень медленно, через почки.

Признаки отравления

Отравление полонием не имеет явных, четко узнаваемых признаков, поэтому при диагностике заражение опасным серебристым металлом легко спутать с отравлением другим веществами. Симптомы болезни зависят от полученной дозы полония-210.

При небольших количествах Ро в организме признаки заболевания идентичны отравлению высокотоксичным металлом таллием. Последний содержится в крысином яде, и его часто используют преступники. В таких случаях возникают следующие приметы отравления полонием-210:

При развитии болезни или увеличении дозы до смертельной добавляются дополнительные признаки, говорящие о тяжелой лучевой болезни:

• резкое старение организма;
• выпадение волос;
• истончение ногтей и кожи;
• отказ почек и печени;
• резкое снижение иммунитета.
• распухание горла;
• опухоли различного размера и локации.

При отравлении радиоактивным металлом происходят нарушения обменных процессов во всех внутренних системах: нервной, пищеварительной, сердечной, сердечной, кроветворной. В течение первых нескольких дней поражение блуждающего нерва в кишечнике и нарушение его работы вызывает тошноту, кровавый стул или его отсутствие, рвоту. Необратимые изменения в центральной нервной системе провоцируют психозы, бред и судороги. Сбои в работе периферической нервной системы влекут за собой нарушения двигательной моторики и общую слабость, вегетативной – тахикардию и повышенное давление. Разрушение зрительных нервов ведет к частичной или полной слепоте.

Полоний постепенно выводится с мочой, но накапливается в коже, проникая в волосяные фолликулы и разрушая клетки, которые отвечают за рост волос. Отсюда – мощная потеря волос вплоть до полного облысения.

Организм не способен сопротивляться сильнейшему действию альфа-частиц, поэтому иммунитет резко снижается, а ослабевшие органы начинают отказывать. В первую очередь – почки и печень, костный мозг, именно они больше всех попадают под разрушительное действие полония. Если количество опасного металла, попавшего внутрь, превышает смертельное, а диагноз не был поставлен правильно, следующим этапом болезни станет летальный исход.

Трудности диагностики

При отравлении опасным серебристым металлом самое главное – поставить точный диагноз, но сделать это довольно трудно. Основных причин две:

Первая жертва радиоактивного вещества – известный физик, дочь первооткрывателей металла Ирен Жолио-Кюри. Она «заработала» порцию альфа-лучей после того, как в лаборатории разбилась капсула с Ро. Ядовитая доза была ничтожно мала, но этого хватило, чтобы через 10 лет Ирен скончалась от лучевой болезни.

Еще один нашумевший случай – убийство бывшего офицера ФСБ А. Литвиненко в Лондоне в 2006 году. Военный был отравлен дозой полония-210, в несколько раз превышающей смертельную, и точный диагноз был поставлен лишь через несколько дней после заражения.

Существует версия, что причина смерти палестинского лидера Ясера Арафата – тоже отравление ядовитыми парами металла, но этот диагноз стопроцентно не подтвержден.

1. Сложность обнаружения полония в крови.

Поскольку заражение редким металлом не типичное заболевание, требуется множество анализов, чтобы определить причину стремительных разрушений в организме. Альфа-лучи, в отличие от гамма-излучения, невозможно выявить с помощью счетчика Гейгера, поэтому лучевую болезнь сразу диагностировать сложно. К тому же при поражении гамма-частицами на коже возникают характерные раны и язвы – полоний таких симптомов не дает.

Классические признаки болезни схожи с отравлением многими тяжелыми металлами, и здесь необходимы тщательные лабораторные исследования, чтобы отмести все другие варианты. В особенности – попадание в организм таллия. Кроме того, у полония-210 маленький период полураспада, поэтому через несколько месяцев обнаружить следы металла в тканях уже невозможно.

Первая помощь и лечение

При подозрениях на отравление смертельным полонием необходимо оказать традиционную первую помощь: перенести человека подальше от места заражения, уничтожить обувь и одежду, прополоскать слизистые – глаза и нос, в идеале – вымыть полностью.

Если есть возможность, в домашних условиях промыть желудок, принять любой мощный абсорбент, а также мочегонное и слабительное. Затем – как можно быстрее отправить пострадавшего в больницу. Прогноз заболевания зависит от дозы полученного вещества, но если количество полония превышает 0,1-0,2 мкг, то летальный исход практически неизбежен, и единственное, что могут сделать врачи – продлить жизнь и снизить агонию пациента.

Главные терапевтические действия при заражении полонием – промывание желудка и поддержание функции почек и печени специальными препаратами. Опыты показали, что выведения полония из организма помогает мощный 2,3-димеркаптопропанол, но действие этого вещества до конца не изучено. Эффективными методами лечения при заражении редким металлом признаны переливание крови и пересадка костного мозга.

Отравление радиоактивным металлом полоний – редкое и очень страшное заболевание. Смертельная доза вещества ничтожно мала, но диагностировать заражение могут только опытные специалисты, а вылечить отравление полностью практически нереально. Главный способ профилактики – соблюдать все меры предосторожности при работе с полонием на производстве, а также не курить, чтобы свести к минимуму риск попадания смертельного вещества в организм.

Научные аспекты дела Литвиненко для ТрВ-Наука проанализировал докт. хим. наук, зав. лабораторией радиоизотопного комплекса Института ядерных исследований РАН .

Можно ли определить происхождение полония техническим способом? Теоретически это возможно, но практически очень трудно. Каждый ядерный реактор (в определенном канале облучения) характеризуется своим нейтронным спектром. Наличие быстрых нейтронов приводит к образованию наряду с полонием-210 (период полураспада — 138,4 дня) небольших количеств полония-209 (период полураспада — 102 года, энергия альфа-частиц — 4,9 МэВ) по ядерной реакции (n, 2n) из накопленного полония-210, а также еще в меньших количествах полония-208 (2,9 года).

Таким образом, по таким «ядерным часам» в принципе можно определить место и дату производства полония. Однако сделать это непросто, а в определенных случаях и невозможно. Это зависит от того, какое количество полония и где было найдено: важно соотношение между образовавшимся из полония-210 стабильным свинцом-206 и фоновым свинцом, содержание которого в природной смеси изотопов составляет 24,1%. Потребуется специальный масс-сепаратор для разделения изотопов полония (или большая выдержка для распада полония-210), а также калибровочные образцы полония из реактора, изготовленные в том же режиме облучения.

Российский полоний производят во ВНИИ экспериментальной физики в г. Сарове. Облучение висмута на реакторе осуществляется, видимо, в другом месте — П/О «Маяк» в г. Озёрске Челябинской области. Метод получения полония-210 не является секретным, поэтому его могут производить на любых других реакторах, где имеется специальный канал для облучения мишеней с целью получения изотопов. Такие реакторы находятся в нескольких странах мира. Энергетические реакторы, как правило, для этого не подходят, хотя некоторые из них имеют канал для облучения мишеней. Сообщалось, что более 95% полония-210 производят в России.

Существуют еще и другие методы получения полония, однако они сейчас практически не используются, так как гораздо менее производительны и более дороги. Один из этих методов, использовавшийся еще Марией Кюри, — химическое выделение из урановых руд (полоний-210 содержится в цепочке распада урана-238). Собственно, полоний в 1898 году так и был открыт. Также полоний-210 можно получить и на ускорителях заряженных частиц по ядерным реакциям 208 Pb (A, 2 n) или 209 Bi (d, n). При этом для получения полония-210 годится далеко не любой ускоритель. Для этого нужен ускоритель альфа-частиц или дейтронов. Таких ускорителей в мире не так много. Есть они и в России, и в Великобритании. Однако, насколько мне известно, в Британии ускоритель фирмы Amersham уже давно не настроен на альфа-частицы и постоянно работает исключительно на производство медицинских изотопов для диагностики. В ряде мест за рубежом, которые я посещал, коллеги мне говорили, что их установки инспектировались на предмет того, производился ли на них полоний.

В свое время А/О «Техснабэкспорт» продавал полоний-210 в Великобританию (фирме Reviss). Но это было за пять лет до печальных событий, и, как мне сообщили коллеги, фирму после этого очень тщательно проверяли. Из США и России изделия, содержащие полоний, официально в Великобританию не поставляются. Полоний-210 раньше получали в Национальной лаборатории Oak Ridge (США), но сейчас в значительных количествах его там не производят, а, наоборот, получают некоторое количество из России.

Работа и реакторов, и ускорителей строго контролируется. Если кто-то всё же и задумает произвести полоний нелегально, при существующей системе контроля это легко можно раскрыть.

Ядерно-физические свойства

Как уже упоминалось, период полураспада полония — 138,4 дня. Это значит, что каждые 138 дней его активность уменьшается в 2 раза, а за два года — примерно в 40 раз. Такой период полураспада весьма удобен для применения радионуклида в качестве яда.

Полоний-210 при распаде испускает альфа-частицы с энергией 5,3 МэВ, которые имеют небольшой пробег в твердых веществах. Например, алюминиевая фольга толщиной десятки микрон полностью поглощает такие альфа-частицы. Гамма-излучение, которое можно было бы зарегистрировать счетчиками Гейгера, чрезвычайно слабое: испускаются гамма-кванты с энергией 803 кэВ с выходом только 0,001% на распад. Полоний-210 имеет наинизшую гамму-постоянную из всех распространенных альфа-активных радионуклидов. Так, у америция-241 (широко применяется, например, в детекторах дыма) гамма-постоянная — 0,12, а Po — 5·10 -5 Рxсм 2 /чxмКи. При этом дозовый коэффициент и, следовательно, радиотоксичность вполне сравнимы.

Таким образом, даже без защитной оболочки достаточное для отравления количество полония-210 обнаружить дистанционно с помощью обычного счетчика чрезвычайно сложно, так как уровень излучения сравним с природным фоном (см. рис. 2). Таким образом, полоний-210 очень удобен для тайной транспортировки, и нет нужды даже использовать свинцовые контейнеры. Однако при транспортировке необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы избежать разгерметизации контейнера (см. ниже).
Рис. 2. Гамма-излучение (мощность дозы) полония-210 в зависимости от его активности и расстояния до детектора (1 мКи— 3,7×10 7 Бк) Полоний-210 совсем не целесообразно использовать для провокаций, так как он может быть обнаружен только с помощью специальной аппаратуры, которая в обычных случаях не используется.

Гамму-линию 803 кэВ можно обнаружить только в результате длительных измерений при использовании хорошего гамма-спектрометра, причем полупроводниковый детектор должен располагаться очень близко к источнику. Имеются данные, что именно так вначале и нашли повышенную радиоактивность в Литвиненко, но сначала излучение было ошибочно приписано радиоактивному таллию (таллий-206), который получается при распаде висмута-210м (см. схему на рис. 1).

Об этом сообщалось в Интернете еще до того, как полоний был идентифицирован. Но потом эта версия была признана ошибочной, так как этот изотоп висмута имеет слишком большой период полураспада, и стали рассматривать возможность наличия других альфа-излучателей. После этого проанализировали мочу на наличие альфа-активных радионуклидов и обнаружили полоний, притом в громадных количествах. Предположение о том, что британским экспертам «подсказали» про полоний-210 некие провокаторы, мне кажется взятым с потолка. Британскими учеными всё делалось последовательно и достаточно логично.

На поверхности альфа-активность полония-210 может быть обнаружена с помощью альфа-счетчика, который используют обычно только в специальных целях, а не при рутинных проверках на радиоактивные загрязнения. Однако чтобы определить, что излучение относится именно к полонию-210, требуется более сложная аппаратура, обычно стационарная, — альфа-спектрометр. Активность порядка 1 Бк (распад в секунду) на поверхности может быть легко зарегистрирована. Если альфа-активность обнаружена, затем уже производят пробоподготовку (например, с помощью химического выделения) и на альфа-спектрометре детектируют линию в альфа-спектре 5,3 МэВ, характеризующую именно этот альфа-активный радионуклид.

Химические свойства

Полоний может существовать в разных химических формах, но в данном случае наиболее вероятно его нахождение в виде растворимых соединений (например, нитраты, хлориды, сульфаты), при этом в значительной части в растворе он может находиться и в коллоидной форме. Важно, что из нейтральных и слабокислых растворов полоний в значительной мере сорбируется на различных поверхностях, в частности на металле и стекле (максимум сорбции — при pH~5). Полностью отмыть его обычными методами трудно. Поэтому совершенно не удивительно, что были обнаружены чайник и чашка, из которых полоний потребляли.
Рис. 3. 3d-графика Metropolitan Police Лондона, характеризующая загрязнение в чайнике, из которого был отравлен Литвиненко. От зеленого (низкий) до фиолетового (высокий). С сайта www.litvinenkoinquiry.org Собственно полоний в микроколичествах начинает возгоняться только при температурах около 300 ° С. Но он может переходить в окружающую среду также вместе с парами воды, в которой он содержится, и в процессе с ядрами отдачи.

Полоний достаточно легко диффундирует в пластике и других органических веществах, источники на его основе изготавливают с многослойным покрытием. А уж если ампула была разгерметизирована, то с помощью альфа-счетчика могут быть обнаружены даже самые мельчайшие его следы.

Полоний — поливалентный элемент, склонный к образованию различных комплексов, и может образовывать разные химические

формы. В связи с этим часть его довольно легко распространяется в природной среде. Поэтому вполне понятно, что следы полония распространились, и по ним можно отследить источник загрязнения полонием.

Биологическое воздействие и радиационная безопасность

Биологические исследования воздействия полония на животных проводились в нашей стране в основном в 60-х годах в Институте биофизики в лаборатории профессора Ю.И. Москалева, имеется несколько публикаций.

Давно известно, что полоний-210 — один из наиболее опасных радионуклидов . Уровни поражения человека полонием-210 приведены в таблице (данные по опытам с животными пересчитаны нами на массу человека).

Усваиваемость этого вещества через желудочно-кишечный тракт оценивается от 5 до 20%. Через легкие — более эффективно, но такое введение крайне неудобно для скрытого отравления, так как при этом можно очень сильно загрязнить окружающих и исполнителей. Через кожу всасывается только около 2% в день, и такое использование полония для отравления также малоэффективно.

Полоний распределяется в организме по всем органам, но, конечно, не вполне равномерно. А выводится из организма с любыми биологическими субстанциями: калом, мочой, потом… Период полувыведения, по разным данным, от 50 до 100 дней. Сообщалось об одном несчастном случае на производстве в нашей стране, который привел к гибели человека через 13 дней после попадании в него 530 МБк (14 мКи) полония.

По косвенным данным (по оказанному воздействию), количество полония, введенного в Литвиненко, могло составлять (0,2−4)x10 9 Бк (бек-керелей), то есть распадов в секунду), по массе это 1−25 мкг, практически невидимое количество.

В случае, если полоний содержался в чашке чая, например ~10 9 Бк в 100 г, то на рядом сидящих людей в качестве капель или аэрозолей случайно могло попасть до 0,01−0,10 мл, то есть до 10 5 -10 6 Бк. Это не представляет серьезной опасности для жизни человека, хотя и превышает допустимые нормы загрязнения. Такое количество легко может быть обнаружено, обнаруживается и активность порядка 1 Бк.

В истории с Литвиненко, по сообщению Health Protection Agency , произошло следующее:

• 120 человек, вероятно, контактировали с полонием, но получили дозу ниже 6 мЗв (миллизивертов), что не составляет никакого риска для здоровья;
• 17 человек получили дозу выше 6 мЗв, но не столь существенную, чтобы вызвать какие-то болезни в ближайшее время, увеличение риска заболевания в отдаленном будущем, вероятно, очень мало. Наибольшую дозу, тем не менее

не опасную для жизни, получила, естественно, жена Александра Лит-виненко Марина, с которой он контактировал больше всего.

Допустимая доза для профессионалов, работающих с радиоактивностью, составляет в России 20 мЗв/ г о д. Годовые дозы, получаемые людьми от естественного фонового излучения, составляют 1−10 мЗв/год, а в некоторых местах на Земле — намного больше, и смертность там не повышенная. Лишь облучение эффективной дозой свыше 200 мЗв в течение года рассматривается как потенциально опасное. Таким образом, заявления о том, что применение полония создало большую угрозу для окружающих, является преувеличением.

В прессе поднимался вопрос, применяли ли полоний-210 в качестве отравляющего вещества раньше и можно ли это установить. В частности, остались неизвестными яды, которыми, возможно, отравили Ю. Щекочихина и пытались отравить А. Политковскую. Если в этих случаях и присутствовал полоний-210, то за прошедшее время он распался до уровня ниже фонового. Однако при эксгумации может быть обнаружен полоний-209, который мог бы присутствовать в качестве примеси (см. выше).

Гипотеза об отравлении Ясира Арафата полонием-210 практически не подтвердилась. Некоторый избыток полония-210 может быть объяснен естественными причинами — вдыханием радона-222 во время долгого нахождения палестинского лидера в бункере. Полоний-210 является продуктом распада радона. В теле Арафата обнаружено соответствующее количество свинца-210, который тоже является продуктом распада радона.

Применение

До сих пор полоний-210 применяли в следующих целях.

1. Для создания автономных источников энергии, генерируемой в результате альфа-распада. Советский «Луноход» и некоторые спутники серии «Космос» были оснащены такими устройствами.
2. Как источник нейтронов, в частности, для инициаторов ядерного взрыва в атомных бомбах. Нейтроны образуются при облучении бериллия альфа-частицами и инициируют ядерный взрыв, когда масса урана-235 или плутония-239 делается критической. Также такие источники использовали для нейтронно-активационного анализа природных образцов и материалов.
3. Как источник альфа-частиц в виде аппликаторов для лечения некоторых кожных заболеваний. Сейчас его практически не используют для подобных целей, так как существуют гораздо более подходящие радионуклиды.
4. Как ионизатор воздуха в антистатических устройствах, например Staticmaster, производимых фирмой Calumet в США. Эти материалы в Великобританию не экспортируют, и для извлечения полония-210, нужного для отравления, пришлось бы переработать много таких устройств, для чего необходима радиохимическая лаборатория.

Фото сделано за два дня до смерти Литвиненко (23 ноября 2006 года). С сайта www.litvinenkoinquiry.org Выводы, относящиеся к смерти Литвиненко

Выводы технического характера, которые могут оказаться существенными для раскрытия преступления, можно разделить на две группы: вполне определенные и те, которые весьма вероятны, но для однозначного утверждения требуется проведение расследования не только в Великобритании, но и в России.

Вполне определенные

1. Полоний-210 — отравляющее вещество для скрытого применения. Главное его отличие от других радиоактивных веществ — трудность первоначального обнаружения. Соответственно, бессмысленно его использование для провокации, есть гораздо более доступные и подходящие для этого радионуклиды.
2. Полоний-210 — вещество, которое удобно скрытно транспортировать в количествах, достаточных для отравления. Также его легко скрытно ввести в питье человека. Другие методы введения (например, распыление в воздухе или введение через кожный покров) менее эффективны, ненадежны, сложны и очень опасны для отравителя.
3. Случайное загрязнение полонием-210 по неосторожности практически невероятно, так как для такой степени загрязнения необходимо огромное количество, которое может существовать только в местах массового производства полония на заводе, и это легко можно определить по распределению полония на теле человека.
4. Ни одно из обнародованных утверждений следственных органов Великобритании не содержит технических противоречий.

Весьма вероятные, но требуют подтверждения

1. Наиболее вероятно, что полоний-210 произведен в России. Он мог быть привезен в Великобританию из России или США, куда это вещество официально поставляется. Другие источники в принципе не исключены, но скрыть такое производство было бы практически невозможно. В Великобритании полоний-210 уже давно не производят.
2. Извлечение из антистатических устройств в США требует специальной радиохимической лаборатории, которую крайне трудно скрыть при существующей в США системе контроля. В других странах такие антистатические устройства практически не используются.
3. Установить происхождение полония путем проведения анализов можно только при определенных обстоятельствах (достаточные количества и концентрация, отсутствие фонового свинца, достаточная выдержка перед анализом, наличие специального масс-сепаратора и образцов для сравнения). При благоприятных условиях можно установить также и то, в каком производственном цикле он был получен.
4. Вещество не было похищено. Это крайне трудно организовать при существующей системе контроля. Ранее были зафиксировано несколько фактов пропажи полония, но все они раскрыты, так как раскрыть их не представляет большой проблемы.

Вскоре после открытия радиоактивности Поль Кюри и Мария Склодовская-Кюри изучая урановую смоляную руду установили, что она обладает значительно большей радиоактивностью, чем чистый уран. Было сделано предположение, что руда содержит другие химические элементы, более радиоактивные чем уран. Переработка многих тонн урановой руды позволило в 1898 году выделить из нее еще два новых химических элемента: радий и элемент № 84, который в честь Польши был назван Полонием.

Получение:

В природе изотопы полония входят в естественный радиоактивный ряд 238 U и всегда присутствуют в урановых рудах, но, вследствии короткого периода полураспада не накапливаются в ней в значительных количествах. Содержание в урановой руде наиболее устойчивого изотопа 210 Po (период полураспада 138,3 суток) 2*10 -10 . Для выделения полония из руды сначала извлекают радий, затем остатки растворяют в соляной кислоте и осаждают полоний вместе с висмутом сероводородом. От висмута полоний отделяют дробной кристаллизацией соединений, обладаюших разной растворимостью, хроматографией, электрохимическими методами. В настоящее время 210 Po получают главным образом в ядерных реакторах, облучая висмут нейтронами:
209 Bi (n, g ) 210 Bi; 210 Bi (-, b ) 210 Po
Наиболее долгоживущий изотоп полония (период полураспада 103 года) получают бомбардировкой висмута протонами:
209 Bi (p, n) 209 Po.

Физические свойства:

Серебристо-белый металл, напоминающий висмут и свинец. Вследствие высокой радиоактивности в темноте можно заметить светло-голубое свечение, а также наблюдается саморазогревание. Полоний выделяет так много тепловой энергии, что это тепло способно расплавить образец. Температура плавления Po равна 254°С; температура кипения 962°С, плотность 9,4 г/см 3 .
Полоний претерпевает a -распад, превращаясь в устойчивый изотоп свинца: 210 Po (-, a ) 206 Pb

Химические свойства:

По своим свойствам полоний типичный металл, окисляется на воздухе, взаимодействует с галогенами, с водородом образует летучий гидрид. Положение полоние в электрохимическом ряду напряжений противоречиво: по одним данным он реагирует с кислотами с выделением водорода, по другим - расположен между Cu и Ag, по третьим - вытесняется серебром из растворов..
Азотной кислотой полоний окисляется образуя нитрат Po(IV):
Po + 8HNO 3 = Po(NO 3) 4 + 4NO 2 + 4H 2 O
В соединениях проявляет степени окисления -2, +2 и +4 (+6 не характерна).

Важнейшие соединения:

Степень окисления -2 . Гидрид полония PoH 2 по свойства аналогичен теллуроводороду, но еще менее устойчив. Следы PoH 2 образуются при растворении полония в соляной кислоте в присутствии магния. Полониды - соединения полония с более активными металлами, например Na 2 Po
Степень окисления +2 . Галогениды полония (PoCl 2 - красный, PoBr 2) по свойствам аналогичны солям. Известны также черный сульфид PoS и красный сульфит PoSO 3 .
Степень окисления +4 , наиболее характерная.
Оксид полония(IV) , PoO 2 (красный) - амфотерный оксид с преобладанием основных свойств, со щелочами взаимодействует лишь при сплавлении, образуя полониты M 2 PoO 3 . С кислотами реагирует как основной оксид:
PoO 2 + 2H 2 SO 4 = Po(SO 4) 2 + 2H 2 O
Соли полония(IV) Po(SO 4) 2 *nH 2 O, Po(NO 3) 4 , бесцв. кристаллы, в растворе сильно гидролизуются, образуя коллоидные растворы PoO(OH) 2 (светло-желтый). Этот гидроксид тоже амфотерен, его можно считать полонистой кислотой .
Галогениды полония(IV) PoCl 4 (желтый), PoBr 4 (красный), PoI 4 черный), не растворимы в воде, взаимодействуют с галогенидами щелочных металлов, образуя соединения типа K 2

Применение:

Основная область применения полония-210 изготовление атомных батареек, применяемых на космических аппаратах. По сравнению с другими источниками полоний-210 обладает самой высокой удельной мощностью, 1210 вт/см3. Радиоактивный изотоп полоний-210 служил, например, топливом "печки", установленной на "Луноходе-2", поддерживая приемлемую температуру приборного отсека этого аппарата.
Используется он также как источник a -частиц, а в смеси с бериллием или бором - как ампульный источник нейтронов. a -частицы, испускаемые полонием, порождают поток нейтронов из ядер атома бора или бериллия.
Высокая токсичность полония объясняется, главным образом его радиоактивностью. Испускаемое им a -излучение, с одной стороны, наиболее легко поглощается даже листом бумаги. Проникающая способность и длина пробега альфа-частицы минимальны. С другой стороны, это излучение оказывает наиболее разрушительное воздействие при попадании источника внутрь организма. Поскольку полоний способен быстро переходить в аэрозольное состояние и заражать воздух, он опасен и на расстоянии, превышающим длину пробега альфа-частиц. См. также:
Трифонов Д.Н. М. Склодовская-Кюри: познание радиоактивности./ Химия в школе, 1997, №7.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Полоний расположен в шестом периоде VI группе главной (А) подгруппе Периодической таблицы.

Относится к элементам p -семейства. Металл. Обозначение - Po. Порядковый номер - 84. Относительная атомная масса - а.е.м.

Электронное строение атома полония

Атом полония состоит из положительно заряженного ядра (+84), внутри которого есть 84 протона и 126 нейтронов, а вокруг, по шести орбитам движутся 84 электрона.

Рис.1. Схематическое строение атома полония.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

84Po) 2) 8) 18) 32) 18) 6 ;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4f 14 5s 2 5p 6 5d 10 6s 2 6p 4 .

На внешнем электронном уровне атома висмута находится 6 электронов, которые являются валентными (расположены на 6s- и 6р- подуровнях).

Валентные электроны атома полония можно охарактеризовать набором из четырех квантовых чисел: n (главное квантовое), l (орбитальное), m l (магнитное) и s (спиновое):

Для полония характерно наличие возбужденного состояния за счет вакантных орбиталей 6d -подуровня:

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Рекомендуем почитать

Воинский учет

Десять открытий российских ученых, которые потрясли мир

Болезни

«Правописание суффиксов причастий

Болезни

Секретные фото луны Загадочные объекты на луне

Служба

Книга: Генри Форд. Моя жизнь. Мои достижения. Генри Форд: Моя жизнь, мои достижения

Военный билет

Как отличаются баллы ЕГЭ по регионам: результаты школьников и региональное неравенство

Призыв

Крупнейшие моря Индийский океан биография