Polonio Un elemento radioattivo raro e altamente volatile

Il polonio (Po) è un metallo radioattivo molto raro e altamente volatile. Prima della scoperta del polonio da parte del fisico franco-polacco Marie Curie nel 1898, l'uranio e il torio erano gli unici elementi radioattivi conosciuti. Curie ha chiamato il polonio dopo la sua patria, la Polonia.

Il polonio è di scarsa utilità per gli esseri umani, ad eccezione di alcune applicazioni minacciose: è stato usato come innesco nella prima bomba atomica ed è anche un sospetto veleno in un paio di morti di alto profilo.

Nelle applicazioni commerciali, il polonio viene occasionalmente utilizzato per rimuovere l'elettricità statica nei macchinari o la polvere dalla pellicola fotografica. Può anche essere utilizzato come fonte di calore leggera per l'energia termoelettrica nei satelliti spaziali.

Classificazione

Il polonio si trova nel gruppo 16 e nel periodo 6 nella tavola periodica degli elementi. È classificato come un metallo perché la conduttività elettrica del polonio diminuisce all'aumentare della sua temperatura, secondo la Royal Society of Chemistry.

L'elemento è il metallo più pesante dei calcogeni, un gruppo di elementi noto anche come "famiglia dell'ossigeno". Tutti i calcogeni si trovano nei minerali di rame. Altri elementi nel gruppo calcogeno includono ossigeno, zolfo, selenio e tellurio.

Ci sono 33 isotopi noti (atomi dello stesso elemento con un diverso numero di neutroni) di polonio e tutti sono radioattivi. L'instabilità radioattiva di questo elemento è ciò che lo rende un candidato adatto per l'uso nelle bombe atomiche.

Caratteristiche fisiche

• Numero atomico (numero di protoni nel nucleo): 84
• Simbolo atomico (sulla tavola periodica degli elementi): Po
• Peso atomico (massa media dell'atomo): 209
• Densità: 9,32 grammi per centimetro cubo
• Fase a temperatura ambiente: solido
• Punto di fusione: 489,2 gradi Fahrenheit (254 gradi Celsius)
• Punto di ebollizione: 1.763,6 gradi F (962 gradi C)
• Isotopo più comune: Po-210 che ha un'emivita di soli 138 giorni

Scoperta

Quando Curie e suo marito, Pierre Curie, scoprirono il polonio, stavano cercando la fonte della radioattività in un minerale naturale ricco di uranio chiamato pechblenda..

I due notarono che la pechblenda non raffinata era più radioattiva dell'uranio che era stato separato da essa. Quindi, hanno pensato che la pechblenda dovesse ospitare almeno un altro elemento radioattivo.

I Curie acquistavano un sacco di pechblenda in modo da poter separare chimicamente i composti nei minerali. Dopo mesi di meticoloso lavoro, hanno finalmente isolato l'elemento radioattivo: una sostanza 400 volte più radioattiva dell'uranio, secondo l'International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC).

L'estrazione del polonio era impegnativa perché c'era una quantità così minuscola; 1 tonnellata di minerale di uranio contiene solo circa 100 microgrammi (0,0001 grammi) di polonio.

Tuttavia, i Curie sono stati in grado di estrarre l'isotopo che ora conosciamo come polonio-209, secondo la Royal Society of Chemistry.

fonti

Tracce di Po-210 possono essere trovate nel suolo e nell'aria. Ad esempio, il Po-210 viene prodotto durante il decadimento del gas radon-222, che è il risultato del decadimento del radio. A sua volta, il radio è un prodotto di decadimento dell'uranio, che è presente in quasi tutte le rocce e nel suolo formato dalle rocce.

I licheni sono in grado di assorbire il polonio direttamente dall'atmosfera. Nelle zone settentrionali, le persone che mangiano le renne possono avere concentrazioni più elevate di polonio nel sangue, perché le renne mangiano i licheni, secondo Smithsonian.com.

Il polonio è considerato un raro elemento naturale. Sebbene si trovi nei minerali di uranio, non è economico da estrarre poiché ci sono solo circa 100 microgrammi di polonio in 1 tonnellata (0,9 tonnellate metriche) di minerale di uranio, secondo il Jefferson Lab.

Invece, il polonio si ottiene bombardando il bismuto-209 (un isotopo stabile) con neutroni in un reattore nucleare. Questo crea bismuto radioattivo-210, che poi decade in polonio attraverso un processo chiamato decadimento beta, secondo la Royal Society of Chemistry.

La United States Nuclear Regulatory Commission stima che solo circa 100 grammi (3,5 once) di polonio-210 vengono prodotti in tutto il mondo ogni anno.

Usi commerciali

A causa della sua elevata radioattività, il polonio ha poche applicazioni commerciali. Tra gli usi limitati dell'elemento vi sono l'eliminazione dell'elettricità statica nei macchinari e la rimozione della polvere dalla pellicola fotografica. In entrambe le applicazioni, il polonio deve essere accuratamente sigillato per proteggere l'utente.

L'elemento viene anche utilizzato come fonte di calore leggera per l'energia termoelettrica nei satelliti e in altri veicoli spaziali. Questo perché il polonio decade rapidamente e, nel farlo, rilascia una grande quantità di energia sotto forma di calore. Solo un singolo grammo di polonio raggiungerà una temperatura di 500 gradi C (932 gradi F) mentre si degrada, secondo la Royal Society of Chemistry.

Bomba atomica

Durante la metà della seconda guerra mondiale, il Corpo degli ingegneri dell'esercito iniziò a organizzare il Manhattan Engineer District, un programma di ricerca e sviluppo top-secret che alla fine avrebbe prodotto le prime armi nucleari del mondo.

Prima degli anni '40, non c'era motivo di isolare il polonio nella sua forma pura o di produrlo in quantità sostanziali, perché non se ne conosceva l'uso e si sapeva molto poco al riguardo. Ma gli ingegneri del distretto hanno iniziato a studiare il polonio e hanno scoperto che l'elemento è un ingrediente importante per la loro arma nucleare.

Una combinazione di polonio e berillio, un altro elemento raro, ha agito come iniziatore della bomba, secondo l'Atomic Heritage Foundation.

Dopo la guerra, il progetto di ricerca sul polonio fu trasferito al Mound Laboratory di Miamisburg, Ohio. Completato nel 1949, Mound Lab è stato il primo impianto permanente della Commissione per l'energia atomica per lo sviluppo di armi nucleari.

Avvelenamento

Il polonio è tossico per l'uomo, anche in quantità molto piccole.

La prima persona a morire di avvelenamento da polonio potrebbe essere stata la figlia di Marie Curie, Irène Joliot-Curie. Nel 1946, una capsula di polonio esplose sul suo banco di laboratorio che potrebbe essere stata la ragione per cui contrasse la leucemia e morì 10 anni dopo, secondo Smithsonian.com.

L'avvelenamento da polonio è stato anche ciò che ha ucciso Alexander Litvinenko, un'ex spia russa che viveva a Londra nel 2006 dopo aver chiesto asilo politico..

Si sospettava avvelenamento anche nella morte nel 2004 del leader palestinese Yasser Arafat, poiché sui suoi vestiti sono stati rilevati livelli sorprendentemente alti di polonio-210, secondo il Wall Street Journal..

Uno studio del 2011 pubblicato sulla rivista Nicotine & Tobacco Research ha scoperto che le aziende del tabacco erano consapevoli che le sigarette e altri prodotti contenenti tabacco contengono bassi livelli di polonio. Gli autori dello studio hanno calcolato che la radioattività del polonio nelle sigarette è responsabile di un massimo di 138 decessi ogni 1.000 fumatori per un periodo di 25 anni.

Altre ricerche hanno dimostrato che il doppio di polonio si trova nelle costole dei fumatori rispetto a quelle dei non fumatori, secondo il Toxicology Data Network del National Institute of Health degli Stati Uniti..

Ulteriore lettura:

• Domande frequenti sul polonio 210, dal CDC.
• Six Secrets of Polonium, dalla rivista Smithsonian.
• Entrata nella banca dati delle sostanze pericolose del NIH per il polonio radioattivo.