პოლონიუმი
84Po
[209]
4f14 5d10 6s2 6p4

პოლონიუმი[1][2] (ლათ. Polonium; ქიმიური სიმბოლო — ) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეექვსე პერიოდის, მეთექვსმეტე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მეექვსე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის, VIა), რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია — 83, ყველაზე დიდი სიცოცხლისუნარიანი იზოტოპის მასური რიცხვია — 209, tდნ — 254 °C, tდუღ — 962 °C, სიმკვრივე — 9.196 გ/სმ3. მოვერცხლისფრო თეთრი ფერის ლითონი. არ გააჩნია სტაბილიური იზოტოპები.

პოლონიუმი, 84Po
ზოგადი თვისებები
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა მოვერცხლისფრო თეთრი ფერის ლითონი
მასური რიცხვი 209
პოლონიუმი პერიოდულ სისტემაში
წყალბადი ჰელიუმი
ლითიუმი ბერილიუმი ბორი ნახშირბადი აზოტი ჟანგბადი ფთორი ნეონი
ნატრიუმი მაგნიუმი ალუმინი სილიციუმი ფოსფორი გოგირდი ქლორი არგონი
კალიუმი კალციუმი სკანდიუმი ტიტანი ვანადიუმი ქრომი მანგანუმი რკინა კობალტი ნიკელი სპილენძი თუთია გალიუმი გერმანიუმი დარიშხანი სელენი ბრომი კრიპტონი
რუბიდიუმი სტრონციუმი იტრიუმი ცირკონიუმი ნიობიუმი მოლიბდენი ტექნეციუმი რუთენიუმი როდიუმი პალადიუმი ვერცხლი კადმიუმი ინდიუმი კალა სტიბიუმი ტელური იოდი ქსენონი
ცეზიუმი ბარიუმი ლანთანი ცერიუმი პრაზეოდიმი ნეოდიმი პრომეთიუმი სამარიუმი ევროპიუმი გადოლინიუმი ტერბიუმი დისპროზიუმი ჰოლმიუმი ერბიუმი თულიუმი იტერბიუმი ლუტეციუმი ჰაფნიუმი ტანტალი ვოლფრამი რენიუმი ოსმიუმი ირიდიუმი პლატინა ოქრო ვერცხლისწყალი თალიუმი ტყვია ბისმუტი პოლონიუმი ასტატი რადონი
ფრანციუმი რადიუმი აქტინიუმი თორიუმი პროტაქტინიუმი ურანი (ელემენტი) ნეპტუნიუმი პლუტონიუმი ამერიციუმი კიურიუმი ბერკელიუმი კალიფორნიუმი აინშტაინიუმი ფერმიუმი მენდელევიუმი ნობელიუმი ლოურენსიუმი რეზერფორდიუმი დუბნიუმი სიბორგიუმი ბორიუმი ჰასიუმი მეიტნერიუმი დარმშტადტიუმი რენტგენიუმი კოპერნიციუმი ნიჰონიუმი ფლეროვიუმი მოსკოვიუმი ლივერმორიუმი ტენესინი ოგანესონი
Te

Po

Lv
ბისმუთიპოლონიუმიასტატი
ატომური ნომერი (Z) 84
ჯგუფი 16
პერიოდი 6 პერიოდი
ბლოკი p-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p4
ელექტრონი გარსზე 2, 8, 18, 32, 18, 6
ელემენტის ატომის სქემა
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში მყარი სხეული
დნობის
ტემპერატურა
254 °C ​(527 K, ​​489 °F)
დუღილის
ტემპერატურა
962 °C ​(1235 K, ​​1764 °F)
სიმკვრივე (ო.ტ.) 9.196 გ/სმ3
დნობის კუთ. სითბო 13 კჯ/მოლი
აორთქ. კუთ. სითბო 102.91 კჯ/მოლი
მოლური თბოტევადობა 26.4 ჯ/(მოლი·K)
ნაჯერი ორთქლის წნევა
P (პა) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T (K)-ზე (846) 1003 1236
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი −2, +2, +4, +5, +6
ელექტროდული პოტენციალი
ელექტრო­უარყოფითობა პოლინგის სკალა: 2.0
იონიზაციის ენერგია
  • 1: 812.1 კჯ/მოლ
ატომის რადიუსი ემპირიული: 168 პმ
კოვალენტური რადიუსი (rcov) 140±4 პმ
ვან-დერ-ვალსის რადიუსი 197 პმ

პოლონიუმის სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
ბუნებაში გვხვდება დაშლის შედეგად
მესრის სტრუქტურა კუბური
მესრის სტრუქტურა რომბიედრული
თერმული გაფართოება 23.5 µმ/(მ·K) (25 °C)
თბოგამტარობა 20 ვტ/(·K)
კუთრი წინაღობა 0.40 ნომ·მ (0 °C)
მაგნეტიზმი არამაგნეტიკი
CAS ნომერი 7440-08-6
ისტორია
სახელწოდება მომდინარეობს after Polonia, Latin for Poland, homeland of Marie Curie
აღმომჩენია პიერ კიური და მარი სკლოდოვსკა-კიური (1898)
პირველი მიმღებია ვილჰელმ მარკვალდი (1902)
პოლონიუმის მთავარი იზოტოპები
იზო­ტოპი გავრცე­ლება­დობა ნახევ.
დაშლა
(t1/2)
რადიო.
დაშლა
პრო­დუქტი
208Po სინთ 2.898 წ α 204Pb
β+ 208Bi
209Po სინთ 125.2 წ α 205Pb
β+ 209Bi
210Po კვალი 138.376 დღ-ღ α 206Pb

სახელწოდების წარმოშობის ისტორია

რედაქტირება

ელემენტი აღმოჩენილია 1898 წელს პიერ კიურის და მისი მეუღლის მარია სკლოდოვსკაია-კიურის მიერ[3]. ელემენტს, მარიის სამშობლოს — პოლონეთის პატივსაცემად (ლათ. Polonia) ეწოდა.

1902 წელს გერმანელმა მეცნიერმა ვილჰელმ მარკვალდიმ აღმოაჩინა ახალი ელემენტი. მან ამ ელემენტს რადიოტელური უწოდა. ამის წაკითხვის შემდეგ კიურიმ შეატყობინა, რომ ეს ელემენტი პოლონიუმია და აღმოჩენილილი იქნა მის მიერ ოთხი წლის წინ, მარკვალდი არ დაეთანხმა მას, და აღნიშნა რომ პოლონიუმი და რადიოტელური - სხვადასხვა ელემენტია. მთელი რიგი ექსპერიმენტების შემდეგ კიურებმა დაამტკიცეს, რომ პოლონიუმი და რადიოტელური ფლობენ ერთი და იგივე თვისებებს და აქვთ ერთნაირი ნახევარდაშლის პერიოდი. მარკვალდი იძულებული იყო დათანხმებულიყო.

პოლონიუმის პირველი ნიმუში, რომელიც შეიცავდა ამ ელემენტის 0,1 მგ, გამოყოფილი იყო 1910 წელს.

ბუნებაში

რედაქტირება

პოლონიუმის რადიონუკლიდები შედიან ბუნებრივი რადიოაქტიური რიგის შემადგენლობაში:

210Po (Т1/2 = 138,376 დღეღამე), 218Po (Т1/2 = 3,10 წთ) და 214Po (Т1/2 = 1,643×10−4 წმ) — 238U რიგში;

216Po (Т1/2 = 0,145 წმ) და 212Po (Т1/2 = 2,99×10−7 წმ) — Th-ის რიგი;

215Po (Т1/2 = 1,781×10−3 წმ) და 211Po(Т1/2 = 0,516 წმ) — 235U რიგში.

ამიტომ პოლონიუმი ყოველთვისაა ურანის და თორიუმის შემცველ მინერალებში. დედამიწის ქერქში მისი გაწონასწორებული შემცველობაა მასის 2×10−14%.

თვისებები

რედაქტირება

პოლონიუმი — რბილი მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის რადიოაქტიური ლითონია.

ლითონური პოლონიუმი სწრაფად იჟანგება ჰაერზე. ცნობილია პოლონიუმის დიოქსიდი (РоО2)x და პოლონიუმის მონოქსიდი РоО. ჰალოგენებთან წარმოქმნის ტეტრაჰალოგენიდებს. მჟავეის ზემოქმედებით გადადის ხსნარში ვარდისფერი კათიონების Ро2+ წარმოქმნით:

 

პოლონიუმის მარილმჟავაში გახსნისას მაგნიუმთან ერთად წარმოიქმნება პოლონიუმწყალბადი:

 

რომელიც ოთახის ტემპერატურაზე თხევად მდგომარეობაშია (36,1-დან 35,3 °C-მდე)

ინდიკატორული რაოდენობითაა მიღებული პოლონიუმის მჟავა ოქსიდი (III) РоО3 და პოლონიუმმჟავის მარილები, თავისუფლ მდგომარეობაში არ არსებული — პოლონატები К2РоО4. წარმოქმნის შემდეგი შემადგენლობის ჰალოგენიდებს PoX2, PoX4 და PoX6. ტელურის მსგავსად პოლონიუმს შეუძლია მთელ რიგ ლითონებთან წარმოქმნას ქიმიური ნაერთები - პოლონიდები.

პოლონიუმი არის ერთადერთი ქიმიური ელემენტი, რომელიც დაბალ ტემპერატურაზე წარმოქმნის ერთატომიან მარტივ კუბურ კრისტალურ მესერს[4].

იზოტოპები

რედაქტირება

2006 წლის დასაწყისიდან ცნობილია პოლონიუმის 33 იზოტოპი, მასური რიცხვის 188-დან 220-მდე დიაპაზონში. ამას გარდა ცნობილია 10 მეტასტაბილური აღგზნებული მდგომარეობის პოლონიუმის იზოტოპი. პოლონიუმს სტაბილური იზოტოპები არ გააჩნია[5]. ყველაზე ხანგრძლივ მცხოვრები იზოტოპებია, 209Po და 208Po აქვთ 102 და 2,9 წელი ნახევარდაშლის პერიოდი შესაბამისად. პოლონიუმის ზოგიერთ იზოტოპს, რომელიც შედის ურანის ან თორიუმის რადიაქტიურ რიგში გააჩნიათ საკუთარი სახელები, რომლებიც ძირითადად მოძველებულია:

იზოტოპი სახელწოდება აღნიშვნა რადიოაქტიური რიგი
210Po რადიუმი F RaF 238U
211Po აქტინიუმი C' AcC' 235U
212Po თორიუმი C' ThC' 232Th
214Po რადიუმი C' RaC' 238U
215Po აქტინიუმი A AcA 235U
216Po თორიუმი A ThA 232Th
218Po რადიუმი A RaA 238U

პრაქტიკაში პოლონიუმის ნუკლიდის 210Ро გრამული რაოდენობა სინთეზირდება ხელოვნურად, ლითონური ბისმუტის 209Bi დასხივებით სითბური ნეიტრონებით ბირთვულ რეაქტორებში. მიღებული 210Bi β-დაშლით გარდაიქმნება 210Po. იმავე ბისმუტის იზოტოპის პროტონებით დასხივებით

209Bi + p209Po + n

წარმოიქმნება პოლონიუმის ყველაზე ხარგრძლივ მცხოვრები იზოტოპი 209Po.

თხევად ლითონურ თბომატარებლიან რეაქტორებში თბომატარებლად შეიძლება გამოყენებულ იქნას ევტექტიკა ტყვია-ბისმუტი. ასეთი რეაქტორი კერძოდ დამონტაჟებული იქნა საბჭოთა წყალქვეშა ნავზე К-27. რეაქტორის აქტიურ ზონაში ბისმუტი შეიძლება გადავიდეს პოლონიუმში.

პოლონიუმის მიკრორაოდენობას გამოყოფენ ურანის მადნების გადამუშავების ნარჩენებიდან.

ლითონური Po მიიღება სულფიდის PoS ან დიოქსიდის (PoO2)x 500 °C-ზე თერმული დაშლით ვაკუუმში. პოლონიუმის მსოფლიო წარმოების 98 % რუსეთზე მოდის.

გამოყენება

რედაქტირება

პოლონიუმ-210 ბერილიუმისა და ბორის შენადნობებში გამოიყენება კომპაქტური და ძალიან მძლავრი ნეიტრონის წყაროებში, რომლებიც პრაქტიკულად არ წარმოქმნიან გამა გამოსხივებას (თუმცა ხანმოკლედ მცხოვრები 210Po: Т1/2 = 138,376 დღეღამე) — პოლონიუმ-210-ის ალფა-ნაწილაკები ბერილიუმისა და ბორის ბირთვებზე ბადებენ ნეიტრონებს (α, n) - რეაქციისას. ესაა ჰერმეტული ლითონური ამპულა, რომელშიც არის პოლონიუმ-210-ით დაფარული კერამიკული აბი (ბორის ან ბერილიუმის კარბიდი ). ასეთი ნეიტრონის წყაროები პორტატიული და მსუბუქია, მთლიანად უვნებელია და ძალიან საიმედოა. მაგალითად, საბჭოთა ნეიტრონების წყარო ВНИ-2 წარმოადგენს თითბერის ამპულას რომლის დიამეტრია ორი და სიმაღლე ოთხი სმ, ყოველ წამს გამოსხივებს 90 მილიონამდე ნეიტრონს[6].

პოლონიუმი ხშირად გამოიყენებოდა (ზოგჯერ ეხლაც) აირბის იონიზაციისათვის (კერძოდ ჰაერის). უპირველეს ყოვლისა ჰაერის იონიზაცია საჭიროა სტატისტიკურ ელექტროდენთან საბრძოლველად (წარმოებაში, განსაკუთრებულად მგრძნობიარე აპარატურასთან ურთიერთობაში)[7]. მაგალითად პრეციზიულ ოპტიკაში მტვერის მოსაცილებელი ფუნჯის დამზადება. აირის იონიზაციის ეფექტი გამოიყენება ასევე - ავტომანქნის აალების სანთლების ელექტროდების შენადნობებში ნაპერწკლის წარმოქმნის ძაბვის შესამცირებლად[8].

პოლონიუმის გამოყენების სხვა მნიშვნელოვან დარგს წარმოადგენს, მისი გამოყენება შენადნობებში ტყვიასთან იტრიუმთან ან დამოუკიდებლად მძლავრი და მეტად კომპაქტური სითბოს წყაროში ავტონომიურ დანადგარებში კოსმონავტიკაში. აერთი კუბური სანტიმეტრი პოლონიუმ-210 გამოყოფს მიახლოებით 1320 ვტ სითბოს. ეს სიმძლავრე მეტად დიდია, და მას ადვილად გადაჰყავს პოლონიუმი გამდნარ მდგომარეობაში, ამიტომაც მას შეადნობენ, მაგალითად ტყვიასთან. თუმცა ამ შენადნობებს აქვთ შესამჩნევად ნაკლები ენერგოსიმკვრივე (150 Вт/см³), მაგრამ ეს შენადნობი უფრო მოსახერხებელია უსაფრთხოებითაც და გამოსაყენებლადაც, რადგანაც პოლონიუმ-210 უშვებს მხოლოდ ალფა-ნაწილაკებს, რომელთა გამჭოლი თვისებები და გარბენის სიგრძე მკვრივ ნივთიერებაში მინიმალურია. მაგალითად პროგრამა "ლუნახოდის" თვითმავალ აპარატში მოწყობილობათა განყოფილების გასათბობად გამოიყენებოდა პოლონიუმის გამათბობელი[9].

პოლონიუმ-210 ლითიუმის მსუბუქ იზოტოპთან (6Li) შენადნობში შეიძლება იმსახუროს ნივთიერებად რომელიც მნიშვნელოვნად შეამცირებს ბირთვული მუხტის კრიტიკულ მასას და ერთგვარი ბირთვული დეტონატორის როლს შეასრულებს. ამას გარდა პოლონიუმისაგან შეიძლება კომპაქტური "ბინძური ბომბის" შექმნა, მისი მალულად ტრანსპორტირება ადვილადაა შესაძლებელი, რადგანაც ის პრაქტიკულად არ ასხივებს გამა-გამოსხივებას [6]. ამიტომაც პოლონიუმი წარმოადგენს სტრატეგიულ ლითონს, საჭიროა რომ ის ინახებოდეს მკაცრი აღრიცხვით, და მისი შენახვას სახელმწიფო უნდა აკონტროლებდეს, ბირთვული ტერორიზმის თავიდან აცილების მიზნით.

ბიოლოგიური როლი

რედაქტირება

პოლონიუმ-210 ძლიერტოქსიკურია, მისი ნახევარდაშლის პერიოდია 138 დღე და 9 საათია. მისი კუთრი აქტიურობა (166 ტბკ/გ) იმდენად დიდია, რომ, თუმცა ის ასხივებს მხოლოდ ალფა-ნაწილაკებს, მისი ხელით აღება არ შეიძლება, შედეგად იწვევს კანის რადიაციულ-სხივურ დასხივებით დაზიანებას და, შეიძლება მთლიანი ორგანიზმის დასხივებაც გამოიწვიოს: რადგანაც პოლონიუმი საკმაოდ ადვილად ხვდება კანს ქვეშ. ის საშიშია იმ მანძლზეც კი, რომელიც აღემატება ალფა-ნაწილაკის გარბენის სიგრძეს, რადგანაც მისი შენაერთები თვითხურდებიან და გადადიან აეროზოლურ მდგომარეობაში. ზღვრული დასაშვები კონცენტრაცია წყალსაცავებში და სამუშაო ფართების ჰაერში 11,1×10−3 ბკ/ლ და 7,41×10−3 ბკ/მ³. ამიტომაც პოლონიუმ-210-თან მუშაობენ მხოლოდ ჰერმეტულ ბოქსებში.

პოლონიუმ-210 ბუნებაში მცირე რაოდენობით მდებარეობს და გროვდება თამბაქოში, რომლის შედეგად დიდი ზარალი ადგება თამბაქოს მწევლებს. პოლონიუმის სხვა ბუნებრივი იზოტოპები იშლებიან ძალიან სწრაფად, ამიტომაც ვერ ახერხებენ თამბაქოში დაგროვებას[10]. «თამბაქოს მწარმოებლებმა ეს ელემენტი აღმოაჩინეს ჯერ კიდევ 40 წლის წინ, მისი მოცილების მცდელობები უშედეგოდ დამთავრდა», — აღნიშნულია 2008 წლის სტატიაში, რომელიც ამერიკელი სტენფორდის უნივერსიტეტის და მაიოს კლინიკის მკვლევარებმა გამოაქვეყნეს როჩესტერში[11].

პოლონიუმით რადიაციულ მოწამლვას თუ რა ზემოქმედება აქვს ადამიანის ორგანიზმზე ზუსტად ცნობილი არ არის, რადგანაც ადამიანზე ცდები არ ჩატარებულა. სპეციალისტების შეფასებით, რომელიც გამოქვეყნებულია[12] მეცნიერულ ჟურნალში Journal of Radiological Protection და ეფუძნება რადიაციული მოწამლვის მათემატიკურ მოდელს, რომელიც შექმნილია ცხოველებზე წარმოებული დაკვირვებების შედეგებზე, პოლონიუმ-210-ის სასიკვდილო დოზა ზრდასრული ადამიანისთვის ფასდება 0,1-0,3 გბკ (0,6-2 მკგ)-დან იზოტოპის ადამიანის ფილტვებიდან მოხვედრისას, 1-3 გბკ (6-18 მკგ) -მდე ადამიანის ორგანიზმში საკვებგადამამუშავებელი ტრაქტით მოხვედრისას.

უფრო მეტადმცხოვრები პოლონიუმ-208 (ნახევარდაშლის პერიოდია 2,898 წელი) და პოლონიუმ-209-ს (ნახევარდაშლის პერიოდია 103 წელი) გააჩნიათ რამდენადმე ნაკლები რადიოტოქსიკურობა წონის ერთეულზე, და უკუპროპორციულია ნახევარდაშლის პერიოდისა. სხვა მცირედმცხოვრები პოლონიუმების რადიოტოქსიკურობის შესახებ ცოტარამ არის ცნობილი. ადამიანის ორგანიზმში პოლონიუმი ისევე მოქმედებს როგორც თავისი სხვა ქიმიური ჰომოლოგები, სელენი და ტელური, კონცენტრირდება ღვიძლში, თირკმლებში, ელენთაში და ძვლის ტვინში. ორგანიზმიდან ნახევარგამოყვანის პერიოდია − 30-დან 50 დღემდე, გამოდის ძირითადად თირკმლებით. არის შეტყობინება პოლონიუმის ვირთხის ორგანიზმიდან 2,3-დიმერკაპტოპროპანოლის მეშვეობით წარმატებით გამოყვანის შესახებ — 90 % ცხოველებისა რომლებშიც შეჰყავდათ პოლონიუმ-210-ის სასიკვდილო დოზა (9 ნგ/კგ წონაზე), ცოცხლები დარჩნენ, ეს მაშინ როცა საკონტროლო ჯგუფში ყველა ვირთხა დაიღუპა თვენახევარში.

პოლონიუმ-210-ით მოწამლვის გახმაურებული შემთხვევები

რედაქტირება

რესურსები ინტერნეტში

რედაქტირება
  1. დოლიძე ვ., ციციშვილი ვ., „ოთხენოვანი ქიმიური ლექსიკონი“, თბ., 2004, გვ. 173
  2. ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 8, თბ., 1984. — გვ. 153.
  3. E. Rutherford., Radioactive Substances and Their Radiations, ლონდონი: Forgotten Books. — გვ. 699, ISBN 1451001983, 9781451001983 Invalid ISBN.
  4. იგორ ივანოვი.. (12.07.07) ამოხსნილია პოლონიუმის გამოცანა გვ. 1. დაარქივებულია ორიგინალიდან — 2011-08-22. ციტატა: „ჩეხი მკვლევარების მიერ ჩატარებულმა გამოთვლებმა პასუხი გასცეს ფიზიკოსების კითხვას, თუ რატომ აქვს პოლონიუმს კუბური მესერი?“ ციტირების თარიღი: 2010-05-04.
  5. ზეფიროვი, ნ.ს. (1995). ქიმიის ენციკლოპედია, 5 ტომი. მოსკოვი: დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია, გვ. 53, გვ. 639. ISBN 5852700924. 
  6. 6.0 6.1 Красивая версия "самоубийства" Литвиненко вследствие криворукости. www.stringer.ru (2006-11-28). დაარქივებულია ორიგინალიდან — 2012-06-22. ციტირების თარიღი: 2012-03-02.
  7. Ионизаторы воздуха
  8. J. H. Dillon. Polonium Alloy for Spark Plug Electrodes. J. Appl. Phys. 11, 291 (1940).[მკვდარი ბმული]
  9. Публикации | Книга «Ядерный Центр России — Саров» დაარქივებული 2007-05-01 საიტზე Wayback Machine. .
  10. პოლონიუმ-210 თამბაქოს კვამლში. დაარქივებულია ორიგინალიდან — 2010-08-08. ციტირების თარიღი: 2013-02-09.
  11. РИА Новости: თამბაქო შეიცავს რადიოაქტიურ პოლონიუმს-210. დაარქივებულია ორიგინალიდან — 2011-08-22. ციტირების თარიღი: 2013-02-09.
  12. Polonium-210 as a poison[მკვდარი ბმული]
  13. Останки Ясира Арафата извлекли из мавзолея