Polonio

elemento chimico con numero atomico 84
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Il polonio è l'elemento chimico di numero atomico 84 e il suo simbolo è Po.

Polonio
   

84
Po
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   

bismuto ← polonio → astato

Linea spettrale
Linea spettrale dell'elemento
Linea spettrale dell'elemento
Generalità
Nome, simbolo, numero atomicopolonio, Po, 84
SerieSemimetalli
Gruppo, periodo, blocco16, 6, p
Densità9 919,6 kg/m³
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Termine spettroscopico3P2
Proprietà atomiche
Peso atomico209
Raggio atomico (calc.)190(135) pm
Raggio covalente146 pm
Raggio di van der Waals197 pm
Configurazione elettronica[Xe]4f145d106s26p4
e per livello energetico2, 8, 18, 32, 18, 6
Stati di ossidazione2, 4, 6[1] (anfotero)
Struttura cristallinaCubico semplice
Proprietà fisiche
Stato della materiasolido (non magnetico)
Punto di fusione527 K (254 °C)
Punto di ebollizione1 235 K (962 °C)
Volume molare2,297×10−5 /mol
Calore di fusione60,1 kJ/mol
Tensione di vapore0,0176 Pa a 527 K
Altre proprietà
Numero CAS7440-08-6
Elettronegatività2,0 (scala di Pauling)
Conducibilità elettrica2,19×106/m·Ω
Conducibilità termica20 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione812,1 kJ/mol
Isotopi più stabili
isoNATDDMDEDP
206Posintetico 8,8 giorniα
ε
202Pb
206Bi
207Posintetico 5,8 oreε207Bi
208Posintetico 2,898 anniα
ε
5,215
1,401
204Pb
208Bi
209Posintetico 103 anniα
ε
4,979
1,893
205Pb
209Bi
210Potracce 138,376 giorniα5,407206Pb
211Posintetico 0,516 sα207Pb
212Posintetico 0,298 μs
0,299 μs
α208Pb
213Posintetico μsα209Pb
214Posintetico 163,7 μsα210Pb
215Posintetico 1,78 msα
β
211Pb
215At
216Posintetico 0,145 sα212Pb
218Posintetico 3,10 minutiα
β
214Pb
218At
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

È un semimetallo estremamente radioattivo e raro, chimicamente simile al tellurio e al bismuto e si trova nei minerali di uranio.

Caratteristiche

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Questa sostanza radioattiva si scioglie facilmente in ambiente acido ed è difficilmente solubile in ambiente alcalino. Il suo comportamento chimico è molto simile a quelli di bismuto e tellurio. Il polonio è un metalloide volatile di cui il 50% si vaporizza in aria dopo 45 ore a 328 K (55 °C). Sono noti trentatré isotopi del Polonio, tutti instabili. È un elemento estremamente tossico e molto radioattivo.

Applicazioni

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  • Assieme al berillio il polonio può essere usato per creare una sorgente di neutroni. Un esempio di questo utilizzo si ritrova nelle armi nucleari dato che viene utilizzato nella realizzazione di iniziatori neutronici modulari, impiegati soprattutto negli ordigni nucleari di vecchio tipo.
  • In passato è stato usato in dispositivi per eliminare la carica elettrostatica nella manifattura di stoffe, ora rimpiazzato da sorgenti di particelle beta più facilmente disponibili e meno pericolose. Le proprietà antistatiche sono dovute alle radiazioni alfa che ionizzano l'aria circostante, che a sua volta neutralizza le cariche elettrostatiche[2].
  • Si usa anche su speciali spazzole che tolgono la polvere accumulata sui negativi fotografici. Il polonio in queste spazzole è sigillato e schermato in modo da minimizzare i rischi da radiazioni.

Il polonio-210

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Questo isotopo del polonio è un emettitore alfa con una emivita di 138,39 giorni. Un milligrammo di questo metalloide emette lo stesso numero di particelle alfa di cinque grammi di radio. Il decadimento di questo elemento rilascia anche una grande quantità di energia: mezzo grammo di polonio-210 termicamente isolato dall'ambiente può raggiungere rapidamente temperature di circa 500 °C, e sviluppare circa 140 W/g in energia termica[2]. Pochi curie (gigabecquerel) di polonio-210 emettono una luminescenza blu dovuta all'eccitazione dell'aria circostante per effetto Compton.
Poiché praticamente tutta la radiazione alfa viene facilmente bloccata dai normali contenitori e rilascia la sua energia appena colpisce una superficie, il polonio-210 è stato preso in esame per un possibile uso nel riscaldamento dei veicoli spaziali come sorgente per celle termoelettriche nei satelliti artificiali. Tuttavia, a causa della sua breve emivita (circa 140 giorni), il polonio-210 non poteva alimentare queste celle per tutta la vita utile di un satellite e questa applicazione è stata abbandonata.

Si deve la sua scoperta ai coniugi Maria Skłodowska (meglio nota come Marie Curie) e Pierre Curie, e al loro assistente Gustave Bémont, che la resero pubblica il 20 aprile 1902. Chiamato anche "radio F", venne poi battezzato polonio in onore della Polonia, terra natale di Maria Skłodowska, anche con l'intenzione di porre alla pubblica attenzione la lotta per l'indipendenza della Polonia, all'epoca provincia dell'impero russo. Fu in questo senso il primo elemento chimico a legarsi esplicitamente a una controversia geopolitica.

Skłodowska aveva iniziato a misurare la radiazione emessa dall'uranio mediante la piezoelettricità scoperta dal marito Pierre in collaborazione con il fratello Jacques. Gli sposi Curie-Skłodowska, saggiando il contenuto di uranio della pechblenda, notarono che alcuni campioni erano più radioattivi di quanto lo sarebbero stati se costituiti di uranio puro; ciò implicava che nella pechblenda fossero presenti elementi in quantità minime non rilevate dalla normale analisi chimica e che la loro radioattività fosse molto alta. Decisero così di esaminare tonnellate di pechblenda e nel luglio del 1898 riuscirono a isolare una piccola quantità di polvere nera avente attività specifica pari a circa quattrocento volte quella dell'uranio. In questa polvere era contenuto un nuovo elemento dalle caratteristiche simili al tellurio, che fu chiamato polonio. Il resoconto di questo lavoro, unitamente a quello immediatamente successivo che portò alla scoperta dell'ancora più radioattivo radio, divenne la tesi di dottorato di Maria Skłodowska.

Isotopi

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Sono noti trentatré isotopi del polonio, tutti radioattivi, le cui masse atomiche variano da 194 a 218 u. Il polonio-210 è l'isotopo più disponibile.

209Po (con un'emivita di 103 anni) e 208Po (2,9 anni) possono essere prodotti tramite bombardamento del piombo o del bismuto con particelle alfa, protoni o deuteroni; tuttavia queste sintesi sono molto costose.

Disponibilità

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Il polonio in natura è un elemento molto raro. Si trova nei minerali dell'uranio in concentrazione di circa 100 microgrammi per tonnellata, ovvero una parte su 1010. La sua abbondanza è circa lo 0,2% di quella del radio.

Nel 1934 un esperimento ha dimostrato la possibilità di produrre il polonio per bombardamento del bismuto con neutroni:

209Bi + n → 210Bi → 210Po + β

in questo modo il polonio-210 può essere prodotto in un reattore nucleare per la produzione di radioisotopi in quantità dell'ordine dei milligrammi. La stessa reazione invece motiva lo svantaggio nell'impiego del bismuto nel refrigerante di un reattore.

Precauzioni

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Il polonio è un elemento tossico, estremamente radioattivo e pericoloso da manipolare, persino in quantitativi dell'ordine del milligrammo o meno. Le particelle alfa che emette viaggiano per pochi centimetri nell'aria e sono facilmente schermabili, ma in caso di penetrazione nell'organismo, ad esempio per inalazione o ingestione, possono danneggiarne i tessuti.

Il limite massimo tollerabile di radioattività da ingestione del polonio è 83 kBq, una quantità corrispondente a quella prodotta da ng di polonio. La massima concentrazione ammissibile di composti di polonio nell'aria è circa 11 kBq/m³.

Studi scientifici hanno dimostrato la presenza di Polonio-210 nelle sigarette.[3][4] Il fumo di 20 sigarette al giorno per 1 anno equivale a sottoporsi a 28 radiografie.

Il polonio-210 è stato la causa della morte dell'ex agente segreto russo Aleksandr Litvinenko, ucciso a Londra nel 2006 da una ingestione di questa sostanza in circostanze mai del tutto chiarite.[5]

  1. ^ Tavola periodica interattiva, su multimedia.bovolentaeditore.com. URL consultato il 28 aprile 2013.
  2. ^ a b (EN) Argonne National Laboratory: "Polonium" (PDF), su ead.anl.gov, 2005. URL consultato il 2 dicembre 2006 (archiviato dall'url originale il 16 febbraio 2013).
  3. ^ FUMO, NEL TABACCO POLONIO RADIOATTIVO, su ansa.it, ANSA. URL consultato il 26 agosto 2008 (archiviato il 28 agosto 2008).
  4. ^ Maria Rosa Valetto, Le sigarette sono radioattive e l'industria lo sapeva, in Corriere della Sera, 27 ottobre 2011.
  5. ^ Il caso Litvinenko è un pasticcio, ed ecco tutti gli elementi che non tornano, 1º febbraio 2016. URL consultato il 17 novembre 2017.

Bibliografia

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Altri progetti

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Collegamenti esterni

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