Полоний: история открытия элемента. Отравление человека полонием Плотность полония

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.

МОСКВА, 11 дек - РИА Новости. Развернутая в СМИ дискуссия вокруг свойств полония-210, обнаруженного в теле экс-сотрудника ФСБ Александра Литвиненко, содержит большое количество неточной информации, что в конечном итоге приводит "к запутыванию ситуации", заявил РИА Новости эксперт в области ядерной физики.

Литвиненко, бежавший в 2000 году в Великобританию и получивший в октябре этого года британский паспорт, скончался 23 ноября в больнице Университетского колледжа Лондона. Специалисты британского Агентства по охране здоровья обнаружили в его теле следы радиоактивного элемента полония-210.

Следы полония были найдены в местах, которые Литвиненко посещал, в частности, в ресторане и отеле в центре Лондона.

"В таких сложных вопросах, как обращение с радиоактивным изотопом и последствия поражения человека полонием-210, к сожалению, очень многие считают себя экспертами, придумывая невероятные вещи. В начале появилась неправдоподобная информация, распространяемая СМИ, что отравленный полонием-210 человек может оставлять после себя следы. Это ерунда, никакие потовыделения не выносят полоний-210 наружу", - заявил эксперт.

Аналогичное мнение выразил РИА Новости ранее директор Института стратегической стабильности Росатома Виктор Михайлов. Он заявил, что человеку, пораженному полонием-210, "невозможно оставлять после себя следы изотопа".

"Какие следы? Это смешно! Человек, пораженный полонием-210, не может оставлять после себя следы, если только он не нес этот полоний-210 в руках", - сказал Михайлов.

По его словам, "изотоп полоний-210 имеет альфа-излучение и поскольку он находился внутри человека, он не может оставлять следов".

Агентство по охране здоровья Великобритании еще в конце ноября выпустило официальное заявление, в котором говорится, что "риск заражения этим веществом (полоний-210) минимален".

"Риск поражения лучевой болезнью появляется только при условии, что это вещество проникло внутрь: вы его вдохнули, взяли в рот или оно попало в открытую рану. Оно не представляет собой угрозы, пока остается снаружи. Большую часть следов вещества можно убрать, просто помыв руки, используя стиральную или посудомоечную машину", - говорится в заявлении британского агентства.

По мнению эксперта в области радиационной медицины, развитие лучевой болезни от попадания полония-210 в организм человека практически неизбежно. "Но все зависит от дозы изотопа и от особенностей организма пострадавшего. Если доза крайне небольшая, то можно зафиксировать присутствие полония-210, но риск здоровью будет минимальным", - сказал эксперт РИА Новости.

Другой эксперт - в области ядерной физики - напомнил, что "элемент 84 - полоний - первый элемент, вписанный в таблицу Менделеева после открытия радиоактивности". "Он первый по порядку атомных номеров и самый легкий из элементов, не имеющих стабильных изотопов", - сказал он.

Полоний был открыт Пьером и Марией Кюри и получил свое название 13 июля 1898 года в честь исторической родины Марии - Польши. Он встречается в природе, но в урановых рудах его концентрация в 100 триллионов раз меньше концентрации урана.

Полоний - мягкий металл серебристо-белого цвета чуть легче свинца. В организм человека поступает с едой и табачным дымом

Изотопы - это разновидности одного и того же радиоактивного элемента. Например, полоний существует в таких вариантах, как полоний (Р) P-210 с периодом полураспада 138 дней, P-208 - с периодом полураспада два года и P-209 - с периодом полураспада 103 года. По словам эксперта, наиболее важным с точки зрения науки является изотоп полоний-210 - чистый альфа-излучатель.

"Испускаемые им альфа-частицы тормозятся в металле и, пробегая в нем всего несколько микрометров, растрачивают при этом свою атомную энергию, которая превращается в тепло, которое, в свою очередь, можно использовать для обогрева или превратить в электричество", - рассказал эксперт.

Эту энергию уже используют и на Земле, и в космосе. Изотоп P-210 применен в энергетических установках некоторых искусственных спутников. В частности, он летал за пределы Земли на советских спутниках "Космос-84" и "Космос-90".

Чистые альфа-излучатели - и полоний-210 - имеют перед другими источниками излучения несколько очевидных преимуществ, в том числе и то, что такие излучатели практически не требуют специальных мер защиты: проникающая способность и длина пробега альфа-частиц минимальны. В свое время радиоактивный изотоп полоний-210 служил топливом "печки", установленной на "Луноходе-2".

Подобные устройства используют и на Земле. Кроме них, важны полоний-бериллиевые и полоний-борные источники нейтронов. Это герметичные металлические ампулы, в которые заключена покрытая полонием-210 керамическая таблетка из карбида бора или карбида бериллия. Поток нейтронов из ядра атома бора или бериллия порождают альфа-частицы, испускаемые полонием.

Такие нейтронные источники легки и портативны, совершенно безопасны в работе, очень надежны. Латунная ампула диаметром 2 см и высотой 4 см - советский полоний-бериллиевый источник нейтронов - ежесекундно дает до 90 миллионов нейтронов.

Среди прочих земных дел полония следует упомянуть его применение в стандартных электродных сплавах, которые нужны для запальных свечей двигателей внутреннего сгорания. Излучаемые полонием-210 альфа-частицы понижают напряжение, необходимое для образования искры, и облегчают включение двигателя.

Эксперт в области радиационной медицины сообщил, что несмотря на присутствие только альфа-излучения у P-210, от которого "в принципе можно защититься простой преградой", работают с полонием лишь в герметичных боксах, поскольку он один из самых опасных радиоэлементов.

Эксперт отметил, что сегодня уже с большой долей вероятности можно сказать, что Литвиненко умер от острой лучевой болезни.

"В истории его смерти есть множество вопросов, и с каждым днем их становится все больше и больше, но ясно то, что известные нам через официальные заявления британских властей данные по протеканию болезни Литвиненко и причинам его смерти с большой долей вероятности указывают на поражение от лучевой болезни", - сказал он.

"Хотя, конечно, без обнародования официальных итогов вскрытия невозможно дать абсолютно точный ответ", - подчеркнул эксперт.

Он сообщил, что говорить об остром лучевом поражении организма человека можно при получении радиоактивной дозы облучения свыше 0,5 зиверт (Зв).

Зиверт - единица измерения эффективной и эквивалентной дозы. Наиболее часто используемой дольной единицей зиверта является его тысячная доля - миллизиверт.

1 Зиверт равен 1000 миллизивертов (мЗв). Эквивалентная доза - поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий весовой коэффициент для данного вида излучения. Учитывают биологическую эффективность различных видов ионизирующего излучения, поскольку при одной и той же поглощенной дозе альфа-, бета- и гамма-излучения оказывают неодинаковое воздействие.

Внесистемной единицей эквивалентной дозы является бэр - биологический эквивалент рентгена. 1 Зв равен 100 бэр.

"Негативные эффекты появляются немедленно или через несколько дней, в частности слабнет иммунная система, страдает желудочно-кишечный тракт, легкие и другие внутренние органы, а также центральная нервная система", - сообщил эксперт.

При дозах от 1 до 2 зиверт врачи-радиологи считают, что у пятой части пострадавших возможен летальный исход. При дозах свыше 7 зиверт процент выживающих равен нулю.

Как ранее сообщалось в некоторых СМИ, в России на уральском комбинате "Маяк" находится реактор, где в свое время облучали специальные мишени из висмута, чтобы получить промежуточное сырье, из которого выделяют чистый полоний-210.

Как сообщили РИА Новости в Росатоме, два года назад реактор, который использовали для производства полония-210, был выведен из эксплуатации.

В ряде некоторых британских СМИ появилась информация о том, что полоний, которым мог быть отравлен в Лондоне Литвиненко, был произведен в городе Железногорске Красноярского края. Эту информацию поставил под сомнение экс-глава Минатома РФ Виктор Михайлов, отметивший, что британские специалисты не могли так быстро определить место изготовления полония-210.

"Я думаю, что невозможно так быстро с момента обнаружения следов полония-210, без обмена информации со странами, которые могут произвести полоний, определить место производства этого радиоактивного изотопа", - заявил Михайлов.

Красноярские специалисты-ядерщики также полностью отвергли предположения о том, что обнаруженный в Великобритании полоний-210 мог быть произведен в Красноярском крае.

Как сообщили в дирекции действующего в закрытом городе Железногорск горно-химического комбината, который уже почти полвека производит оружейный плутоний, названный изотоп "никогда не присутствовал в технологических цепях местных предприятий".

Ранее глава Росатома Сергей Кириенко сообщил на пресс-конференции, что Россия ежемесячно экспортирует полоний-210 в США, осуществляя поставки под строгим контролем.

Федеральная комиссия США по ядерному регулированию (Nuclear Regulatory Commission) в свою очередь заявила, что имеющиеся в свободной продаже в США образцы полония-210 не представляют опасности. По словам официального представителя комиссии Дэвида Макинтайра, опасности не представляют ни свободно продающиеся через Интернет учебно-научные образцы изотопа полония-210, ни реализуемые через розничную торговлю технические устройства и приборы для борьбы со статическим электричеством, содержащие этот радиоактивный элемент.

"Если вы захотите разобрать устройство, то любое его (полония-210) количество будет трудно извлечь и оно все равно будет в безвредной форме", - заявил Макинтайр, подчеркнув, что продающиеся на американском рынке приспособления-антистатики могут быть "крайне маловероятным источником" радиоактивного полония-210, чтобы им можно было воспользоваться для отравления человека.

Американская компания United Nuclear распространила заявление, в котором сообщила, что объем полония-210 в ее образцах настолько мал, что для накопления смертельной дозы этого радиоактивного изотопа понадобится закупить около 15 тысяч таких образцов. При цене в $69 за один образец общая стоимость такой покупки составила бы более $1 миллиона, что, разумеется, немедленно вызвало бы тревогу как из-за огромной суммы, так и из-за большого количества заказов для компании, которая продает обычно не более одного-двух образцов в квартал.

В то же время эксперт по науке и технике в политологическом Совете по международным отношениям Майкл Леви, к которому за комментариями обратилась Эй-би-си, не считает извлечение полония-210 из имеющихся в свободной продаже в США образцов и приборов таким уж сложным делом. Имея базовые химические знания и свободно продающееся оборудование стоимостью в пару сотен долларов, полоний-210 вполне можно извлечь, учитывая также тот факт, что "продавцы показывают инженерные диаграммы своих приспособлений в Интернете", сказал он.

При этом Леви подверг сомнению появившиеся в английских и американских СМИ утверждения, что полоний-210 можно достать только в сложнейших лабораториях, действующих при ядерных комплексах. "Идея того, что вам для этого придется иметь доступ в российский ядерный комплекс, является глупой", - заявил Леви, который согласен с теми экспертами, которые удивлены выбором полония-210 в качестве яда для убийства человека.

"Существуют, несомненно, более проверенные и надежные способы убивать людей. Не стоит так уж бояться полония, поскольку есть множество других способов убивать людей, незаметно подсыпав что-нибудь в напиток", - сказал Леви.

Председатель комитета Совета Федерации по обороне и безопасности Виктор Озеров, в свою очередь, отверг все обвинения в адрес российских спецслужб, которые якобы могли быть замешаны в смерти Литвиненко.

"Я сомневаюсь в том, что наши спецслужбы настолько непрофессиональны, чтобы разнести отраву по двадцати офисам Лондона и подвергать угрозе жизнь простых людей", - сказал он.

Радиоактивный элемент VI группы периодической системы Менделеева. Полоний был открыт в 1898 г. Марией Склодовской-Кюри и Пьером Кюри. Название получил в честь Польши.
М. Кюри установила, что некоторые образцы урановой смоляной руды более радиоактивны, чем сам уран. Следовательно в этой руде должны были содержаться вещества более радиоактивные, чем уран. Эти вещества (элементы) были выделены. Сначала полоний, а затем радий.
Наиболее долгоживущий из природных изотопов 210 Po. Период полураспада 210 Po 138.376 дней , т.е. за это время первоначальное количество 210 Po уменьшается вдвое. Через это время половина ядер 210 Po превращаются в ядра стабильного изотопа свинца 206 Pb. Превращение 210 Po в 206 Pb происходит в результате α -распада

210 Po → 206 Pb + α .

Т.е. кроме ядер свинца (206 Pb) при распаде 210 Po образуются также ядра гелия 4 He, которые обычно называют α (альфа)-частицами. Причем 210 Po является практически чистым α -излучателем. Альфа-распад, если он происходит не на основное или не только на основное состояние конечного ядра, сопровождается гамма-излучением. В подавляющем количестве случаев 210 Po распадается на основное состояние 206 Pb с испусканием альфа-частиц с энергией 5.3 МэВ, и только ничтожная доля (0.00122%) ядер 210 Po распадается на возбужденное (803 кэВ) состояние 206 Pb, которое распадается с испусканием гамма-квантов . Обнаружить сопутствующее такому альфа-распаду гамма-излучение можно только в прецизионном эксперименте.
Изотоп 210 Po является не только самым долгоживущим среди естественных, т.е. существующих на Земле, а не полученных искусственным путем, изотопов полония, но и самым распространенным. Он постоянно образуется за счет цепочки распадов изотопов, которая начинается с 238 U и кончается 206 Pb.

238 U → 234 Th → 234 Pa → 234 U → 230 Th → 228 Ra → 222 Rn → 218 Po → 214 Pb → 214 Bi → 214 Po → 210 Pb → 210 Bi → 210 Po → 206 Pb.

Период полураспада (T 1/2) 238 U 4.5 миллиарда лет. В естественной урановой смеси 238 U более 99%. Для количества ядер (N) изотопов урана (238 U) и полония (210 Po) в естественной смеси и их периодами полураспада (T 1/2) справедливо соотношение

N(238 U)/N(210 Po) = T 1/2 (238 U)/T 1/2 (210 Po).

Аналогичные соотношения справедливы для всех изотопов цепочки последовательных распадов, т.к. они находятся в так называемом вековом равновесии , когда количество распадов в единицу времени у всех изотопов одинаковое. Сколько в результате предшествующего распада в единицу времени образуется ядер изотопа столько же их и распадается. Таким образом в 1 тонне урановой руды содержится только около 100 микрограмм полония . В основном это 210 Po. Всех других естественных изотопов полония еще меньше (и на много). Полоний можно выделить из урановых руд при обработке отходов уранового производства. Однако для для того, чтобы получить заметное количество полония, пришлось бы обработать немыслимое количество таких отходов. 210 Po получают в ядерных реакторах при облучении нейтронами висмута в результате реакции

209 Bi(n,γ ) 210 Bi.

210 Bi испытывает бета-распад и превращается в 210 Po. Период полураспада 210 Bi 5.013 дней .
Кроме 210 Po еще два искусственно-радиоактивных изотопа полония имеют относительно большие периоды полураспада - это 208 Po (T 1/2 = 2.898 г) и 209 Po (T 1/2 = 102 г). Эти изотопы можно получить, используя бомбардировку ускоренными в циклотроне пучками альфа-частиц, протонов или дейтронов мишеней из свинца или висмута . 209 Po можно приобрести в Ок Риджской национальной лаборатории с разрешения Комиссии за по атомной энергии (A.E.C.) США по цене приблизительно $3200 за 1 мкКи (микрокюри)* . В таком источнике будет 6· 10 -8 г 209 Po. Все остальные изотопы полония имеют периоды полураспада от 8.8 дней (206 Po) до долей микросекунды ( ).

Различные типы ионизирующих излучений (α ,β ,γ ) имеют заметно отличные проникающие способности. Альфа-частицы от радиоактивных изотопов пролетая через вещество легко подхватывают электроны и превращаются в атомы гелия. Так для того, чтобы превратиться в гелий, альфа-частицам 210 Po достаточно пролететь в воздухе меньше 4 см, в биологической ткани - меньше 50 мкм, в алюминии - меньше 30 мкм. Таким образом, альфа-излучение от радиоактивных источников не может быть зафиксировано обычными дозиметрами, в которых используются счетчики Гейгера. Альфа-частицы таких энергий не пройдут через корпус счетчика, даже если альфа-радиоактивным изотопом измазать его поверхность. Достаточно поместить чистый α -излучатель в герметичную упаковку со стенками не толще, чем лист бумаги (главное, чтобы радиоактивный препарат из него "не высыпался"), обнаружить его излучение не смогут и более чувствительные устройства, такие, например, как полупроводниковые или сцинтилляционные детекторы. Последние могут помочь зафиксировать альфа-излучение, если они будут находится в непосредственной близости от "открытого" источника радиоактивного загрязнения.

На рис. 2 приведены характеристики сцинтилляционного детектора загрязнений LB 124 SCINT, выпускаемое фирмой BERTHOLD TECHNOLOGIES GmbH & Co .
Радиоактивные источники 210 Po используются как в научных исследованиях, так и в технике. Во время работы над Манхеттенским проектом полоний-бериллиевый нейтронный источник предполагалось использовать в качестве запала атомной бомбы. Нейтроны в таком источнике получаются в результате взаимодействия альфа-частиц от распада 210 Po с бериллием, реакция 9 Be(α ,n). Однако в последствии от такого решения отказались . Удельное энерговыделение полония велико - 140 Ватт/г. Капсула содержащая 0.5 г полония нагревается до 500 о С . Это свойство используется для создания на его основе термоэлектрических источников, которые в частности применяются в космических аппаратах. Полоний также используется в устройствах для снятия статического электричества. В некоторых устройствах такого рода может содержаться полоний с активностью до 500 мкКи (около 0.1 микрограмм). Этого количества теоретически достаточно, чтобы убить 5000 человек. Однако, этот полоний надежно упакован, и для того, чтобы извлечь его для использования во вредоносных целях необходимы изощренные технологии и глубокие знания . Как правило, активность предлагаемых на рынке источников невелика. Так можно приобрести источник 210 Po с активностью 0.1 мкКи (микрокюри) за $69. Источник с такой активностью испускает 3700 частиц в секунду. Масса же 210 Po в таком источнике около 2· 10 -11 г.
Альфа-излучение от радиоактивных источников не может проникнуть сквозь кожные покровы, Однако, альфа-излучающие нуклиды представляют большую опасность при поступлении внутрь организма через органы дыхания и пищеварения, открытые раны и ожоговые поверхности, и не только за счет ионизирующего излучения, но и просто как ядовитые вещества. Максимальная допустимая дозовая нагрузка на организм при попадании 210 Po внутрь всего 0.03 мкКи (6.8 . 10 -12 г). При одинаковом весе 210 Po приблизительно в 2.5 . 10 11 раз токсичнее, чем синильная кислота . Попав в организм человека, полоний через ток крови распространяется по тканям. Полоний выводится из организма в основном вместе с калом и мочой. Больше всего его выводится в первые несколько дней. За 50 дней выводится около половины попавшего в организм полония. Наличие полония у зараженных им людей идентифицируется по слабому гамма-излучению выделений . Попадание внутрь организма человека одной стотысячной миллиграмма полония в 50% случаев приводит к летальному исходу . Полоний весьма летучий металл, на воздухе за 45 часов 50% его испаряется при температуре 55 о С.

* Единицы активности - 1 Ки (Кюри) = 3.7 . 10 10 распадов в секунду, 1 Ки = 10 3 мКи = 10 6 мкКи. 1 Бк = 1 распад в секунду.

Полоний - это элемент, все изотопы которого (разновидности атомов) являются радиоактивными. Также он является халькогеном, то есть встречается в природе - входит в состав земной коры. А еще он невероятно опасен. Особенно его изотоп - полоний-210. Впрочем, обо всем по порядку.

Период полураспада

Как уже было сказано, полоний-210 является очень опасным веществом. Он высокотоксичен, а его период полураспада составляет 138 дней и 9 часов. Под данной величиной подразумевается время, в течение которого вещество распадается примерно в соотношение ½. Применим данный термин, кстати, не ко всем системам. А исключительно к экспоненциально распадающимся.

Важно отметить, что за два таких периода не распадаются все частицы. Ведь каждый этап полураспада уменьшает количество сохранившихся частиц в 2 раза. И еще стоит знать, что активность вещества является пропорциональной количеству его атомов.

Токсичность

У рассматриваемого элемента очень большая удельная активность - целых 166 ТБк/г. Под данным термином подразумевается количество осуществляемых в единицу времени радиоактивных распадов - спонтанного изменения состава или внутреннего строения атомных ядер.

Данное вещество излучает только альфа-частицы - положительно заряженные, образованные 2 протонами и 2 нейтронами. Но даже несмотря на это, его запрещено брать руками. Коснувшись этого мягкого серебристо-белого металла, человек гарантированно заработает лучевое поражение кожи как минимум. И высока вероятность того, что оно распространится по всему организму. Потому что изотоп легко проникает внутрь через кожные покровы.

Опасен он и на расстоянии, которое превышает длину преодоления альфа-частиц. Все потому, что они начинают самостоятельно нагреваться, вследствие чего переходят в аэрозольное состояние.

Это что касательно токсичности и распада полония-210. Но еще есть изотопы 208 и 209 - более долгоживущие. У 208-го период полураспада составляет 2,898 года. А у 209-го - и вовсе 103 года. Они менее токсичны. А об остальных изотопах и их радиотоксичности практически нет сведений, поскольку они являются короткоживущими.

Существует понятие предельно допустимой концентрации - это законодательно утвержденный санитарно-гигиенический норматив. Он допускает содержание в окружающей среде тех или иных элементов в строго определенном, безопасном для флоры, фауны и человека количестве.

И даже такое токсичное вещество, как полоний-210, фото которого представлено ниже, имеет ПДК. Допустимо его содержание в водоемах в количестве 11,1.10 −3 Бк/л. В воздухе рабочих помещений он может находиться в концентрации 7,41.10 −3 Бк/м³. Именно поэтому с данным изотопом работают исключительно в герметичных боксах.

Наряду с допустимыми пределами существует и летальная доза. Для взрослого человека достаточно всего 0,1—0,3 ГБк. Это от 0,6 до 2 мкг. То есть 0,000002 грамма изотопа, попавшего в организм через легкие, способно убить. Летальный исход в пероральном случае возникает при большем количестве вещества - от 6 до 18 мгк (0,000006 - 0,000018 грамм).

Естественно, у радиоактивного изотопа полония-210 нет антидота. Хотя эксперименты проводятся. Есть сведения, что 2.3-димеркаптопропанол, являющийся дезинтоксикационным лекарственным средством с сульфгидридными составляющими, успешно проявил себя в качестве антидота во время опытов с крысами.

Животным внутривенно вводилась смертельная доза изотопа. И у одной части подопытной группы его выводили при помощи указанного средства, а других оставляли умирать. 90 % крыс, которым был введен 2.3-димеркаптопропанол, выжили. Все другие, включая отравленных и не вылеченных, погибли в следующие 1,5 месяца.

Свойства и характеристики

О них тоже необходимо рассказать. Если рассматривать данное радиоактивное вещество как элемент, то можно выделить следующие его свойства и особенности:

• Масса ядра полония-210 составляет около 208,9824 атомной единицы (г/моль).
• Формула расположений электронов по оболочкам атома (конфигурация) выглядит так: [Хе] 4f 14 5d 10 6s 2 6р 4 .
• Радиус атома, обозначающий расстояние между ядром и самой дальней электронной орбитой, равен 176 пикометрам. 1 пк = 1 триллионная часть метра.
• Ковалентный радиус, обозначающий половину расстояния между ядрами атома с ковалентной связью, равен 146 пк.
• Радиус иона (размер) составляет (+6e) 67 пм.
• Электроотрицательность по шкале Полинга равна 2,3. Данный термин подразумевает способность одних атомов оттягивать к себе электроны иных. Самый высокий показатель, кстати, у фтора - 9,915.
• Электродный потенциал (электродвижущая сила) выглядит следующим образом: Ро ← Ро 3 + 0,56 В и Ро ← Ро2+ 0,65 В.
• Степени окисления следующие: -2, +2, +4 и +6.
• Энергия ионизации (наименьшая необходимая для удаления от свободного атома электрона) составляет 813,1 (8,43) кДж/моль или эВ.
• Плотность вещества при нормальных условиях равна приблизительно 9,5 г/см 3 .
• Температура плавления этого мягкого металла равна всего лишь 254 °C.
• Кипит полоний при 962°C.
• Удельная теплота плавления и испарения составляет 10 и 102,9 кДж/моль соответственно.
• Молярная теплоемкость равна 26,4 Дж/(K*моль).
• Молярный объем составляет 22,7 см³/моль.

И еще пару слов стоит сказать о кристаллической решетке данного мягкого металла. Это геометрический образ, который введен для анализа строения кристаллов вещества. У полония структура кубическая, и параметры равны 3,35 ангстрема.

Источники полония

Мало кто знает, но данный изотоп был обнаружен в табаке, используемом при производстве сигарет. И соответственно, в табачном дыме. Производители, конечно же, предпочитают об этом умалчивать. Но данная информация все равно была выяснена и разглашена.

Впервые статью опубликовали в американском издании под названием American Journal of Public Health. Она была написана группой исследователей, в которую вошли специалисты клиники Майо (Рочестер) и ученые Стэнфордского университета.

В статье говорится, что производители сигар более сорока лет тому назад обнаружили, что радиоактивный полоний-210 входит в состав табака. Они всеми доступными методами пытались его изъять из продукции, но безуспешно.

Во избежание большей информированности потенциальных покупателей о данном факте, компании не стали сообщать о результатах своих внутренних исследований. Об этом свидетельствуют внутренние документы концернов табачной промышленности.

Швейцарская газета Le Temps, в свою очередь, пишет о том, что желание скрыть данную информацию было столь сильным, что производители замалчивали ее даже тогда, когда выяснилось - концентрация полония-210 в два-три раза меньше оценок, сделанных изначально.

Ученые считают, что на сигаретных пачках, в связи с этим, необходимо изображать знак, который предупреждал бы о радиоактивной опасности.

Получение металла

Выше было многое рассказано про молярную массу полония-210, его физико-химические свойства и прочие особенности. Не будет лишним поведать и о том, как происходит получение данного металла.

В природе его изотопы входят в радиоактивный естественный ряд 238 U, а еще присутствуют в урановых рудах. Но в связи с коротким периодом альфа-распада, полоний-210 не накапливается в значительных количествах. Концентрация находится в пределах допустимой нормы.

Чтобы получить данное вещество из руды, необходимо извлечь из нее радий - серебристо-белый блестящий щелочноземельный металл, который отличается высокой химической активностью. Его остатки растворяют посредством соляной кислоты, после чего при помощи сероводорода осаждают полоний. Вместе с ним выделяется и висмут - блестящий металл с розовым оттенком.

Следующий этап - отделение полония. В данном процессе используют метод дробной кристаллизации соединений, которые имеют разную растворимость и отличающиеся свойства.

На сегодняшний день получить полоний-210 можно в ядерных реакторах, где висмут облучают нейронами. А самый долгоживущий изотоп извлекают посредством бомбардировки розового металла протонами.

Говоря простыми словами, получить радиоактивный полоний не так уж и просто. Согласно словам экспертов, в мире существует всего 40-50 реакторов, которые могут произвести это вещество. Некоторые из них являются ядерными объектами, находящимися на территории бывшего СССР, а также Германии и Австралии.

Использование

Выше было достаточно рассказано о различных свойствах данного полуметалла, а также о том, каков состав ядра полония-210. 84 - это номер, под которым элемент располагается, но в таблицу Менделеева он был вписан первым благодаря уникальности, проявляемой по многим показателям.

Где он применяется? Полоний был первым радиоактивным металлом, использованным в космических исследованиях. Примерно 40 лет тому назад он был применим в термоэлектрических элементах спутников. Однако период полураспада полония-210 составляет лишь 138 дней, этого недостаточно. Поэтому его заменили плутонием-238.

Также металл использовался в источниках нейтронов. Однако и там его заменили тритием - сверхтяжелым радиоактивным изотопом водорода.

Кроме этого, полоний использовался в качестве антистатика в печатающих устройствах. Его добавляли, чтобы снизить статическую электризацию, свойственную полимерным материалам. Но сейчас в этом уже нет необходимости.

Вообще, производство этого материала уже давно было прекращено во многих странах. В Британии его закончили в 1960-х годах. В США - в 1970-х. В Канаде производство закончили еще до начала 1980-х, и только в Китае оно длилось до 1990-х. Последний изготовленный полоний был сделан в Сарове - закрытом научном российском городе Нижегородской области.

Отравление. Симптомы

Даже выиграть в лотерею миллиард долларов проще, чем где-то встретить полоний. Ведь его производство засекречено правительством, и каждый микрограмм добываемого вещества строго контролируется. Однако если это каким-то образом произошло, то действовать нужно незамедлительно.

Отравление полонием-210 не имеет явных признаков. Но с первого же контакта вещество провоцирует развитие лучевой болезни, которая сопровождается симптомами радиоактивного поражения. Проявляются те же признаки, которые наблюдаются при отравлении иными высокотоксичными металлами. А именно:

• Диарея, тошнота, рвота.
• Гипертония и тахикардия.
• Упадок и усталость.
• Бред, галлюцинации и нарушения сознания.

Это общие признаки. Спустя какое-то время начинается:

• Выпадение волос.
• Резкое старение организма.
• Отказ органов (начинается с печени и почек).
• Полное поражение иммунитета и отвечающей за него лейкоцитарной формулы.
• Нехватка костного мозга и лимфы.

Полоний-210, попав в организм, посредством крови равномерно «расходится» по всему организму. Однородная концентрация наблюдается уже спустя пару часов после случившегося. Сразу же нарушаются обменные процессы, могут появляться судороги и психоз, проблемы с двигательной моторикой. Сердечные приступы, кровавый стул, перепады давления, частичная или полная слепота - все это является последствиями отравления.

Как действовать?

То, удастся ли спасти человека от губительного контакта с этим веществом, зависит не от периода полураспада полония-210, и даже не от того, какое количество металла или испарений оказало воздействие. А от лечения и своевременной помощи. Вот как нужно действовать:

• При прикосновении к металлу сразу же промыть этот участок тела, применив большое количество стирального порошка или хозяйственного мыла.
• При попадании изотопа в пищевод надо немедля вызвать рвоту. Поскольку счет идет на секунды, для этого применяются подкожные инъекции апоморфина. И прием слабительного - введение клизмой сульфата натрия и магния.

Естественно, перед этим необходимо вызвать скорую. В таких случаях квалифицированная медицинская помощь первостепенна.

В течении полугода-года изотоп может быть выведен из организма почками. Но за это время он накопится и причинит вред (облысение, например).

Если вещество успело впитаться в ткань органов, медики используют химические соединения из оксатиола и унитиола. Эти препараты могут «извлечь» полоний-210 и вывести наружу. В течение как минимум недели пострадавшему придется лежать под капельницей.

Случаи отравления

Истории известно лишь два таковых. Один произошел в 2006 году - полонием-210 отравили 43-летнего Александра Вальтеровича Литвиненко, подполковника советской и российской госбезопасности, пребывавшего на тот момент в Лондоне.

В ночь на 23 ноября его состояние резко ухудшилось, и меньше чем через сутки он скончался. Тело Александра не вскрывали долгое время, поскольку было опасение облучения медиков радиацией. Были проведены подробнейшие расследования. В их рамках удалось обнаружить следы радиации в тех местах, где был Александр перед тем, как ему стало плохо.

Второй случай не столь однозначный. Полоний-210 был обнаружен в личных вещах председателя Палестинской национальной администрации по имени Ясир Арафат, который умер в 2004 году.

Была даже проведена эксгумация его тела, и швейцарская сторона международной комиссии в результате исследований подтвердила - это отравление изотопом. Но потом все-таки они изменили решение. В итоге российская, французская и швейцарская стороны пришли к тому, что доказательств, подтверждающих факт отравления полония, нет, и дело было закрыто.

История радиоактивного химического элемента полоний-210 начинается в 1898 году, когда его открыли супруги Кюри в одной из урановых смоляных руд. Элемент был назван в честь Польши – родины первооткрывателей (лат. Polonium). Именно Ирен Кюри, по одной из версий, стала первой жертвой элемента, так как допустила однажды, что пробирка с полонием разбилась у нее в лаборатории . Спустя десятилетие она умерла от рака.

Примеры отравления полонием-210 в истории

Различные версии о частых случаях заболевания раком стали приходить позднее с многих уголков мира из научно-исследовательских центров и институтов.

Также сначала ходили всевозможные слухи о причастности вещества полоний-210 к смерти палестинского лидера Ясира Арафата, так как были найдены следы этого элемента среди личных вещей пострадавшего . Но, несмотря на возбуждение уголовного дела, причины смерти так до конца выяснены не были и все догадки, что покушение было совершено со стороны спецслужб Израиля, тогда так и остались догадками. Однако в 2012 году произвели эксгумацию тела и передали собранный материал на исследование и вердикт независимых специалистов из разных стран. В тройку лабораторий вошли заведения Франции, Швейцарии и России. Через год были готовы первые результаты исследований, которые поступили из швейцарской Лозанны и были переданы для ознакомления в палестинскую столицу. Следом в палестинский город Рамаллах были также переданы результаты исследований ученых остальных стран.

Результаты экспертиз получила непосредственно вдова Ясира Арафата, от которой весь внешний мир и получил сведения, которые подтвердили раннюю версию того, что лидера действительно отравили полонием-210.

Отравление полонием-210 также произошло у бывшего офицера ФСБ Александр Литвиненко в результате предположительного покушения на него его бывших сотрудников и коллег в Лондоне. Это стал один из самых ярких и резонансных случаев международного скандала, и следствие по делу идет до сих пор, уже больше 10 лет. Он умер мучительной смертью в госпитале Лондона после 22 двух дней жестоких страданий, когда у него сначала почти исчезли лейкоциты, затем стал сокращаться костный мозг, а потом поочередно отказали печень, почки и сердце.

Дело Литвиненко

Как показало следствие, 1 ноября 2016 года в фойе Лондонского фешенебельного отеля Millennium состоялась встреча Александра Литвиненко с бывшими коллегами Андреем Луговым и Дмитрием Ковтуном, где в чай был добавлен яд. В результате отравления смертельным чаем Литвиненко уже вечером почувствовал недомогание, началась частая рвота . 4 ноября Литвиненко госпитализирован в районную больницу, а уже 17 – в University College Hospital (UCH). 20 ноября его перевели в реанимацию.

Это дело взяло на контроль антитеррористическое подразделение Скотланд-Ярда, которым было проведено расследование о причинах отравления, были произведены действия, направленные на обнаружение отравляющего вещества. Кроме самых разнообразных анализов, был применен детектор радиации гамма-спектра, который обнаруживает содержание большинства отравляющих веществ, если они содержатся в биообразцах, но ничего не было найдено. Тогда образцы биоматериалов были переданы в научно-исследовательский институт атомной энергетики, где занимались разработками и созданием атомных боеголовок. Содержание полония было обнаружено учеными совершенно случайно – описываемое поведение изотопа было обсуждаемо вслух между специалистами, и их услышал разработчик, имеющий отношение к ядерному реактору, который тут же узнал поведение именно полония, так как полоний-210 входит в состав атомного оружия.

В день обнаружения причины отравления, 23 ноября, Литвиненко скончался. Расследование спецслужб обнаружило следы редкого изотопа в местах, которые посещали предполагаемые убийцы – Андрей Луговой и Дмитрий Ковтун – в самолете, на стадионе, в кафе, гостинице, ресторанах и кафе.

Полоний-210 был обнаружен:

• в самолете, на котором Луговой вылетел в Москву после инцидента;
• в доме А. Литвиненко;
• в аэропорту Хитроу;
• в больнице на Истон-роуд;
• в офисе охранной компании на Гроновер-стрит;
• в отелях Миллениум, Шератон Парк Лейн;
• в суши-баре Итсу;
• в офисе Б. Березовского.

На следующий день после смерти мужа вдова Мария Литвиненко была вынуждена покинуть свои апартаменты – на сборы ей дали всего 20 минут. По словам следователей, такие меры были необходимы для ее безопасности — квартира была серьезно заражена радиацией. 1 декабря вдова все же будет госпитализирована с повышенным содержанием в организме полония-210.

Паника по причине возможного массового заражения полонием-210 охватила весь город, были взяты анализы у посетителей суши-бара и других мест, где следователи обнаружили радиоактивный след.

Но по непонятным причинам британское правительство отказалось выдавать заключения судмедэкспертизы, результаты вскрытия и другие документы расследования российской стороне. Россия в свою очередь сделала вывод о заинтересованности Англии в искажении фактов, которые позволят подогнать все события под разрабатываемую ими версию.

РФ провело расследование и постановило, что Д. Ковтун и А. Луговой являлись также пострадавшими, было признано покушение на убийство и обнаружены следы отравления полонием-210. По делу об убийстве Литвиненко возбуждено уголовное дело, под подозрением в котором, кроме британского правительства, видится компаньон А. Литвиненко из Италии Марио Скарамелла, с которым состоялась встреча в суши-баре Итсу за несколько часов до встречи в «Миллениуме». Сам Литвиненко, уже находясь в больнице, говорил о том, что почувствовал себя плохо как раз после встречи с итальянским коллегой. В Итсу тот передал ему документы по делу Анны Политковской. Следы полония-210 были найдены также у Скарамеллы, в его гостиничном номере и по другим адресам его присутствия.

После происшествия на горячую линию Лондонской службы позвонило более тысячи пострадавших, у более ста выявлено содержание полония-210.

Для чего используют полоний-210

Радиоактивный полоний – это металл серебристо-белого цвета, относительно мягкий, встречается в урановой руде. Уникальный по многим показателям, этот элемент был первым вписан в таблицу Менделеева как радиоактивный. Располагается под номером 84, отличается тем, что среди не имеющих стабильных изотопов это самый легкий элемент. Применяется в космических исследованиях .

Не был известен широкой общественности, пока не стал причиной скандальных смертей. Очень редко встречается в природе, чтобы его добыть искусственно, необходим ядерный реактор. Список стран, которые занимаются производством полония-210, весьма широк – в него входит и Северная Корея, и Израиль, и ряд других стран, среди которых Россия.

Период полураспада полония-210 составляет 138 дней и 9 часов, затем он теряет свои радиоактивные свойства. Быстро окисляется в воздухе, его нельзя брать в руки и дышать вблизи. Благодаря альфа-излучению на длинных расстояниях он не опасен и вред значительно сокращается, если расстояние опасного объекта превышает 10 см.

Применяется при снятии статистического электричества , как источник тепла на космических объектах, в промышленных целях в качестве нейтронного источника, в качестве экспериментального метода для борьбы с раком.

Также полоний-210 был найден в табачных листьях, что подтвердило пагубное значение курения для здоровья. Однако вывести изотоп из листьев табака пока так и не удалось.

Симптомы и лечение при отравлении полонием-210

Производство и изготовление полония в России и в других странах строго засекречено правительством и контролируется каждый миллиграмм добываемого металла. По этой причине встретить где-то полоний случайно довольно сложно , хотя к примеру в США были попытки его использовать в бытовой утвари – например, в виде антистатической щетки, к которой не пристает пыль. Безопасная упаковка нейтрализует радиоактивный вред элемента, а свойство альфа-частиц в полонии действуют по назначению – в данном случае ионизируют воздух.

Но если все-таки произошел контакт со смертельным ядом, каким является полоний-210, нужно незамедлительно обратиться за врачебной помощью.

Не имея явных признаков, такое отравление провоцирует развитие лучевой болезни с ярко выраженными симптомами радиоактивного поражения. Полученный вред и симптомы напрямую зависят от дозы элемента.

Как и отравление другими высокотоксичными металлами, отравление полонием-210 проявляется следующими симптомами:

• тошнота, рвота, диарея;
• тахикардия вкупе с гипертонией;
• усталость, упадок сил;
• нарушение сознания, бредовые состояния;

Кроме общих симптомов, лучевая болезнь имеет ряд ярко выраженных особенностей, которые внешне проявляются в выпадении волос, общем резком старении организма и дальнейшем отказе всех органов, начиная с печени, как первом борце за переработку препарата, и почек, как инструменте его выведения. В дальнейшем при критической дозе происходит полное поражение иммунитета и лейкоцитарной формулы, которая за него отвечает. Отсюда могут быть дополнительные признаки нехватки лимфы и костного мозга.

Попадая в организм, полоний-210 равномерно распределяется через кровь по всем органам и тканям. Его почти однородную концентрацию можно заметить уже через несколько часов после отравления. Обменные процессы органов после контакта с отравой нарушаются также, как и системы – кровеносная, нервная, пищеварительная, сердечная . Стул со временем становится кровяным, либо возможно полное его отсутствие. Нарушения ЦНС могут быть причинами судорог, психозов и бреда. Периферическая нервная система уже не обеспечивает двигательную моторику, что ведет к ее нарушению, а также к ужасной слабости. Нарушение сердечной деятельности провоцируют приступы, вегетативная система – тахикардию и давление. У человека также может наступить частичная или полная слепота.

Лечение нужно начинать как можно раньше, так как чем дольше полоний остается в организме, тем больше шансов пройти «точку невозврата» и смертельно навредить органам. Полоний очень хорошо впитывается во все органы и ткани, поэтому заражение возможно, если просто притронуться к металлу. А попав внутрь, этот изотоп впитывается в ткань органов буквально за несколько минут. При прикосновении следует немедленно и обильно промыть участок тела, который имел контакт с изотопом, хозяйственным мылом или стиральным порошком.

При попадании полония в организм через пищевод нужно немедленно вызвать рвоту. Так как счет идет на минуты и ждать нельзя, врачи применяют апоморфин в виде инъекций под кожу. Далее необходимо слабительное – сульфат магния, сульфат натрия, клизмы.

Полоний в течение 6-11 месяцев может полностью вывестись из организма с помощью почек, но за это время он способен накапливаться и причинять вред – например, частичное или полное облысение.

Если полоний впитался в ткань органов достаточно глубоко, то врачи применяют соединения на основе таких препаратов, как унитиол и оксатиол, которые способны «достать» полоний-210 «из глубины» и вывести его наружу. Их вводят с помощью капельницы в стационаре на протяжении недели. После такого лечения наступает выздоровление.

Так как полоний-210 довольно сложно обнаружить, а также по причине редкости таких отравлений вопрос не изучен полностью, что уменьшает шансы на благоприятный прогноз. Поэтому в деле лечения подобного отравления главным этапом является как можно ранняя диагностика заболевания, чтобы было врем помочь организму, пока смертельный яд не повредил органы слишком сильно.