Нове на сайті

Популярні записи

  • Полоній

    84po

    6 18 32 18 8 2полоній(209) 6s26p4елемент 84 полоній перший елемент, вписаний в таблицю Менделєєва після відкриття радіоактивності. Він же перший (по порядку атомних номерів) і найлегший з елементів, що не мають стабільних ізотопів. Він же один з перших радіоактивних елементів, застосованих в космічних дослідженнях.

    В той же час елемент 84, мабуть, один з найменш відомих, найменш популярних радіоактивних елементів. Спочатку він залишався в тіні, відтіснений на другий план славою радію. Пізніше за нього не дуже афішували, як майже всі матеріали атомних і космічних досліджень.

    Відкриття, імяїсторія відкриття елементу 84 досить добре відома. Його відкрили Пьер Кюрі і Марія Ськлодовськая-кюрі. У лабораторному журналі подружжя Кюрі символ Po (вписаний рукою Пьера) вперше з'являється 13 липня 1898 р.

    Опісля декілька років після смерті Пьера Кюрі його дружина і співавтор двох найяскравіших його відкриттів написала книгу Пьер Кюрі. Завдяки цій книзі ми з перших рук дізнаємося історію відкриття полонія і радію, знайомимося з особливостями і принципами роботи двох видатних учених. Ось уривок з цієї книги: . Рудою, вибраною нами, була смоляна обманка, уранова руда, яка в чистому вигляді приблизно в чотири рази активніше за окисел урану. Метод, застосований нами, це новий метод хімічного аналізу, заснований на радіоактивності. Він полягає в розділенні звичайними засобами хімічного аналізу і у вимірюванні, в належних умовах, радіоактивності всіх виділених продуктів. У такий спосіб можна скласти собі уявлення про хімічні властивості шуканого радіоактивного елементу; останній концентрується в тих фракціях, радіоактивність яких стає все більше і більше у міру розділення, що продовжується. Незабаром ми змогли визначити, що радіоактивність концентрується переважно в двох різних хімічних фракціях, і ми прийшли до висновку, що в смоляній обманці присутньо принаймні два нові радіоелементи: полоній і радій. Ми повідомили про існування елементу полонія в липні 1898 р. і про радій в грудні того ж року.

    Перше повідомлення про полонії датоване 18 липня. Воно написане надзвичайно стримано і коректно. Є там така фраза: Якщо існування цього нового металу підтвердиться, ми пропонуємо назвати його полонієм, на ім'я батьківщини одного з нас.

    По-латині Polonia Польща.

    Полоній не перша географічна назва елементу. На той час вже були відкриті і германій, і рутеній, і галій, і скандій. Проте це назва особлива, його можна розглядати як назва-протест: самостійної польської держави у той час не існувало. Польща була роздроблена, поділена між Австрійською, Німецькою і Російською імперіями.

    У відомій книзі Марія Кюрі, написаною молодшою дочкою подружжя Кюрі Євою, зроблений такий вивід: Вибір цієї назви показує, що Марі, ставши французьким фізиком, не відреклася від своєї батьківщини. Про це ж говорить і те, що перш, ніж нотатка Про нову радіоактивну речовину у складі уранініта з'явилася в Доповідях Академії наук, Марі послав рукопис на батьківщину, до Йосипа Богусському, керівника тієї лабораторії Музею промисловості і сільського господарства, де почалися її перші наукові досліди. Повідомлення було опубліковане в Swialto, щомісячному ілюстрованому огляді, майже одночасно з публікацією в Парижі.

    Мінерал урану, його склад Uo2. Подружжя Кюрі досліджувало разниє урансодержащие мінерали.

    Чому радій, а не полоній? Насправді, чому радій, а не полоній приніс подружжю Кюрі усесвітню славу? Адже першим елементом, відкритим ними, був елемент 84.

    Після року роботи у них не було сумнівів, що в урановому смолінні присутньо два нові елементи. Але ці елементи давали знати про себе тільки радіоактивністю, а щоб переконати всіх, і перш за все хіміків, в тому, що відкриття дійсно відбулися, потрібно було ці активності виділити, отримати нові елементи хоч би у вигляді індивідуальних з'єднань.

    Всі радіоактивні елементи і ізотопи, як відомо, зараз об'єднані в сімейства: розпадаючись, ядро радіоактивного атома перетворюється на атомне ядро іншого, дочірнього елементу. Всі елементи радіоактивних родин знаходяться між собою в певній рівновазі. Зміряно, що в уранових рудах рівноважне відношення урану до полонію складає 1,91010, а в рівновазі з грамом радію знаходяться 0,2 міліграм полонія. Це означає, що в уранових мінералах радію майже в 20 млрд разів менше, ніж урану, а полонія ще в 5 тис. Раз менше.

    Подружжя Кюрі, звичайно, не знало цих точних цифр. Проте, зрозумівши, яка титанічна робота по виділенню нових елементів предстоїт, вони ухвалили єдино правильне рішення. У вже цитованій нами книзі про Пьере Кюрі сказано: Результати, отримані після року роботи, ясно показали, що радій легко виділити, чим полоній; тому зусилля були сконцентровані на радії.

    Штучний полонійздесь цілком доречний питання: якщо полоній дійсно ультраредкий і надтруднодоступний елемент, то в що ж обходиться здобич полонія у наш час?

    Точних цифр ми не маємо в своєму розпорядженні, проте сьогодні елемент 84 не менш доступний, чим радій. Отримати його з руди дійсно складно, але є інший шлях ядерний синтез.

    Сьогодні полоній отримують двома способами, причому початковою сировиною в обох випадках служить вісмут-209. У атомних реакторах його опромінюють потоками нейтронів, і тоді по порівняно нескладному ланцюжку ядерних перетворень утворюється найважливіший сьогодні ізотоп елементу 84 полоній-210:

    А якщо той же ізотоп вісмуту помістити в іншу найважливішу машину ядерного синтезу циклотрон і там обстріляти потоками протонів, то по реакції

    Утворюється самий довгоживучий ізотоп елементу 84.

    Перша реакція важливіша: полоній-210 значно цікавіший для техніки ізотоп, ніж полоній-209. (Про причини нижче.) До того ж по другій реакції одночасно з полонієм утворюється свинець-209 одна з самих трудноудаляємих домішок до полонію.

    А взагалі очищення полонія і виділення його з суміші з іншими металами для сучасної техніки не представляють особливо важкого завдання. Існують різні способи виділення полонія, зокрема електрохімічний, коли металевий полоній виділяють на платиновому або золотому катоді, а потім відокремлюють сублімацією.

    Полоній метал легкоплавкий і порівняно низькокиплячий; температури його плавлення і кипіння відповідно 254 і 962 C.

    Основи химіївполне очевидно, що досконалі методи отримання і виділення полонія сталі, що існують нині, можливі лише після досконального вивчення цього рідкісного радіоактивного металу. І його з'єднань, зрозуміло.

    Основи хімії полонія закладені його першовідкривачами. У одному з лабораторних зошитів подружжя Кюрі є запис, зроблений в 1898 грамів Після першої обробки смоляної обманки сірчаною кислотою полоній осідає не повністю і може частково витягувати шляхом промивання розбавленої So4h2 (тут і нижче збережена хімічна індексація оригіналу). В протилежність цьому дві обробки залишку смоляної обманки і одна обробка залишку німецькою [руді] карбонатами дають карбонати, причому з карбонату, розчиненого в оцетовій кислоті, So4h2 повністю облягає активну речовину.

    Пізніше про цей елемент дізналися значно більше. Дізналися, зокрема, що елементарний полоній метал сріблясто-білого кольору існує в двох аллотропних модифікаціях. Кристали однієї з них низькотемпературною мають кубічні грати, а іншою високотемпературною ромбічну.

    Фазовий перехід з однієї форми в іншу відбувається при 36 C, проте при кімнатній температурі полоній знаходиться у високотемпературній формі. Його підігріває власне радіоактивне випромінювання.

    На вигляд полоній схожий на будь-який найзвичайніший метал. По легкоплавкості на свинець і вісмут. По електрохімічних властивостях на благородні метали. По оптичному і рентгенівському спектрах тільки на самого себе. А по поведінці в розчинах на всі інші радіоактивні елементи: завдяки іонізуючому випромінюванню в розчинах, що містять полоній, постійно утворюються і розкладаються озон і перекис водню.

    По хімічних властивостях полоній прямий аналог сірі, селену і теллура. Він проявляє валентності 2, 2+, 4+ і 6+, що природно для елементу цієї групи. Відомі і досить добре вивчені численні з'єднання полонія, починаючи від простого оксиду Poo2, розчинного у воді, і кінчаючи складними комплексними з'єднаннями.

    Останнє не повинне дивувати. Схильність до комплексообразованію доля більшості важких металів, а полоній відноситься до їх числа. До речі, його щільність 9,4 г/см3 трохи менша, ніж у свинцю.

    Дуже важливе для радіохімії в цілому дослідження властивостей полонія було проведене в 1925.1928 рр. У ленінградському Радієвому інституті. Було принципово важливо з'ясувати, чи можуть радіоактивні елементи, що знаходяться в розчинах в зникаюче малих кількостях, утворювати власні колоїдні з'єднання. Відповідь на це питання відповідь позитивний був дан в роботі До питання про колоїдні властивості полонія. Її автором був І. Е. Старий, згодом відомий радіохімік, член-кореспондент Академії наук СРСР.

    Полоній на Землі і в космоселюдям, далеким від радіохімії і ядерної фізики, наступне твердження покажеться дивним: сьогодні полоній значно важливіший елемент, ніж радій. Історичні заслуги останнього безперечні, але це минуле. Полоній же елемент сьогоднішнього і завтрашнього дня. Перш за все це відноситься до ізотопу полоній-210.

    Всього відомо 27 ізотопів полонія з масовими числами від 192 до 218. Це один з самих багатоізотопних, якщо можна так виразитися, елементів. Період напіврозпаду самого довгоживучого ізотопу полонія-209 103 року. Тому, природно, в земній корі є тільки радіогенний полоній, і його там виключно мало 21014%. У декількох ізотопів полонія, що існують в природі, є власні імена і символи, що визначають місце цих ізотопів в радіоактивних рядах. Так, полоній-210 ще називають радієм F (RAF), 211po ACC, 212po THC, 214po PAC, 215po ACA, 216po THA і 218po RAA.

    Кожна з цих назв має свою історію; всі вони пов'язані з батьківськими ізотопами того або іншого атомного різновиду полонія, так що правильніше було б назвати їх не іменами, а по батькові. З появою сучасної системи позначення ізотопів перераховані старі назви поступово майже вийшли з вживання.

    Найбільш важливий ізотоп полоній-210 чистий альфа-ізлучатель. Частинки, що випускаються ним, гальмуються в металі і, пробігаючи в нім всього декілька мікрометрів, розтрачують при цьому свою енергію. Атомну енергію, між іншим. Але енергія не з'являється і не зникає. Енергія альфа-часток полонія перетворюється на тепло, яке можна використовувати, скажімо, для обігріву і яке не так вже складно перетворити на електрику.

    Цю енергію вже використовують і на Землі, і в космосі. Ізотоп 210po застосований в енергетичних установках деяких штучних супутників. Зокрема, він злітав за межі Землі на радянських супутниках Космос-84 і Космос-90.

    Чисті альфа-ізлучателі, і полоній-210 насамперед, мають перед іншими джерелами випромінювання декілька очевидних переваг. По-перше, альфа-частка достатньо масивна і, отже, несе багато енергії. По-друге, такі випромінювачі практично не вимагають спеціальних мерів захисту: проникаюча здатність і довжина пробігу альфа-часток мінімальні. Є і по-третє, і по-четверте, і по-п'яте, але ці дві переваги головні.

    В принципі для роботи на космічних станціях як джерела енергії прийнятні плутоній-238, долоній-210, стронцій-90, церій-144 і кюрій-244. Але у полонія-210 є важлива перевага перед рештою ізотопів-конкурентів найвища питома потужність, 1210 Вт/см3. Він виділяє так багато теплової енергії, що це тепло здатне розплавити зразок. Щоб цього не трапилося, полоній поміщають в свинцеву матрицю. Сплав полонія і свинцю, що утворюється, має температуру плавлення близько 600 C набагато більше, ніж у кожного з металів, що становлять. Потужні

    Схожі статті: