พอโลเนียม (Po) เป็นโลหะกัมมันตรังสีที่หายากและมีความผันผวนสูง ก่อนที่นักฟิสิกส์ชาวโปแลนด์ - ฝรั่งเศสจะค้นพบพอโลเนียมของพอโลเนียมในปี 2441 ยูเรเนียมและทอเรียมเป็นธาตุกัมมันตรังสีที่รู้จักกันเท่านั้น กูรีชื่อพอโลเนียมหลังจากบ้านเกิดของเธอโปแลนด์
พอโลเนียมมีประโยชน์ต่อมนุษย์เพียงเล็กน้อยยกเว้นบางแอปพลิเคชั่นที่เป็นอันตราย: มันถูกใช้เป็นทริกเกอร์ในระเบิดปรมาณูลูกแรกและยังเป็นพิษที่น่าสงสัยในผู้เสียชีวิตจำนวนมาก
ในการใช้งานเชิงพาณิชย์พอโลเนียมจะใช้เป็นครั้งคราวเพื่อกำจัดไฟฟ้าสถิตในเครื่องจักรหรือฝุ่นจากฟิล์มถ่ายภาพ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นแหล่งความร้อนน้ำหนักเบาสำหรับพลังงานเทอร์โมอิเล็กทริกในดาวเทียมอวกาศ
การจัดหมวดหมู่
พอโลเนียมอยู่ในกลุ่มที่ 16 และ 6 ในตารางธาตุ มันจัดอยู่ในประเภทโลหะเนื่องจากค่าการนำไฟฟ้าของพอโลเนียมจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นตามที่สมาคมเคมีระบุ
องค์ประกอบนั้นเป็นโลหะที่มีน้ำหนักมากที่สุดของ chalcogens ซึ่งเป็นกลุ่มขององค์ประกอบที่เรียกว่า "ตระกูลออกซิเจน" chalcogens ทั้งหมดจะพบในแร่ทองแดง องค์ประกอบอื่น ๆ ในกลุ่ม chalcogen รวมถึงออกซิเจน, ซัลเฟอร์, ซีลีเนียมและเทลเลียม
มีไอโซโทปที่รู้จัก 33 ชนิด (อะตอมของธาตุเดียวกันที่มีจำนวนนิวตรอนแตกต่างกัน) ของพอโลเนียมและมีกัมมันตภาพรังสีทั้งหมด ความไม่แน่นอนของกัมมันตภาพรังสีของธาตุนี้คือสิ่งที่ทำให้มันเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับใช้ในระเบิดปรมาณู
ลักษณะทางกายภาพ
- เลขอะตอม (จำนวนของโปรตอนในนิวเคลียส): 84
- สัญลักษณ์อะตอม (บนตารางธาตุขององค์ประกอบ): Po
- น้ำหนักอะตอม (มวลเฉลี่ยของอะตอม): 209
- ความหนาแน่น: 9.32 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร
- เฟสที่อุณหภูมิห้อง: แข็ง
- จุดหลอมเหลว: 489.2 องศาฟาเรนไฮต์ (254 องศาเซลเซียส)
- จุดเดือด: 1,763.6 องศา F (962 ° C)
- ไอโซโทปที่พบบ่อยที่สุด: Po-210 ซึ่งมีครึ่งชีวิตเพียง 138 วัน
การค้นพบ
เมื่อกูรีและสามีของเธอปิแอร์คูรีค้นพบพอโลเนียมพวกเขาค้นหาแหล่งกัมมันตภาพรังสีในแร่ยูเรเนียมที่อุดมไปด้วยแร่ธาตุที่เรียกว่าพิชเบลนด์
ทั้งสองพบว่าพิชเบลนด์ที่ไม่ผ่านการกลั่นนั้นมีกัมมันตภาพรังสีมากกว่ายูเรเนียมที่แยกตัวออกจากมัน ดังนั้นพวกเขาให้เหตุผลว่า pitchblende นั้นจะต้องมีองค์ประกอบของสารกัมมันตรังสีอื่นอย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบ
The Curies ซื้อโหลดพิชเบลนด์เพื่อให้พวกเขาสามารถแยกสารประกอบทางเคมีในแร่ธาตุได้ หลังจากเดือนแห่งความเพียรพยายามในที่สุดพวกเขาก็แยกองค์ประกอบกัมมันตรังสีซึ่งเป็นสารกัมมันตภาพรังสีมากกว่ายูเรเนียม 400 เท่าตามรายงานของ International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)
การสกัดพอโลเนียมเป็นสิ่งที่ท้าทายเพราะมีจำนวนน้อยมาก แร่ยูเรเนียม 1 ตันมีพอโลเนียมประมาณ 100 ไมโครกรัม (0.0001 กรัม)
อย่างไรก็ตาม Curies ก็สามารถดึงไอโซโทปที่เรารู้จักในฐานะ polonium-209 ตามราชสมาคมเคมี
แหล่งที่มา
ร่องรอยของ Po-210 สามารถพบได้ในดินและอากาศ ตัวอย่างเช่น Po-210 เกิดขึ้นในช่วงการสลายตัวของก๊าซเรดอน -222 ซึ่งเป็นผลมาจากการสลายเรเดียม ในทางกลับกันเรเดียมเป็นผลผลิตจากการสลายตัวของยูเรเนียมซึ่งมีอยู่ในหินและดินเกือบทั้งหมดที่เกิดจากหิน
ไลเคนสามารถดูดซับพอโลเนียมได้โดยตรงจากชั้นบรรยากาศ ในพื้นที่ภาคเหนือคนที่กินกวางเรนเดียร์อาจมีพอโลเนียมเข้มข้นในเลือดสูงกว่าเพราะกวางเรนเดียร์กินไลเคนตาม Smithsonian.com
พอโลเนียมถือเป็นองค์ประกอบทางธรรมชาติที่หายาก แม้ว่าจะพบได้ในแร่ยูเรเนียม แต่ก็ไม่ประหยัดในการสกัดเนื่องจากมีพอโลเนียมประมาณ 100 ไมโครกรัมใน 1 ตัน (0.9 เมตริกตัน) ของแร่ยูเรเนียม
แต่พอโลเนียมนั้นได้มาจากการทิ้งระเบิดบิสมัท -209 (ไอโซโทปที่เสถียร) กับนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ สิ่งนี้สร้างบิสมัทกัมมันตภาพรังสี -210 ซึ่งจะสลายตัวเป็นพอโลเนียมผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการสลายตัวแบบเบต้าตามที่ราชสมาคมเคมีระบุ
คณะกรรมการกำกับดูแลกิจการนิวเคลียร์ของสหรัฐอเมริกาประมาณการว่าประมาณ 100 กรัม (3.5 ออนซ์) ของพอโลเนียม -210 มีการผลิตทั่วโลกในแต่ละปี
ใช้ในเชิงพาณิชย์
เนื่องจากมีกัมมันตภาพรังสีสูงพอโลเนียมจึงมีแอปพลิเคชั่นเชิงพาณิชย์เพียงเล็กน้อย การใช้งานที่ จำกัด ขององค์ประกอบกำลังกำจัดไฟฟ้าสถิตในเครื่องจักรและกำจัดฝุ่นออกจากฟิล์มถ่ายภาพ ในทั้งสองแอปพลิเคชันพอโลเนียมจะต้องปิดผนึกอย่างระมัดระวังเพื่อปกป้องผู้ใช้
องค์ประกอบนี้ยังใช้เป็นแหล่งความร้อนน้ำหนักเบาสำหรับพลังงานเทอร์โมอิเล็กทริกในดาวเทียมและยานอวกาศอื่น ๆ นั่นเป็นเพราะพอโลเนียมสลายตัวไปอย่างรวดเร็วและก็ปล่อยพลังงานจำนวนมากออกมาในรูปของความร้อน เพียงแค่หนึ่งกรัมของพอโลเนียมจะถึงอุณหภูมิ 500 องศาเซลเซียส (932 องศา F) ในขณะที่มันลดลงตามราชสมาคมเคมี
ระเบิดปรมาณู
ในช่วงกลางของสงครามโลกครั้งที่สองกองทัพบกคณะวิศวกรเริ่มจัดตั้งแมนฮัตตันวิศวกร District ซึ่งเป็นโครงการวิจัยและพัฒนาลับสุดยอดที่จะผลิตอาวุธนิวเคลียร์เครื่องแรกของโลก
ก่อนปี 1940 ไม่มีเหตุผลที่จะแยกพอโลเนียมในรูปแบบบริสุทธิ์หรือผลิตในปริมาณมากเพราะไม่มีการใช้งานที่เป็นที่รู้จักและไม่ค่อยมีใครรู้จัก แต่วิศวกรของอำเภอเริ่มศึกษาพอโลเนียมและพบว่าองค์ประกอบดังกล่าวเป็นส่วนผสมสำคัญสำหรับอาวุธนิวเคลียร์ของพวกเขา
การรวมกันของพอโลเนียมและเบริลเลียมเป็นองค์ประกอบที่หายากอีกอย่างหนึ่งทำหน้าที่เป็นผู้ริเริ่มการวางระเบิดตามมูลนิธิมรดกปรมาณู
หลังสงครามโครงการวิจัยพอโลเนียมถูกย้ายไปที่ Mound Laboratory ใน Miamisburg โอไฮโอ Mound Lab สร้างเสร็จในปี 1949 เป็นโรงไฟฟ้าพลังงานปรมาณูแห่งแรกสำหรับการพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์
การวางยาพิษ
พอโลเนียมเป็นพิษต่อมนุษย์แม้ในปริมาณที่น้อยมาก
บุคคลแรกที่เสียชีวิตจากพิษพอโลเนียมอาจเป็นลูกสาวของ Marie Curie Irène Joliot-Curie ในปีพ. ศ. 2489 แคปซูลพอโลเนียมระเบิดบนโต๊ะทดลองของเธอซึ่งอาจเป็นสาเหตุที่ทำให้เธอเป็นโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวและเสียชีวิตในอีก 10 ปีต่อมาอ้างอิงจากสมิ ธ โซเนียน
พิษของพอโลเนียมเป็นสิ่งที่ฆ่าอเล็กซานเดอร์ Litvinenko อดีตสายลับรัสเซียที่อาศัยอยู่ในลอนดอนในปี 2549 หลังจากอ้างว่าลี้ภัยการเมือง
ยาพิษยังถูกสงสัยในการเสียชีวิตของผู้นำชาวปาเลสไตน์ยัสเซอร์อาราฟัตเมื่อปี 2547 เนื่องจากมีการตรวจพบพอโลเนียม -210 ในระดับที่สูงอย่างน่าประหลาดใจบนเสื้อผ้าของเขา
การศึกษาในปี 2011 ที่ตีพิมพ์ในวารสารการวิจัยนิโคตินและยาสูบพบว่า บริษัท ยาสูบได้ตระหนักว่าบุหรี่และผลิตภัณฑ์ที่มีส่วนผสมของยาสูบอื่น ๆ มีพอโลเนียมในระดับต่ำ ผู้เขียนของการศึกษาคำนวณว่ากัมมันตภาพรังสีจากพอโลเนียมในบุหรี่มีความรับผิดชอบต่อการเสียชีวิตมากถึง 138 คนต่อผู้สูบบุหรี่ 1,000 คนตลอดระยะเวลา 25 ปี
งานวิจัยอื่น ๆ แสดงให้เห็นว่าพบพอโลเนียมมากเป็นสองเท่าในซี่โครงของผู้สูบบุหรี่เหมือนกับในผู้ที่ไม่สูบบุหรี่ตามรายงานจากเครือข่ายข้อมูลพิษวิทยาของสถาบันสุขภาพแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา
อ่านเพิ่มเติม:
