Полоний где используется. Полоний: история открытия элемента. Почему радий, а не полоний

В 1898 г., исследуя урановую смолку из Богемии, содержащую до 75% урана, Кюри-Склодовская заметила, что смолка обладает значительно более высокой радиоактивностью, чем чистые препараты урана, выделенные из той же смолки. Это позволило предположить, что в минерале содержится один или несколько новых элементов высокой радиоактивности. В июле того же года Кюри-Склодовская сделала полный анализ урановой смолки, тщательно контролируя радиоактивность каждого выделенного из нее продукта. Анализ оказался очень сложным, так как в минерале содержалось несколько элементов. Повышенную радиоактивность имели две фракции; одна из них содержала соли висмута, другая - соли бария. Из висмутовой фракции был выделен продукт, активность которого в 400 раз превышала активность урана. Кюри- Склодовская пришла к естественному выводу, что столь высокая активность обусловлена присутствием солей какого-то доселе неизвестного металла. Она назвала его полонием (Polonium) в честь своей родины Пол (лат. Polonia - Польша). Однако несколько лет после этого открытия существование полония считалось спорным. В 1902 г. Марквальд проверил анализ урановой смолки на большом количестве минерала (около 2 тонн). Он выделил висмутовую фракцию, обнаружил в ней "новый" элемент и назвал его радиотеллуром (Radiotellurium), так как, будучи сильно радиоактивным, по другим свойствам металл был похож на теллур. Как определил Марквальд, выделенная им соль радиотеллура в миллион раз активнее урана и в 1000 раз активнее полония. Элемент имеет атомный вес 212 и плотность 9,3. Менделеев в свое время предсказал существование элемента с такими свойствами и по его предполагаемому положению в периодической системе назвал элемент дви-теллуром. Кроме того, выводы Марквальда были подтверждены несколькими исследователями. Однако вскоре Резерфорд установил, что радиотеллур является одним из продуктов радиоактивного распада ряда урана, и назвал элемент Rа-F (Radium-F). Только через несколько лет стало очевидным, что полоний, радиотеллур и радий-F представляют собой один и тот же элемент, обладающий alfa- и gamma - излучением и периодом полураспада около 140 дней. В результате этого было признано, что приоритет открытия нового элемента принадлежит польской ученой, и оставлено название, предложенное ею.

Назван в честь Польши. Полония – имя страны на латинском языке и одного из элементов . Металл обнаружен в 1898-ом году, стал первым вписанным в перечень после открытия радиоактивности. Полоний представили миру супруги Пьер и Мария Кюри.

Женщине даже дали за открытие Нобелевскую премию. Живя во Франции, Мария помнила о родине – Польше, поэтому и нарекла новый элемент в ее честь, не отразив в имени главного – кто открыл полоний .

Химические и физические свойства полония

Полоний относится к халькогенам. Понятие образована на основе 2-х греческих слов «халькос» — «» и «генос» — «рожденный». Так что, полоний и другие элементы 16-ой группы таблицы Менделеева – вещества, слагающие медные руды. Кроме 84-го металла в них находят кислород, , и .

В своей группе 84-ый металл занимает последнюю позицию. Это значит, что ядро полония и весь атом превосходят по размерам атомы других халькогенов. При этом, энергия ионизации и электроотрицательность у радиоактивного элемента минимальны.

В обычных условиях масса полония имеет металлический , по цвету серебристо-белая. Днем напоминает свинец, но в темноте слегка светится. Голубое лучение – следствие радиоактивности полония . Определить 84-ый металл можно и по его способности самонагреваться.

Тепловой энергии выделяется столько, что образец плавится на глазах. Получается, полоний самостоятельно доходит до 250-ти градусов – температуры смены агрегатного состояния. Закипает металл при 962-х по шкале Цельсия.

Металл не случайно напоминает свинец. Распад полония заканчивается переходом элемента именно в него. Получается устойчивый, то есть не радиоактивный, изотоп под номером 206. Он безопасен, если, конечно, не вдыхать, мазать каждый день на кожу, или есть в чистом виде, а не продуктах.

Полоний 210 , из которого получается свинец, напротив, опасен даже в малых дозах. Смертельный предел – 2 миллиграмма. Рискуют те, кто вдыхает, получает отраву с пищей, или через раны на коже.

В остальном, от полония можно защититься. В отличие от многих радиоактивных элементов, 84-ый излучает лучи лишь одного спектра – альфа. Уберегут маска и перчатки защитят.

Ходят слухи, что Александра Литвиненко и Бориса Березовского отравили полонием , именно 210-ым изотопом. Всего же в природе существует 27 изотопов металла. Радиоактивны все, но период распада 210-го самый короткий – около 139-ти дней.

Отравление полонием офицера ФСБ Литвиненко или же бизнесмена Березовского сужает круг подозреваемых. 210-ый изотоп производят исключительно в атомных реакторах, на ускорителях частиц. Доступ к элементу есть у единиц.

Химические реакции полония типичны для металла. Элемент активно взаимодействует с галогенами, то есть веществами из 17-ой группы периодической системы.

При встрече с водородом образуется гидрид. Он летучий. Нитрат полония дает слияние с азотной кислотой. Реакции с кислотами сопровождаются выделением водорода.

Применение полония

Распад полония , его радиоактивность, ограничивают сферу применения элемента атомными технологиями. В частности, 84-ый элемент идет на батареи космических аппаратов. За счет присутствия радиоактивного металла, у них наибольшая удельная мощность – 1210 вт/cм 3 .

Примером батареи, работающей на топливе-полонии, служит «Луноход-2». В нем 84-ый элемент поддерживает необходимую температуру в отсеке для горючего.

Использование полония в качестве источника тепла осложняется все той же мощностью вещества. Выделяя около 1300 Вт, металл плавится. Жидкое состояние осложняет работу с элементом.

Поэтому, полоний часто сплавляют со свинцом. Так сохраняется твердое состояние носителя, но уменьшается энерго плотность. Технологи идут на уступки ради удобства в работе.

Купить полоний , выделить его, специалисты атомной промышленности стремятся и для нейтронных излучателей. Модели из 84-го металла с бериллием почти не источают y-частиц, только альфа. Внешне излучатели похожи на герметичные ампулы.

Внутри расположена таблетка из карбида бора. Она покрыта 210-ым полонием. Конструкция легкая, просто переносится, безопасна. Корпус, как правило, латунный. За секунду установка дает около 90 000 000 нейтронов.

Сплав 210-го полония с снижает критическую массу ядерного заряда. Показатель изменяется существенно. Получается, что дуэт легкого изотопа лития и 84-го элемента служит детонатором. Это первопричина признания полония стратегически важным материалом, подконтрольным государству.

На федеральном уровне за веществом следят из-за угрозы ядерного терроризма. Для России это особенно актуально, ведь она является одним из основных добытчиков радиоактивного металла в мире.

Добыча полония

Период полураспада полония в природе невелик. Поэтому, изотопы, присутствующие в урановых рудах, не накапливаются. Добычу приходится вести в сжатые сроки и получать малый «выхлоп». Сначала из руды извлекают радий. Остатки породы растворяют, заливая соляной кислотой.

Предстоит осадить , сероводород и, собственно, полоний . Их нужно разделить. От висмута избавляются дробной кристаллизацией. Этот метод опирается на разную растворимость веществ. Можно воспользоваться и хроматографией. Нужные элементы абсорбируют, опираясь на цвет. Иногда, применяют электрохимический метод.

Большую часть полония извлекают не из урановых руд, а на основе висмута. Его помещают в ядерные установки и бомбардируют протонами. Так получают 209-ый изотоп металла. 210-ый «рождается» вследствие обработки все того же висмута нейтронами.

В природе малые дозы полония образуются при распаде радона. Выделяется радиоактивный элемент и в процессе курения табака. Условие – он должен быть выращен с применением фосфатных удобрений. Количество образующегося полония не опасно для здоровья.

Чтобы нанести вред человеку, как уже говорилось, нужно единовременно принять около 2-х миллиграммов вещества. По иронии судьбы примерно такую дозу получила дочь первооткрывательницы полония Ирен Жулио-Кюри.

Девушка пошла по стопам матери, стала химиком, дневала и ночевала в лаборатории. Там-то однажды и разбилась ампула с 84-ым элементом. Женщина заболела раком и в 1956-ом году умерла.

Цена полония

Цена полония , как и его производство, продажа, — тайна под 7-ю замками. Занимаясь делом об отравлении Александра Литвиненко, стражи правопорядка сообщили, что доза, доставшаяся офицеру, стоит примерно 29 миллионов евро.

При этом, есть данные, что около 60-ти евро стоит 0, 000 000 000 001 грамма элемента. Примерно таков ценник, выставляемый «Авангардом». Это российское предприятие, ведущее торговлю 210-ым изотопом.

Эксперты уверяют, что все предприятия страны передают на экспорт не более 10-ти граммов полония в месяц. Так, в частности, утверждает Сергей Кириенко. Мужчина занимает должность главы «Росатома». Основной рынок сбыта – Соединенные Штаты Америки.

Раньше поставки велись и в Великобританию. Однако, этот канал закрыт с 2002-го года. Основная масса радиоактивного металла остается внутри страны, обеспечивая атомную энергетику России.

В Лондоне по делу об убийстве Литвиненко вновь вернуло тему использования полония для отравления на первые страницы СМИ. Об этом химическом элементе мы беседуем с доктором химических наук, заведующим Лабораторией радиоизотопного комплекса Института ядерных исследований РАН Борисом Жуйковым . Беседовала Наталия Демина .

В 2006-2007 годах вы не раз выступали с комментариями об отравлении полонием на «Эхе Москвы», НТВ и в других российских и зарубежных СМИ. Ведь многие сначала не понимали, что случилось. Утверждалось, что это вещество нелогично было использовать, и вообще подвергался сомнению сам факт отравления полонием?

Да уж, была такая точка зрения. Например, Лев Федоров, доктор химических наук, Президент Союза за химическую безопасность в эфире «Эхо Москвы» говорил: «Как можно отравить полонием-210? Вот это я ума не приложу…. Вот если бы я думал, как бы человека отравить, то самым последним по счету я бы назвал полоний… Естественно, человек, который бы это тащил через границы, он должен был тащить в свинцовом контейнере» .

Участник дискуссии, происходившей в телевизионной передаче «Воскресный вечер с Владимиром Соловьевым» 3 декабря 2006 года, в которой я участвовал, Максим Шингаркин, по образованию артиллерист, утверждал, что Литвиненко не был отравлен, а сам надышался полонием, работая в секретной лаборатории на территории Великобритании. (впоследствии М. Шингаркин стал советником председателя Комитета Совета Федерации по науке и образованию, консультантом Комиссии при Президенте РФ по модернизации и техническому развитию экономики России, а ныне он - депутат Государственной Думы, соратник Андрея Лугового по фракции ЛДПР - "Полит.ру" ).

Трудно понять: люди, которые такое говорили - они просто совсем не разбираются в этой области или ангажированы. Уже в своем первом комментарии на эту тему я сказал, что полоний-210 - довольно подходящее вещество для отравления, а наиболее вероятный способ отравления - пероральное введение: бросить капсулу с растворимой оболочкой в чай или кофе, потому что он в достаточной мере усваивается через желудок. И буквально на следующий день сообщили, что обнаружили чайник, загрязненный полонием, из которого пил чай Литвиненко. Представляете мое положение? (Смеется ).

Был ли в вашей практике опыт работы с полонием?

Да, еще много лет назад, когда я работал научным сотрудником в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне, я имел дело и с полонием-210, и с другими изотопами полония, в микроколичествах. Вообще я работал с радиоактивными изотопами почти всех элементов. Такое было направление - мы искали новые, неоткрытые элементы в сложной смеси продуктов различных ядерных реакций и в природных образцах. Сейчас я занимаюсь больше всего радиоактивными изотопами для ядерной медицины, изотопами, которые вводят в организм человека для диагностики и терапии различных заболеваний.

А вы знаете людей, которые сейчас имеют отношение к полонию?

Да, но они по роду службы вряд ли согласятся дать вам откровенное интервью, у них свои порядки.

Ну, это понятно. Ведь то, что относится к полонию, наверное, секретно?

Нет, сами свойства полония, его поведение, методы производства и применение уже давно не представляют никакой тайны, все опубликовано. Также имеется ряд публикаций по воздействию полония на животных. Специалист может понять и корректно интерпретировать то, что относится к данному случаю.

Насколько полоний дорог в производстве?

Разговоры о большой дороговизне полония-210 - миф. Я знаю цену, по которой он продается, но, наверное, не должен ее разглашать. В любом случае она очень невелика. Конечно, изготовители конкретного препарата - источника радиоактивного излучения, удобного для применения, могут запросить приличную сумму, но это, что говорится, «накрутки». Сам полоний - дешев. К тому же использованный источник, хотя он очевидно сделан профессионалами, сделан плохо, сделан плохими профессионалами.

Откуда можно сделать такой вывод?

Полоний по своим свойствам легко диффундирует через органические оболочки и вообще легко распространяется. В таких случаях источник делают с многослойным покрытием. Люди, изготовившие образец, либо этого не знали, либо поленились, либо понадеялись, что наличие полония вообще не всплывет. Так что исполнители порядочно наследили.

Если полоний так неудобен в использовании, почему применили именно его?

Напротив, в принципе, полоний-210 очень удобное для отравления вещество, именно для скрытого отравления, а не для провокации. Изначально его очень сложно обнаружить, если не делать специальных анализов (альфа-спектрометрию). А специальные анализы никто не собирался делать, так как ранее это вещество для отравления не использовалось - по крайней мере, это не было обнаружено. Полоний-210 отличается от других радиоактивных изотопов тем, что испускает почти исключительно альфа-частицы с энергией 5,3 МэВ, которые поглощаются даже листом бумаги. Гамма же излучение, которое обычно и детектируют с помощью счетчиков Гейгера, чрезвычайно слабо, составляет только одну стотысячную часть. Соответственно, ввести его в Англию - не проблема, свинцовые контейнеры для таких количеств не нужны, и производить различные операции с достаточно герметичной капсулой - безопасно.

Звучали мнения, что полоний использовали для провокации. На мой взгляд, такие разговоры - абсолютная ерунда. Никакой провокации не было, была попытка скрытного убийства. Для провокации было бы целесообразно использовать любой другой радионуклид, например, америций-241 - его было бы легче обнаружить, он более доступен (применяется повсеместно в датчиках дыма).

А как же тогда этот полоний обнаружили?

Да, обнаружили, могли и не обнаружить. Это интересная история, я следил за развитием событий по Интернету. Симптомы, наблюдавшиеся у Литвиненко, соответствовали радиационному поражению. Однако обычным счетчиком, который регистрирует гамма-излучение, ничего обнаружено не было. Очень слабую линию гамма-излучения с энергией 803 кэВ удалось заметить только в результате длительных измерений при использовании хорошего гамма-спектрометра. Сначала это излучение было ошибочно приписано радиоактивному таллию (таллий-206), который получается при распаде альфа-активного висмута-210м.

Но потом эта версия была признана ошибочной, так как этот изотоп висмута имеет слишком большой период полураспада, и стали рассматривать возможность наличия других альфа-излучателей. После этого проанализировали мочу на наличие альфа-активных радионуклидов и обнаружили полоний, притом в громадных количествах. Предположение о том, что британским ученым «подсказали» про полоний-210 некие провокаторы, мне кажется крайне маловероятным. Всё делалось последовательно и достаточно логично.

Почему же не применили обычный химический яд?

Все группы химических ядов известны, их легче было бы обнаружить. Даже когда используют «исчезающие» яды, какие-то следы от их применения остаются.

А полоний был неизвестен?

Неизвестен как яд. Конечно, были случаи, очень немногочисленные, отравлений на производстве. Но на производстве ведь чем угодно отравляются.

Но теперь-то…

Теперь можно не беспокоиться и альфа-счетчик с собой не таскать. Никто полоний больше применять для этой цели не будет. Я в этом уверен. История стала слишком популярна, и даже меня дергали с просьбой что-то проверить… Другое дело - старые случаи, которые произошли еще до отравления Литвиненко, например загадочная смерь Юрия Щекочихина, попытка отравления Анны Политковской…

Но ведь прошло столько лет неужели что-то еще осталось? Ведь период полураспада полония-210 - 138 дней?

Да, это значит, что за 10 лет его количество уменьшается в 100 млн. раз. Полоний-210 останется, но в очень небольших количествах. По оценке, в Литвиненко второй раз ввели по крайней мере 1-3 миллиардов беккерелей (распадов секунду). Это очень высокая активность, даже слишком высокая активность: в результате человек может умереть за несколько дней. Но в полонии-210, произведенном на реакторе, должна быть небольшая примесь другого, долгоживущего изотопа - полония-209 (период полураспада 102 года).

Вначале его детектировать очень сложно из-за фона 210-го. Но после распада - тогда следует попытаться. Можно, конечно изготовить полоний-210 без примеси 209, но это будет действительно очень дорого и сложно. Вряд ли эти люди, которые изготавливали препарат, стали бы такими вещами заниматься. Хотя, кто знает?

Звучали мнения, что и Ясир Арафат был отравлен полонием. Что показали исследования?

Подробное исследование швейцарских ученых (доклад опубликован) показало, что говорить об отравлении в этом случае - весомых оснований нет, хотя сами авторы сначала сделали другой вывод из своих результатов. В докладе приведены достаточно убедительные данные, что некоторый избыток полония (который действительно был) имел скорее всего естественное происхождение - очевидно, результат распада радона-222, которого бывает много в подземельях, где Арафат часто пребывал. При вскрытии обнаружено соответствующее количество другого продукта распада радона - свинца-210. А полония-209 не обнаружено. Таким образом, Арафат получил на много порядков меньшую дозу полония-210, чем Литвиненко, и это не могло служить причиной смерти.

На общественных слушаниях прозвучала информация, что Литвиненко убили со второго или третьего раза. Видимо, убийцы хотели подстраховаться?

Да, этот факт - давно известен и опубликован в научной литературе. Он достоверно установлен по распределению полония в теле Литвиненко. Причем первая введенная доза была намного меньше. Литвиненко бы все равно умер позднее, и тогда, наверное, вообще бы ничего не обнаружили. Но видимо заказчикам не терпелось…

Скажите, если в результате таких подробных исследований можно было определить характер введения полония в Литвиненко, то наверное можно было бы определить и роль подозреваемых британцами А. Лугового и Д. Ковтуна?

Конечно-конечно. Они исследовались, насколько мне известно, в медицинском биофизическом центре им. А.И. Бурназяна. Сообщалось, что у Лугового полоний обнаружили, но подробные результаты, которые помогли бы пролить свет на роль этого человека, неизвестны. А в Великобританию они не поехали.

А была ли опасность поражения исполнителей и поражения окружающих лиц? В британских СМИ появилась информация , что Луговой даже привел на последнюю встречу своего сына и дал ему пожать руку Литвиненко…

Некоторая опасность была, с учетом того, что исполнителей, видимо, как следует не проинструктировали. Но все-таки это совсем не так опасно, как прием полония внутрь, и для жизни опасности не представляет. Сам Луговой говорил, что кто-то его испачкал. А испачкали ли его или он сам что-то делал - вот это можно было бы посмотреть. А то, что за ним ходили и специально оставляли следы - просто глупость, это нереально организовать так, чтобы это не вскрылось.

На ваш взгляд, всё, о чем заявил адвокат семьи Литвиненко, и британские следственные органы - правда?

По крайней мере, в том, что связано с поведением полония, никаких противоречий нет. Только неправильно то, что его использование создало большую угрозу для окружающих. Малые количества полония, которыми могут загрязниться люди, контактирующие с Литвиненко, можно обнаружить, но для здоровья они практически безопасны. В результате, по сообщению Health Protection Agency, всего 52 человека получили повышенную дозу, но недостаточную, чтобы у них существенно повысился даже риск заболевания в будущем. Реальная опасность была бы, если только кто-нибудь допивал чай за Литвиненко. И еще неправильно то, что полоний-210 очень дорогой, если только он не сверхвысокой чистоты. Об этом я уже сказал выше. Он просто малодоступен, и его распространение достаточно хорошо контролируется государственными органами.

Не видите ли вы в том, что заявляют британские следователи каких-то неувязок?

Никаких неувязок, которые нельзя было бы объяснить исходя из физических и химических свойств полония, там нет. Наоборот, как только оппоненты начинают выдвигать какие-то возражения, эти возражения совершенно не вяжутся с научными данными.

Спасибо за интервью.

Химия

Элемент N° 84 - полоний - первый элемент, вписанный в таблицу Менделеева после открытия радиоактивности. Он же первый (по порядку атомных номеров) и самый легкий из элементов, не имеющих стабильных изотопов. Он же один из первых радиоактивных элементов, примененных в космических исследованиях.

В то же время элемент № 84, пожалуй, один из наименее известных, наименее популярных радиоактивных элементов. Вначале он оставался в тени, оттесненный на второй план славой радия . Позже его не слишком афишировали, как почти все материалы атомных и космических исследований.

История открытия элемента № 84 достаточно хорошо известна. Его открыли Пьер Кюри и Мария Склодовская- Кюри. В лабораторном журнале супругов Кюри символ «Ро» (вписанный рукой Пьера) впервые появляется 13 июля 1898 г.

Спустя несколько лет после смерти Пьера Кюри его жена и соавтор двух самых ярких его открытий написала книгу «Пьер Кюри». Благодаря этой книге мы «из первых рук» узнаем историю открытия полония и радия, знакомимся с особенностями и принципами работы двух выдающихся ученых. Вот отрывок из этой книги: «...Рудой, избранной нами, была смоляная обманка, урановая руда, которая в чистом виде приблизительно в четыре раза активнее окиси урана... Метод, примененный нами, - это новый метод химического анализа, основанный на радиоактивности. Он заключается в разделении обычными средствами химического анализа и в измерении, в надлежащих условиях, радиоактивности всех выделенных продуктов. Таким способом можно составить себе представление о химических свойствах искомого радиоактивного элемента; последний концентрируется в тех фракциях, радиоактивность которых становится все больше и больше по мере продолжающегося разделения. Вскоре мы смогли определить, что радиоактивность концентрируется преимущественно в двух различных химических фракциях, и мы пришли к выводу, что в смоляной обманке присутствуют по крайней мере два новых радиоэлемента: полоний и радий. Мы сообщили о существовании элемента полония в июле 1898 г. и о радии в декабре того же года...»

Первое сообщение о полонии датировано 18 июля. Оно написано в высшей степени сдержанно и корректно. Есть там такая фраза: «Если существование этого нового металла подтвердится, мы предлагаем назвать его полонием, по имени родины одного из нас».

По-латыни Polonia - Польша.

«Полоний» - не первое «географическое» название элемента. К тому времени уже были открыты и германий , и рутений , и галлий , и скандий . Тем не менее это название особое, его можно рассматривать как название-протест: самостоятельного польского государства в то время не существовало. Польша была раздроблена, поделена между Австрийской, Германской и Российской империями...

В известной книге «Мария Кюри», написанной младшей дочерью супругов Кюри Евой, сделан такой вывод:

«Выбор этого названия показывает, что Мари, став французским физиком, не отреклась от своей родины. Об этом же говорит и то, что прежде, чем заметка «О новом радиоактивном веществе в составе уранинита » появилась в «Докладах Академии наук», Мари послала рукопись на родину, к Иосифу Богусскому, руководителю той лаборатории Музея промышленности и сельского хозяйства, где начались ее первые научные опыты. Сообщение было опубликовано в «Swiatlo», ежемесячном иллюстрированном обозрении, почти одновременно с опубликованием в Париже».
В Польской Народной Республике свято чтут память о Марии Склодовской-Кюри.

Восстановлен дом, в котором она родилась, ее именем назван варшавский Радиевый институт.

Почему радий, а не полоний?

В самом деле, почему радий, а не полоний принес супругам Кюри всемирную славу? Ведь первым элементом, открытым ими, был элемент № 84. После года работы у них не было сомнений, что в урановой смолке присутствуют два новых элемента. Но эти элементы давали знать о себе только радиоактивностью, а чтобы убедить всех, и прежде всего химиков, в том, что открытия действительно произошли, нужно было эти активности выделить, получить новые элементы хотя бы в виде индивидуальных соединений.

Все радиоактивные элементы и изотопы, как известно, сейчас объединены в семейства: распадаясь, ядро радиоактивного атома превращается в атомное ядро другого, дочернего элемента. Все элементы радиоактивных семейств находятся между собой в определенном равновесии. Измерено, что в урановых рудах равновесное отношение урана к полонию составляет 1,9-Ю10, а в равновесии с граммом радия находятся 0,2 мг полония. Это значит, что в урановых минералах радия почти в 4 млн. раз меньше, чем урана , а полония еще в 5 тыс. раз меньше.

Супруги Кюри, конечно, не знали этих точных цифр. Тем не менее, поняв, какая титаническая работа по выделению новых элементов предстоит, они приняли единственно правильное решение. В уже цитированной нами книге о Пьере Кюри сказано: «Результаты, полученные после года работы, ясно показали, что радий легче выделить, чем полоний; поэтому усилия были сконцентрированы на радии».

Искусственный полоний

Здесь вполне уместен вопрос: если полоний действительно ультраредкий и сверхтруднодоступный элемент, то во что же обходится добыча полония в наше время? Точными цифрами мы не располагаем, однако сегодня элемент № 84 не менее доступен, чем радий. Получить его из руды действительно сложно, но есть другой путь - ядерный синтез.

Сегодня полоний получают двумя способами, причем исходным сырьем в обоих случаях служит висмут-209 . В атомных реакторах его облучают потоками нейтронов, и тогда по сравнительно несложной цепочке ядерных превращений образуется самый важный сегодня изотоп элемента № 84 - полоний-210:

209 83 Bi + 1 1 p -γ→ 210 83 Bi -β→ 210 84 Po.
А если тот же изотоп висмута поместить в другую важнейшую машину ядерного синтеза - циклотрон и там обстрелять потоками протонов, то по реакции

209 83 Bi + 1 0 n -γ→ 209 84 Po + 1 0 n.

образуется самый долгоживущий изотоп элемента N° 84.

Первая реакция важнее: полоний-210 - значительно более интересный для техники изотоп, чем полоний-209. (О причинах - ниже.) К тому же по второй реакции одновременно с полонием образуется свинец-209 - одна из самых трудноудаляемых примесей к полонию.

А вообще очистка полония и выделение его из смеси с другими металлами для современной техники не представляют особо трудной задачи. Существуют разные способы выделения полония, в частности электрохимический, когда металлический полоний выделяют на платиновом или золотом катоде, а затем отделяют возгонкой.

Полоний - металл легкоплавкий и сравнительно низкокипящий ; температуры его плавления и кипения соответственно 254 и 962°С.

Основы химии

Вполне очевидно, что существующие ныне совершенные методы получения и выделения полония стали возможны лишь после досконального изучения этого редкого радиоактивного металла. И его соединений, разумеется. Основы химии полония заложены его первооткрывателями. В одной из лабораторных тетрадей супругов Кюри есть запись, сделанная в 1898 г.: «После первой обработки смоляной обманки серной кислотой полоний осаждается не полностью и может быть частично извлечен путем промывания разбавленной SO 4 H 2 (здесь и ниже сохранена химическая индексация оригинала). В противоположность этому две обработки остатка смоляной обманки и одна обработка остатка немецкой [руды] карбонатами дают карбонаты, причем из карбоната, растворенного в уксусной кислоте, SO 4 H 2 полностью осаждает активное вещество».

Позже об этом элементе узнали значительно больше. Узнали, в частности, что элементный полоний - металл серебристо-белого цвета - существует в двух аллотропных модификациях. Кристаллы одной из них - низкотемпературной - имеют кубическую решетку, а другой - высокотемпературной - ромбическую.

Фазовый переход из одной формы в другую происходит при 36°С, однако при комнатной температуре полоний находится в высокотемпературной форме. Его подогревает собственное радиоактивное излучение. По внешнему виду полоний похож на любой самый обыкновенный металл. По легкоплавкости - на свинец и висмут . По электрохимическим свойствам - на благородные металлы. По оптическому и рентгеновскому спектрам - только на самого себя. А по поведению в растворах - па все другие радиоактивные элементы: благодаря ионизирующему излучению в растворах, содержащих полоний, постоянно образуются и разлагаются озон и перекись водорода.

По химическим свойствам полоний - прямой аналог серы, селена и теллура. Он проявляет валентности 2- , 2+ , 4+ и 6+ , что естественно для элемента этой группы. Известны и достаточно хорошо изучены многочисленные соединения полония, начиная от простого окисла РоO 2 , растворимого в воде, и кончая сложными комплексными соединениями. Последнее не должно удивлять. Склонность к комплексообразованию - удел большинства тяжелых металлов, а полоний относится к их числу. Кстати, его плотность - 9,4 г/см 3 - чуть меньше, чем у свинца.

Очень важное для радиохимии в целом исследование свойств полония было проведено в 1925-1928 гг. в ленинградском Радиевом институте. Было принципиально важно выяснить, могут ли радиоактивные элементы, находящиеся в растворах в исчезающе малых количествах, образовывать собственные коллоидные соединения. Ответ на этот вопрос - ответ положительный - был дан в работе «К вопросу о коллоидных свойствах полония». Ее автором был И.Е. Старик, впоследствии известный радиохимик, член-корреспондент Академии наук СССР.

Полоний на Земле и в космосе

Людям, далеким от радиохимии и ядерной физики, следующее утверждение покажется странным: сегодня полоний - значительно более важный элемент, чем радий. Исторические заслуги последнего бесспорны, но это прошлое. Полоний же - элемент сегодняшнего и завтрашнего дня. Прежде всего это относится к изотопу полоний-210.

Всего известно 27 изотопов полония с массовыми числами от 192 до 218. Это один из самых многоизотопных, если можно так выразиться, элементов. Период полураспада самого долгоживущего изотопа - полония-209-102 года. Поэтому, естественно, в земной коре есть только радиогенный полоний, и его там исключительно мало - 2-10* 14 %. У нескольких изотопов полония, существующих в природе, есть собственные имена и символы, определяющие место этих изотопов в радиоактивных рядах. Так, полоний-210 еще называют радием F (RaF), 211 Ро - АсС, 2I2 Po - ThC, 214 Ро - РаС, 215 Ро - АсА, 216 Ро - ThA и 218 Ро - RaA.

Каждое из этих названий имеет спою историю, все они связаны с «родительскими» изотопами той пли иной атомной разновидности полония, так что правильнее было бы назвать их не «именами», а «отчествами». С появлением современной системы обозначения изотопов перечисленные старые названия постепенно почти вышли из употребления.

Наиболее важный изотоп полоний-210 - чистый альфа- излучатель. Испускаемые им частицы тормозятся в металле и, пробегая в нем всего несколько микрометров, растрачивают при этом свою энергию. Атомную энергию, между прочим. Но энергия не появляется и не исчезает. Энергия альфа-частиц полония превращается в тепло, которое можно использовать, скажем, для обогрева и которое не так уж сложно превратить в электричество.

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

Чистые альфа-излучатели, и полоний-210 в первую очередь, имеют перед другими источниками излучения несколько очевидных преимуществ. Во-первых, альфа- частица достаточно массивна и несет много энергии. Во-вторых, такие излучатели практически не требуют специальных мер защиты: проникающая способность и длина пробега альфа-частиц минимальны. Есть и в-третьих, и в- четвертых, и в-пятых, но эти два преимущества - главные.

В принципе для работы на космических станциях в качестве источников энергии приемлемы плутоний-238, полоний-210, стронций-90, церий-144 и кюрий-244. Но у полония-210 есть важное преимущество перед остальными изотопами-конкурентами - самая высокая удельная мощность, 1210 вт/см 3 . Он выделяет так много тепловой энергии, что это тепло способно расплавить образец. Чтобы этого не случилось, полоний помещают в свинцовую матрицу. Образующийся сплав полония и свинца имеет температуру плавления около 600°С - намного больше, чем у каждого из составляющих металлов. Мощность, правда, при этом уменьшается, но она остается достаточно большой - около 150 вт/см 3 .

У. Корлисс и Д. Харви, авторы книги «Источники энергии на радиоактивных изотопах» пишут: «Как показывают новейшие исследования, 210 Ро может быть использован в пилотируемых космических кораблях». В качестве еще одного достоинства полония-210 они упоминают доступность этого изотопа. В той же книге говорится, что висмут и получаемый из него полоний легко разделяются методом ионного обмена. Так что космическая служба полония, видимо, только начинается.

А начало положено хорошее. Радиоактивный изотоп полоний-210 служил топливом «печки», установленной на «Луноходе-2». Ночи на Луне очень долги и холодны. В течение 14,5 земных суток луноход находился при температуре ниже - 130°С. Но в приборном контейнере все это время должна была сохраняться температура, приемлемая для сложной научной аппаратуры.

Полониевый источник тепла был размещен вне приборного контейнера. Полоний излучал тепло непрерывно; но только тогда, когда температура в приборном отсеке опускалась ниже необходимого предела, газ-теплоноситель, подогреваемый полонием, начинал поступать в контейнер. В остальное время избыточное тепло рассеивалось в космическое пространство. Атомную печку «Лунохода-2» отличали полная автономность и абсолютная надежность. Есть, правда, у полония-210 и ограничение. Относительно малый период его полураспада - всего 138 дней - ставит естественный предел срока службы радиозотопных источников с полонием.

Подобные же 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, относительно безопасны в работе, очень надежны. Латунная ампула диаметром 2 см и высотой 4 см - советский полоний-бериллиевый источник нейтронов - ежесекундно дает до 90 млн. нейтронов.

Среди прочих земных дел элемента № 84, вероятно, следует упомянуть его применение в стандартных электродных сплавах. Эти сплавы нужны для запальных свечей двигателей внутреннего сгорания. Излучаемые полонием-210 альфа-частицы понижают напряжение, необходимое для образования искры, и, следовательно, облегчают включение двигателя.

Техника безопасности

При работе с полонием приходится соблюдать особую осторожность. Пожалуй, это один из самых опасных радиоэлементов. Его активность настолько велика, что, хотя он излучает только альфа-частицы, брать его руками нельзя, результатом будет лучевое поражение кожи и, возможно, всего организма: полоний довольно легко проникает внутрь сквозь кожные покровы. Элемент № 84 опасен и па расстоянии, превышающем длину пробега альфа-частиц. Он способен быстро переходить в аэрозольное состояние и заражать воздух. Поэтому работают с полонием лишь в герметичных боксах, а то обстоятельство, что от излучения полония защититься несложно, чрезвычайно благоприятно для всех, кто имеет дело с этим элементом.

Внимательный читатель, вероятно, уже заметил, что в этой статье везде, где говорится о практическом применении полония, фигурирует лишь один изотоп - с массовым числом 210. Действительно, другие изотопы элемента № 84, в том числе и самый долгоживущий из них - полоний-209, пока используют лишь в исследовательских целях, для изучения и уточнения ядерно-физических характеристик этих изотопов. Практического применения эти изотопы пока не нашли.

Правда, многие ученые считают, что для космических источников энергии перспективен и полоний-208, тоже чистый альфа-излучатель. Период полураспада у него значительно больше, чем у полония-210, - 2,9 года. Но пока этот изотоп почти недоступен. Сколько времени ходить ему только в перспективных, покажет будущее.

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.