Polonio

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Polonio
argenteo
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico polonio, Po, 84
Serie metalloidi
Gruppo, periodo, blocco 16, 6, P
Densità 9919,6 kg/m³
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 209 amu
Raggio atomico (calc.) 190 (135) pm
Raggio covalente 146 pm
Raggio di van der Waals 197 pm
Configurazione elettronica [Xe]4f145d106s26p4
e per livello energetico 2, 8, 18, 32, 18, 6
Stati di ossidazione 2, 4, 6[1] (anfotero)
Struttura cristallina monoclina
Proprietà fisiche
Stato della materia solido (non magnetico)
Punto di fusione 527 K (254 °C)
Punto di ebollizione 1235 K (962 °C)
Volume molare 2,297 × 10-5  m³/mol
Calore di fusione 60,1 kJ/mol
Tensione di vapore 0,0176 Pa a 527 K
Altre proprietà
Numero CAS 7440-08-6
Elettronegatività 2,0 (scala di Pauling)
Conducibilità elettrica 2,19 × 106 /m ohm
Conducibilità termica 20 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione 812,1 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
206Po sintetico 8,8 giorni α
ε
202Pb
206Bi
207Po sintetico 5,8 ore ε 207Bi
208Po sintetico 2,898 anni α
ε
5,215
1,401
204Pb
208Bi
209Po sintetico 103 anni α
ε
4,979
1,893
205Pb
209Bi
210Po sintetico 138,376 giorni α 5,407 206Pb
211Po sintetico 0,516 secondi α 207Pb
212Po sintetico 0,298 secondi α 208Pb
213Po sintetico 4 μsecondi α 209Pb
214Po sintetico 163,7 μsecondi α 210Pb
215Po sintetico 1,78 millisecondi α
β-
211Pb
215At
216Po sintetico 0,145 secondi α 212Pb
218Po sintetico 3,10 mesi α
β-
214Pb
218At
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

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

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

Caratteristiche[modifica | modifica sorgente]

Questa sostanza radioattiva si scioglie facilmente in ambiente acido (ma è difficilmente solubile in ambiente alcalino). Il suo comportamento chimico è molto simile a quelli di bismuto e tellurio. Il polonio è un metalloide volatile, di cui il 50% si vaporizza in aria dopo 45 ore a 328 K (55 °C). Non ha isotopi stabili ma oltre 50 isotopi instabili: è estremamente tossico e molto radioattivo.

Applicazioni[modifica | modifica sorgente]

  • Quando è mescolato in lega con berillio, il polonio può essere usato come sorgente di neutroni. Un esempio di questo utilizzo si ritrova nelle armi nucleari.
  • Questo elemento è stato usato in dispositivi per eliminare la carica elettrostatica nella manifattura di stoffe, ma è stato rimpiazzato da sorgenti di raggi beta, più facilmente disponibili e meno pericolose. Le proprietà antistatiche sono dovute alle radiazioni alfa che ionizzano l'aria circostante, che a sua volta neutralizza le cariche elettrostatiche[2].
  • Si usa anche su speciali spazzole che tolgono la polvere accumulata sui negativi fotografici. Il polonio in queste spazzole è sigillato e schermato in modo da minimizzare i rischi da radiazioni.

Il polonio-210[modifica | modifica sorgente]

Questo isotopo del polonio è un emettitore alfa, con una emivita di 138,39 giorni. Un milligrammo di tale metalloide emette lo stesso numero di particelle alfa di 5 grammi di radio. Il decadimento di questo elemento rilascia anche una grande quantità di energia: mezzo grammo di polonio-210, se viene termicamente isolato dall'ambiente, può raggiungere rapidamente temperature di circa 500 °C, e sviluppare circa 140 watt/g in energia termica[2]. Pochi curie (gigabecquerel) di polonio-210 emettono una luminescenza blu dovuta all'eccitazione dell'aria circostante per effetto Compton.
Poiché praticamente tutta la radiazione alfa viene facilmente bloccata dai normali contenitori e rilascia la sua energia appena colpisce una superficie, il polonio-210 è stato preso in esame per un possibile uso nel riscaldamento dei veicoli spaziali, come sorgente per celle termoelettriche nei satelliti artificiali. Tuttavia, a causa della sua breve emivita (circa 140 giorni), il polonio-210 non poteva alimentare queste celle per tutta la vita utile di un satellite e questa applicazione è stata abbandonata.

Storia[modifica | modifica sorgente]

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

I coniugi Curie-Skłodowska, saggiando il contenuto di uranio della pechblenda (la Skłodowska aveva iniziato a misurare la radiazione emessa dall'uranio mediante la piezoelettricità scoperta dal marito Pierre in collaborazione col fratello Jacques), notarono che alcuni campioni erano più radioattivi di quanto lo sarebbero stato se costituiti di uranio puro; ciò implicava che nella pechblenda fossero presenti elementi in quantità minime non rilevate dalla normale analisi chimica e che la loro radioattività fosse molto alta. Decisero così di esaminare tonnellate di pechblenda riuscendo così, nel luglio del 1898, ad isolare una piccola quantità di polvere nera avente attività specifica pari a circa 400 volte quella dell'uranio. In tale polvere era contenuto un nuovo elemento dalle caratteristiche simili al tellurio che fu chiamato polonio. Il resoconto di tale lavoro, unitamente a quello immediatamente successivo che portò alla scoperta dell'ancor più radioattivo radio, divenne la tesi di dottorato di Maria Skłodowska.

Isotopi[modifica | modifica sorgente]

Sono noti 25 isotopi del polonio, tutti radioattivi, le cui masse atomiche variano da 194 a 218.

Il polonio-210 è l'isotopo più disponibile.

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

Disponibilità[modifica | modifica sorgente]

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

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

209Bi + n → 210Bi → 210Po + β-

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

Precauzioni[modifica | modifica sorgente]

Simboli di rischio chimico

tossico


frasi H: ???
consigli P: ???


Le sostanze chimiche
vanno manipolate con cautela

Avvertenze

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

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

Studi scientifici hanno dimostrato la presenza di Polonio 210 nelle sigarette.[3][4] Scienziati affermano che il fumo di 20 sigarette al giorno per 1 anno equivalga a sottoporsi a 300 radiografie[5]. Comunque altri studi dimostrano come in una stanza del volume di 100 m³, sarebbe necessario fumare 750.000 sigarette senza mai aerare per superare la soglia di sicurezza in campo industriale[6].

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Tavola periodica interattiva. URL consultato il 28 aprile 2013.
  2. ^ a b (EN) ead.anl.gov, Argonne National Laboratory: "Polonium" (2005, PDF)
  3. ^ [1]
  4. ^ Maria Rosa Valetto, Le sigarette sono radioattive e l'industria lo sapeva in Corriere della Sera, 27 ottobre 2011.
  5. ^ http://www.tabaccologia.org/PDF/4_2006/6_42006.pdf
  6. ^ www.data-yard.net

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

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