البولونيوم (Po) هو معدن مشع نادر للغاية ومتقلب للغاية. قبل اكتشاف الفيزيائي البولندي الفرنسي ماري كوري للبولونيوم في عام 1898 ، كان اليورانيوم والثوريوم العناصر المشعة الوحيدة المعروفة. سميت كوري البولونيوم على اسم وطنها ، بولندا.
البولونيوم ذو فائدة قليلة للبشر ، باستثناء بعض التطبيقات المهددة: تم استخدامه كمحفز في القنبلة الذرية الأولى وهو أيضًا سم مشتبه به في بضع حالات وفاة بارزة.
في التطبيقات التجارية ، يستخدم البولونيوم في بعض الأحيان لإزالة الكهرباء الساكنة في الآلات أو الغبار من فيلم التصوير الفوتوغرافي. يمكن استخدامه أيضًا كمصدر حرارة خفيف الوزن للطاقة الحرارية في الأقمار الصناعية الفضائية.
تصنيف
يقع البولونيوم في المجموعة 16 والفترة 6 في الجدول الدوري للعناصر. يتم تصنيفه كمعدن لأن الموصلية الكهربائية للبلونيوم تنخفض مع ارتفاع درجة حرارته ، وفقًا للجمعية الملكية للكيمياء.
والعنصر هو أثقل معدن للكالوجوجينات ، وهي مجموعة من العناصر تعرف أيضًا باسم "عائلة الأكسجين". تم العثور على جميع chalcogens في خامات النحاس. وتشمل العناصر الأخرى في مجموعة الكالكوجين الأكسجين والكبريت والسيلينيوم والتيلوريوم.
هناك 33 نظيرًا معروفًا (ذرات من نفس العنصر مع عدد مختلف من النيوترونات) من البولونيوم ، وجميعها مشعة. عدم الاستقرار الإشعاعي لهذا العنصر هو ما يجعله مرشحًا مناسبًا للاستخدام في القنابل الذرية.
الخصائص البدنية
- العدد الذري (عدد البروتونات في النواة): 84
- الرمز الذري (في الجدول الدوري للعناصر): Po
- الوزن الذري (متوسط كتلة الذرة): 209
- الكثافة: 9.32 جرام لكل سنتيمتر مكعب
- المرحلة في درجة حرارة الغرفة: صلب
- نقطة الانصهار: 489.2 درجة فهرنهايت (254 درجة مئوية)
- درجة الغليان: 1،763.6 درجة فهرنهايت (962 درجة مئوية)
- النظائر الأكثر شيوعًا: Po-210 التي يبلغ عمرها النصف 138 يومًا فقط
اكتشاف
عندما اكتشفت كوري وزوجها بيير كوري البولونيوم ، كانا يبحثان عن مصدر النشاط الإشعاعي في خام غني طبيعي باليورانيوم يدعى pitchblende.
لاحظ الاثنان أن مادة pitchblende غير المكررة أكثر إشعاعًا من اليورانيوم الذي تم فصله عنه. لذا ، فكروا في أن pitchblende يجب أن يحتوي على عنصر مشع واحد آخر على الأقل.
اشترى الكوريون كميات من pitchblende حتى يتمكنوا من الفصل الكيميائي للمركبات الموجودة في المعادن. بعد أشهر من العمل الشاق ، قاموا في النهاية بعزل العنصر المشع: مادة أكثر إشعاعًا 400 مرة من اليورانيوم ، وفقًا للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC).
كان استخراج البولونيوم صعبًا لأنه كان هناك مثل هذه الكمية الضئيلة. يحتوي طن واحد من خام اليورانيوم على حوالي 100 ميكروغرام (0.0001 جرام) من البولونيوم.
ومع ذلك ، تمكن الكوريون من سحب النظير الذي نعرفه الآن باسم polonium-209 ، وفقًا للجمعية الملكية للكيمياء.
مصادر
يمكن العثور على آثار Po-210 في التربة والهواء. على سبيل المثال ، يتم إنتاج Po-210 أثناء تحلل غاز الرادون -222 ، والذي ينتج عن تحلل الراديوم. والراديوم ، بدوره ، ناتج اضمحلال اليورانيوم ، وهو موجود في جميع الصخور والتربة التي تتكون من الصخور تقريبًا.
الأشنات قادرة على امتصاص البولونيوم مباشرة من الغلاف الجوي. في المناطق الشمالية ، يمكن أن يكون لدى الأشخاص الذين يتناولون الرنة تركيزات أعلى من البولونيوم في دمهم ، لأن الرنة تأكل الأشنات ، وفقًا لموقع Smithsonian.com.
يعتبر البولونيوم عنصرًا طبيعيًا نادرًا. على الرغم من وجوده في خامات اليورانيوم ، إلا أنه من غير الاقتصادي استخراج لأنه لا يوجد سوى حوالي 100 ميكروغرام من البولونيوم في 1 طن (0.9 طن متري) من خام اليورانيوم ، وفقًا لمختبر جيفرسون.
بدلاً من ذلك ، يتم الحصول على البولونيوم عن طريق قصف البزموت 209 (نظير مستقر) بالنيوترونات في مفاعل نووي. هذا يخلق البزموت المشع 210 ، والذي يتحلل بعد ذلك إلى البولونيوم من خلال عملية تسمى اضمحلال بيتا ، وفقًا للجمعية الملكية للكيمياء.
وتقدر اللجنة التنظيمية النووية الأمريكية أنه يتم إنتاج حوالي 100 جرام (3.5 أونصة) من البولونيوم 210 في جميع أنحاء العالم كل عام.
الاستخدامات التجارية
بسبب نشاطه الإشعاعي العالي ، يحتوي البولونيوم على عدد قليل من التطبيقات التجارية. من بين الاستخدامات المحدودة للعنصر القضاء على الكهرباء الساكنة في الآلات وإزالة الغبار من فيلم التصوير الفوتوغرافي. في كلا التطبيقين ، يجب إغلاق البوليونيوم بعناية لحماية المستخدم.
يستخدم العنصر أيضًا كمصدر حرارة خفيف الوزن للطاقة الحرارية في الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية الأخرى. ذلك لأن البولونيوم يتحلل بسرعة ، وكما يفعل ، فإنه يطلق كمية كبيرة من الطاقة في شكل حرارة. وفقًا للجمعية الملكية للكيمياء ، فإن جرامًا واحدًا فقط من البولونيوم سيصل إلى درجة حرارة 500 درجة مئوية (932 درجة فهرنهايت) عندما يتدهور.
قنبلة ذرية
خلال منتصف الحرب العالمية الثانية ، بدأ سلاح المهندسين بالجيش بتنظيم منطقة مانهاتن الهندسية ، وهو برنامج بحث وتطوير سري للغاية ينتج في نهاية المطاف أول أسلحة نووية في العالم.
قبل أربعينيات القرن العشرين ، لم يكن هناك سبب لعزل البولونيوم في شكله النقي أو إنتاجه بأي كمية كبيرة ، لأنه لم يكن هناك استخدام معروف له ولم يكن معروفًا عنه سوى القليل جدًا. لكن مهندسي المقاطعة بدأوا في دراسة البولونيوم ووجدوا أن العنصر مكون مهم لسلاحهم النووي.
مزيج من البولونيوم والبريليوم ، وهو عنصر نادر آخر ، كان بمثابة البادئ بالقنبلة ، وفقًا لمؤسسة التراث الذري.
بعد الحرب ، تم نقل مشروع بحث البولونيوم إلى مختبر موند في مياميزبورغ ، أوهايو. اكتمل في عام 1949 ، وكان Mound Lab أول منشأة دائمة للجنة الطاقة الذرية لتطوير الأسلحة النووية.
تسمم
البولونيوم سام للبشر ، حتى بكميات صغيرة جدًا.
أول شخص مات بسبب تسمم البولونيوم ربما كانت ابنة ماري كوري إيرين جوليو كوري. في عام 1946 ، انفجرت كبسولة البولونيوم على مقعد المختبر الخاص بها ، والذي ربما كان السبب في إصابتها بسرطان الدم وتوفي بعد 10 سنوات ، وفقًا لموقع Smithsonian.com.
تسمم البولونيوم هو أيضا ما قتل الكسندر ليتفينينكو ، وهو جاسوس روسي سابق كان يعيش في لندن في عام 2006 بعد طلب اللجوء السياسي.
ووفقاً لصحيفة "وول ستريت جورنال" ، تم الاشتباه أيضاً في التسمم في وفاة الزعيم الفلسطيني ياسر عرفات عام 2004 ، حيث تم الكشف عن مستويات عالية من البولونيوم 210 على ملابسه.
وجدت دراسة أجريت عام 2011 ونشرت في مجلة Nicotine & Tobacco Research أن شركات التبغ تدرك أن السجائر والمنتجات الأخرى التي تحتوي على التبغ تحتوي على مستويات منخفضة من البولونيوم. حسب مؤلفو الدراسة أن النشاط الإشعاعي من البولونيوم في السجائر مسؤول عن 138 حالة وفاة لكل 1000 مدخن على مدى 25 عامًا.
أظهرت أبحاث أخرى أنه تم العثور على ضعف كمية البولونيوم في أضلاع المدخنين كما هو الحال في غير المدخنين ، وفقًا لشبكة بيانات السموم التابعة للمعهد الوطني الأمريكي للصحة.
قراءة متعمقة:
