پولونیوم

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
(تغییرمسیر از پولونیم)
پولونیم، 84Po
پولونیم
تلفظ‎/pəˈlniəm/‎ (pə-LOH-nee-əm)
ظاهرsilvery
عدد جرمی209 (پایدارترین ایزوتوپ)
پولونیم در جدول تناوبی
Element 1: هیدروژن (H), Other non-metal
Element 2: هلیوم (He), Noble gas
Element 3: لیتیم (Li), Alkali metal
Element 4: برلیم (Be), Alkaline earth metal
Element 5: بور (B), Metalloid
Element 6: کربن (C), Other non-metal
Element 7: نیتروژن (N), Halogen
Element 8: اکسیژن (O), Halogen
Element 9: فلوئور (F), Halogen
Element 10: نئون (Ne), Noble gas
Element 11: سدیم (Na), Alkali metal
Element 12: منیزیم (Mg), Alkaline earth metal
Element 13: آلومینیم (Al), Other metal
Element 14: سیلسیم (Si), Metalloid
Element 15: فسفر (P), Other non-metal
Element 16: گوگرد (S), Other non-metal
Element 17: کلر (Cl), Halogen
Element 18: آرگون (Ar), Noble gas
Element 19: پتاسیم (K), Alkali metal
Element 20: کلسیم (Ca), Alkaline earth metal
Element 21: اسکاندیم (Sc), Transition metal
Element 22: تیتانیم (Ti), Transition metal
Element 23: وانادیم (V), Transition metal
Element 24: کروم (Cr), Transition metal
Element 25: منگنز (Mn), Transition metal
Element 26: آهن (Fe), Transition metal
Element 27: کبالت (Co), Transition metal
Element 28: نیکل (Ni), Transition metal
Element 29: مس (Cu), Transition metal
Element 30: روی (Zn), Other metal
Element 31: گالیم (Ga), Other metal
Element 32: ژرمانیم (Ge), Metalloid
Element 33: آرسنیک (As), Metalloid
Element 34: سلنیم (Se), Other non-metal
Element 35: برم (Br), Halogen
Element 36: کریپتون (Kr), Noble gas
Element 37: روبیدیم (Rb), Alkali metal
Element 38: استرانسیم (Sr), Alkaline earth metal
Element 39: ایتریم (Y), Transition metal
Element 40: زیرکونیم (Zr), Transition metal
Element 41: نیوبیم (Nb), Transition metal
Element 42: مولیبدن (Mo), Transition metal
Element 43: تکنسیم (Tc), Transition metal
Element 44: روتنیم (Ru), Transition metal
Element 45: رودیم (Rh), Transition metal
Element 46: پالادیم (Pd), Transition metal
Element 47: نقره (Ag), Transition metal
Element 48: کادمیم (Cd), Other metal
Element 49: ایندیم (In), Other metal
Element 50: قلع (Sn), Other metal
Element 51: آنتیموان (Sb), Metalloid
Element 52: تلوریم (Te), Metalloid
Element 53: ید (I), Halogen
Element 54: زنون (Xe), Noble gas
Element 55: سزیم (Cs), Alkali metal
Element 56: باریم (Ba), Alkaline earth metal
Element 57: لانتان (La), Lanthanoid
Element 58: سریم (Ce), Lanthanoid
Element 59: پرازئودیمیم (Pr), Lanthanoid
Element 60: نئودیمیم (Nd), Lanthanoid
Element 61: پرومتیم (Pm), Lanthanoid
Element 62: ساماریم (Sm), Lanthanoid
Element 63: اروپیم (Eu), Lanthanoid
Element 64: گادولینیم (Gd), Lanthanoid
Element 65: تربیم (Tb), Lanthanoid
Element 66: دیسپروزیم (Dy), Lanthanoid
Element 67: هولمیم (Ho), Lanthanoid
Element 68: اربیم (Er), Lanthanoid
Element 69: تولیم (Tm), Lanthanoid
Element 70: ایتربیم (Yb), Lanthanoid
Element 71: لوتتیم (Lu), Lanthanoid
Element 72: هافنیم (Hf), Transition metal
Element 73: تانتال (Ta), Transition metal
Element 74: تنگستن (W), Transition metal
Element 75: رنیم (Re), Transition metal
Element 76: اوسمیم (Os), Transition metal
Element 77: ایریدیم (Ir), Transition metal
Element 78: پلاتین (Pt), Transition metal
Element 79: طلا (Au), Transition metal
Element 80: جیوه (Hg), Other metal
Element 81: تالیم (Tl), Other metal
Element 82: سرب (Pb), Other metal
Element 83: بیسموت (Bi), Other metal
Element 84: پولونیم (Po), Other metal
Element 85: آستاتین (At), Metalloid
Element 86: رادون (Rn), Noble gas
Element 87: فرانسیم (Fr), Alkali metal
Element 88: رادیم (Ra), Alkaline earth metal
Element 89: آکتینیم (Ac), Actinoid
Element 90: توریم (Th), Actinoid
Element 91: پروتاکتینیم (Pa), Actinoid
Element 92: اورانیم (U), Actinoid
Element 93: نپتونیم (Np), Actinoid
Element 94: پلوتونیم (Pu), Actinoid
Element 95: امریسیم (Am), Actinoid
Element 96: کوریم (Cm), Actinoid
Element 97: برکلیم (Bk), Actinoid
Element 98: کالیفرنیم (Cf), Actinoid
Element 99: اینشتینیم (Es), Actinoid
Element 100: فرمیم (Fm), Actinoid
Element 101: مندلیفیم (Md), Actinoid
Element 102: نوبلیم (No), Actinoid
Element 103: لارنسیم (Lr), Actinoid
Element 104: رادرفوردیم (Rf), Transition metal
Element 105: دوبنیم (Db), Transition metal
Element 106: سیبورگیم (Sg), Transition metal
Element 107: بوهریم (Bh), Transition metal
Element 108: هاسیم (Hs), Transition metal
Element 109: مایتنریم (Mt)
Element 110: دارمشتادیم (Ds)
Element 111: رونتگنیم (Rg)
Element 112: کوپرنیسیم (Cn), Other metal
Element 113: نیهونیم (Nh)
Element 114: فلروویم (Fl)
Element 115: مسکوویم (Mc)
Element 116: لیورموریم (Lv)
Element 117: تنسین (Ts)
Element 118: اوگانسون (Og)
Te

Po

Lv
بیسموتپولونیمآستاتین
عدد اتمی (Z)84
گروهگروه ۱۶ (کالکوژن)
دورهدوره 6
بلوکبلوک-p
دسته Post-transition metal
آرایش الکترونی[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p4
2, 8, 18, 32, 18, 6
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STPجامد
نقطه ذوب527 K ​(254 °C, ​489 °F)
نقطه جوش1235 K ​(962 °C, ​1764 °F)
چگالی (near r.t.)(alpha) 9.196 g/cm3
(beta) 9.398 g/cm3
حرارت همجوشیca. 13 kJ/mol
آنتالپی تبخیر 102.91 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی26.4 J/(mol·K)
فشار بخار
فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K
در دمای (K)       (846) 1003 1236
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش−2, +2, +4, +5,[۱] +6 (an amphoteric اکسید)
الکترونگاتیویمقیاس پائولینگ: 2.0
انرژی یونش
  • 1st: 812.1 kJ/mol
شعاع اتمیempirical: 168 pm
شعاع کووالانسی pm 140±4
شعاع واندروالسی197 pm
Color lines in a spectral range
خط طیف نوری پولونیم
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوریمکعبی
Cubic crystal structure for پولونیم
انبساط حرارتی23.5 µm/(m·K) (at 25 °C)
رسانندگی گرمایی? 20 W/(m·K)
رسانش الکتریکی(α) 0.40 µ Ω·m (at 0 °C)
رسانش مغناطیسیnonmagnetic
شماره ثبت سی‌ای‌اس7440-08-6
ایزوتوپ‌های پولونیم
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول
208Po syn 2.898 y α 5.215 204Pb
ε, β+ 1.401 208Bi
209Po syn 103 y α 4.979 205Pb
ε, β+ 1.893 209Bi
210Po ایزوتوپ پرتوزای ناچیز 138.376 d α 5.307 206Pb
| منابع

پولونیم یک عنصر شیمیایی با نماد Po و عدد اتمی ۸۴ است. این عنصر نایاب، شبه فلزی، به شدت رادیو اکتیو و بدون هیچ گونه ایزوتوپ پایداری است، پولونیم از نظر شیمیایی شبیه به سلنیم و تلوریم می‌باشد، هرچند که ویژگی‌های فلزیش شبیه به همسایه‌های افقیش در جدول تناوبی: تالیم، سرب و بیسموت می‌باشد. به علت نیمه عمر کوتاه تمامی ایزوتوپ‌های پولونیم، وجودش در طبیعت محدود به نشانه‌هایی از پولونیم-۲۱۰ ناپایدار (با نیمه عمر ۱۳۸ روز) در سنگ معدن اورانیوم به عنوان محصول دختر یکی مانده به آخر[پاورقی ۱] از زنجیره واپاشی اورانیوم-۲۳۸ است. هر چند که ایزوتوپ‌هایی با اندکی عمر بیشر وجود دارد ولی تولید آنها بیش از حد مشکل است. امروزه، به طور معمول پولونیم در مقادیر میلیگرم با فعال سازی نوترونی از بیسموت ساخته می‌شود. به علت رادیواکتیویته شدید پولونیم که مسبب رادیولیز پیوندهای شیمیایی و خودگرمایی رادیواکتیو ان است، شیمی ان اکثراً از مقیاس اثری که به جا می‌گذارد بررسی می‌شود.

پولونیم در سال ۱۸۹۸ میلادی توسط ماری و پیر کوری کشف شد، وقتی که پولونیم از سنگ معدن اورانیم استخراج و فقط بواسطه رادیو اکتیویته شدیدش شناسایی شد در واقع اولین عنصری بود که توسط ان‌ها به خوبی کشف شد. به افتخار سرزمین مادری ماری کوری، لهستان (به انگلیسی: Poland) این عنصر پولونیم نام گذاری شد. پولونیم کاربری کمی دارد، و همه ان‌ها مربوط به رادیواکتیو بودن ان می‌شود: گرم‌کننده در کاوشگرهای فضایی، دستگاه آنتی استاتیک و منبع نوترون و پروتوی آلفا. به علت این که پولونیم به شدت رادیو اکتیویته است بسیار سمی و خطرناک محسوب می‌شود.

ویژگی‌ها[ویرایش]

پولونیم-۲۱۰ یک واپاشاننده آلفا است که نیمه عمر ان ۱۳۸ٖ،۴ روز است، پولونیم به صورت مستقیم به ایزوتوپ پایدار دختر خود، سرب-۲۰۶ واپاشی می‌شود. یک میلیگرم (۵ کوری) از پولونیم-۲۱۰ در یک ثانیه به اندازی ۵ گرم از رادیم-۲۲۶ پرتوی آلفا ساطع می‌کند. مقدار کمی کوری (۱ کوری برابر است با ۳۷ گیگا بکرل، ۱Ci = ۳۷ GBq) از پولونیم-۲۱۰ تابش ابی از خود ساطع می‌کند که به علت یونیزاسیون هوای اطراف ان است.

تقریباً یک از ۱۰۰٬۰۰۰ انتشار آلفا باعث یک برانگیختگی در هسته اتم می‌شود که خود باعث ساطع شدن یک اشعه گاما با حد اکثر انرژی KeV ۸۰۳ می‌شود.

شکل حالت جامد[ویرایش]

پولونیم یک عنصر رادیواکتیو است که به دو شکل فلزی وجود دارد. فرم آلفا فقط به شکل ساختار کریستال مکعب ساده در اساس یک اتم، که طول لبه ان ۳۳۵٬۲ پیکومتر است، و فرم بتا لوزوجهی است. ساختار پولونیم با پراش پرتو ایکس و پراش الکترون مشخص شد. پولونیم-۲۱۰ (به طور معمول با پلوتونیم-۲۳۸) قادرند تا تبدیل به فاز بخار شوند در شرایطی که: اگر به عنوان نمونه تا ۵۵ درجه سلسیوس (۱۳۱ فارنهایت) گرم شود، ۵۰ درصد از ان ظرف ۴۵ ساعت به شکل مولکول دو اتمی بخار می‌شود، حتی با وجود اینکه نقطه ذوب پولونیم ۲۵۴ درجه سلسیوس (۴۸۹ درجه فارنهایت) و نقطه جوش ان ۹۶۲ درجه سلسیوس (۱٬۷۶۴درجه فارنهایت) است. بیش از یک فرضیه برای این رفتار پولونیم وجود دارد، یکی از حدسیات این است که دسته‌های کوچک از اتم‌های پولونیم به وسیله تجزیه آلفا تجزیه شوند.

ویژگی‌های شیمیایی[ویرایش]

ویژگی‌های شیمیایی پولونیم شبیه به تلوریم است، هرچند که شباهت‌هایی به همسایه‌اش بیسموت به علت ویژگی فلزیش دارد. پولونیم به راحتی در محلول‌های رقیق شده اسیدی حل می‌شود اما به سختی در بازها حل می‌شود. محلول‌های پولونیم در ابتدا بوسیله یون‌های Po به رنگ صورتی در میآید، اما به علت تابش آلفا از تبدیل شدن یون Po پولونیم به یون Po در حلال به سرعت رنگش تبدیل به زرد می‌شود. این مرحله همراه با تشکیل حباب و انتشار گرما و انتشار نور بوسله شیشه آزمایشگاهی حاوی محلول به علت جذب ذرات آلفا است. محلول‌های پولونیم فرار هستند و در طول چند روز تبخیر می‌شوند مگر اینکه محبوس شوند. در پی‌اچ تقریباً ۱، یون‌های پولونیم هیدرولیز شده و با اسیدهایی مثل اگزالیک اسید، سیتریک اسید و اسید تارتاریک ترکیب می‌شوند.

کاربردها[ویرایش]

پولونیوم هنگامی که با برلیوم آلیاژ تشکیل دهد می‌توان یک منبع نوترون باشد. موارد کاربردی دیگر عبارت‌اند از:

  • این عنصر در ساخت وسایلی که بار الکتریکی استاتیک را در کارخانجات نساجی و دیگر نقاط از میان می‌برند استفاده می‌شود. با این وجود از منابع بتا که خطرات کمتری دارند بیشتر استفاده می‌شود.
  • پولونیم در ساخت شانه‌هایی که گرد و غبار انباشته شده بر روی فیلم‌های عکاسی را پاک می‌کنند نیز بکار می‌رود. مقدار پولونیوم بکار رفته در این شانه‌ها کنترل شده و در نتیجه خطرات پرتوزایی بسیار کمی دارند.

از آنجا که می‌توان با ظرفهای معمولی تقریباً تابش تمام پرتوی آلفا را متوقف کرد و با حرارت دادن سطح آن انرژی آزاد کرد پولونیم نیز به عنوان یک منبع گرمایی نیروهای سلولهای ترمو متریک در ماهواره‌های مصنوعی پیشنهاد می‌شود.

  • در سال‌های ۱۹۴۰ میلادی، کارخانه آمریکایی «فایراستون» از پولونیم در ساخت شمع (خودرو) استفاده می‌کرد. توجیه این بود که پولونیوم هوا را یونیزه می‌کند و دراین حال مدت زمان جرقه طولانی‌تر و کارسازتر می‌شود.

تاریخچه[ویرایش]

پولونیم که آن را رادیوم F نیز می‌نامند در سال ۱۸۹۸ توسط ماری کوری و پیر کوری کشف شد و بعدها از روی نام Poland (لهستان) سرزمین مادری ماری کوری نامگذاری شد.

این عنصر توسط کوری‌ها هنگامی آنها برای یافتن دلیل خاصیت پرتوزایی کانی پیچبلند (pitchblende) پژوهش می‌کردند کشف شد. پیچبلند بعد از جداسازی اورانیوم و رادیوم پرتوزاتر بود. این آنها را ترغیب کرد که عنصر را بیابند. الکتروسکوپ آن را هنگام جدا شدن از بیسموت نشان می‌داد.

پیدایش[ویرایش]

پولونیم که یک عنصر بسیار کمیاب در طبیعت است در معادن اورانیوم با میزان ۱۰۰ میکروگرم در هر تن یافت می‌شود.[۲][۳] فراوانی طبیعی آن تقریباً ۰٫۲٪ رادیوم است.

در سال ۱۹۳۴ یک تجربه نشان داد که هنگامی که بیسموت Bi۲۰۹ توسط نوترونها بمباران می‌شود Bi-۲۱۰ که در واقع مادر پولونیم است به وجود می‌آید. امروزه پولونیم در مقادیر میلی‌گرمی در فرایند ذوب نوترونی در رآکتورهای هسته‌ای به وجود می‌آید.

ایزوتوپها[ویرایش]

پولونیم از تمامی عناصر دیگر بیشتر ایزوتوپ دارد که تمام آنها رادیو اکتیو هستند. ۲۵ ایزوتوپ پولونیم با جرم اتمی از ۱۹۴ تا ۲۱۸ شناخته شده است. Po۲۱۰ در دسترس‌ترین نوع آن است و po۲۰۹ با نیمه عمر ۱۰۳ سال و Po۲۰۸ با نیمه عمر ۲٫۹ سال توسط بمباران دترون (Deteron) سرب یا بیسموت در یک سیکلوترون (Cyclotron) به وجود می‌آید. با این وجود ساخت این ایزوتوپها بسیار گران است.

پولونیم یک عنصر بسیار پرتوزا و سمی بوده و کار کردن با آن بسیار خطرناک است. حتی مقادیر میلی‌گرمی یا میکروگرمی آن در پولونیم ۲۱۰ بسیار خطرناک بوده و کار کردن با آنها نیاز به تجهیزات خاصی دارد. همچنین آسیبهای جدی از جذب انرژی توسط بافتهای یاخته‌ای از طریق ذرات آلفا به وجود می‌آید. مقدار مجاز پولونیم برای بدن تنها ۰٫۰۳ میکروکوری که معادل وزن ۶٫۸ x ۱۰−۱۲ گرم بوده، است.

پانویس[ویرایش]

  1. زنجیره واپاشی که از اورانیوم-۲۳۸ شروع شده و پس از تبدیل به ایزوتوپ‌های میانی تبدیل به پولونیم-۲۱۰ و سپس در آخر پولونیم-۲۱۰ تبدیل به سرب-۲۰۶ می‌شود به طوری که ایزوتوپ سرب آخرین ایزوتوپ پایدار این زنجیره است.

منابع[ویرایش]

  1. Thayer, John S. (2010). "Relativistic Effects and the Chemistry of the Heavier Main Group Elements". Relativistic Methods for Chemists: 78. doi:10.1007/978-1-4020-9975-5_2. ISBN 978-1-4020-9974-8.
  2. Bagnall, K. W. (1962). "The Chemistry of Polonium". Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry. 4. New York: Academic Press. pp. 197–226. doi:10.1016/S0065-2792(08)60268-X. ISBN 0-12-023604-4. Retrieved June 14, 2012., p. 746
  3. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth–Heinemann. ISBN 0080379419., p. 198