protonové číslo
relativní atomová hmotnost 0
elektronegativita
elektronová konfigurace
hustota (g·cm-3)
teplota tání (°C)
teplota varu (°C)

Polonium (84Po)

historie

  • Marie Curie-Sklodowská v roce 1898 izolovala dva prvky ze smolince, jeden prvek pojmenovala podle své vlasti polonium, druhý podle vlastnosti (radioaktivity) radium
  • za tento objev získala v roce 1911 Nobelovu cenu za chemii

výskyt

  • polonium se vzhledem ke svému radioaktivnímu rozpadu v přírodě téměř nevyskytuje
  • v přírodě se vyskytuje pouze izotop 210Po, který je předposledním členem radiové rozpadové řady:
    210Pb →(β) 210Bi →(β) 210Po →(α) 206Pb
  • 210Po je těkavé, takže uranové rudy jej obsahují pouze 0,1 mg v 1 t rudy
  • celková koncentrace polonia v zemské kůře je přibližně 3·10-10 ppm

průmyslová výroba

Polonium nelze získat z přírodních zdrojů, protože se vyskytuje pouze v nepatrném množství a má krátký poločas rozpadu.

Prakticky veškeré znalosti o fyzikálních a chemických vlastnostech tohoto prvku byly získány studiem izotopu 210Po, který se nejsnadněji připraví v jaderném reaktoru bombardováním 209Bi neutrony:
209Bi(n; γ) → 210Bi →(β) 210Po →(α) 206Pb

209Bi je v přírodě hojně rozšířen a je to vůbec nejtěžší stabilní nuklid jakéhokoliv prvku. Pro přípravu polonia se však musí použít vysoce čistý bismut, aby se zabránilo kontaminaci 210Po nežádoucími bočními reakcemi, tj. zejména koncentrace Se,Ag, As, Sb a Te musí být nižší než 0,1 ppm a koncentrace Fe nižší než 10 ppm. Velmi malá množství polonia (řádově miligramy) lze získat vakuovou destilací kovového bismutu.

fyzikální vlastnosti

  • kovový prvek
  • tvoří stříbřité bílé krystaly
  • větší elektrická vodivost než u telluru
  • jediný prvek, o kterém je známo, že má primitivní kubickou mřížku
  • nemá žádný stabilní izotop

chemické vlastnosti

  • výrazně zásadotvorný kov
  • snadno se slučuje s většinou kovů i nekovů za vzniku chalkogenidů
  • v HCl se rozpouští za vzniku růžových roztoků PoII, které se rychle oxidují na žluté roztoky obsahující PoIV
  • reakcí se silně elektropozitivními prvky 1.A, 2.A a lanthanoidy tvoří polonidy
  • reakcí s elektronegativními prvky O, F a Cl, tvoří sloučeniny, ve kterých je Po v oxidačních stavech II,IV, VI; tyto sloučeniny jsou obecně méně stálé než podobné sloučeniny kyslíku nebo síry
  • všechny sloučeniny polonia by měly být považovány za potencionálně toxické
  • Po se usazuje v ledvinách, slezině a játrech a již v nepatrných koncentracích způsobují bolesti hlavy, nevolnosti, zvracení a podráždění sliznic; maximálně povolená dávka nejběžnějšího izotopu 210Po pro lidské tělo je 7.10-12 g
  • koncentrace sloučenin polonia ve vzduchu musí být nižší než 4·10-11 mg·m-3

užití

  • veškeré použití je založeno na jeho radioaktivních vlastnostech
  • je to téměř čistý zářič α a pouze 0,011 % jeho aktivity je způsobeno zářením γ
  • vzhledem k tomu, že má krátký poločas rozpadu , poskytuje značné množství energie (140 W na 1 g kovu), odtud pochází jeho samoohřívací schopnost, kterou mají i jeho sloučeniny
  • je ho tedy možné používat jako lehký světelný zdroj nebo jako spontánní a spolehlivý kompaktní zdroj termoelektrického napětí pro kosmické satelity a lunární stanice
  • nachází do jisté míry uplatnění i jako zdroj neutronového záření

sloučeniny

  • hydrid (H2Po)
    • H2Po je ze všech hydridů chalkogenů nejméně stálý
    • lze jej připravit pouze ve stopových množstvích (10-10 g)
    • připravuje se redukcí polonia zředěnou kyselinou chlorovodíkovou na hořčíkové fólii
  • polonidy
    • připravují se přímou reakcí z prvků
    • patří mezi nejstálejší sloučeniny polonia
    • většina polonidů se rozkládá při teplotě (600 ± 50)°C
    • výjimkou je stálý HgPo, který se rozkládá při teplotě 300°C
    • velmi stabilní polonidy lanthanoidů jsou stálé až do teploty 1000°C (např. teplota tání PrPo je 1253°C a teplota tání TmPo je až 2200°C)
  • halogenidy
    • PoCl2 - barva tmavě rubínově červená
    • PoBr2 - barva purpurově hnědá
    • obě sloučeniny vznikají přímým slučováním příslušných prvků
    • lepším způsobem jejich přípravy je redukce PoCl4 oxidem siřičitým a redukce PoBr4 sulfanem při teplotě 25°C
    • PoI2 - vzniká pouze znečištěný rozkladem PoI4 při teplotě 200°C
    • PoF4 - málo prostudovaný halogenid, je to tuhá látka, vzniká rozkladem PoF6
    • PoCl4 - jasně žluté, monoklinické krystaly, které je možné v atmosféře chloru roztavit, při teplotě nad 200°C se rozkládá na PoCl2
    • PoBr4 - červený s plošně centrovanou kubickou mřížku
    • PoI4 - černý
    • tetrahalogenidy se připravují přímou syntézou z prvků nebo nepřímo např. chlorací PoO2 kyselinou chlorovodíkovou
  • oxid poloničitý (PoO2)
    • připravuje se buď přímou syntézou z prvků při teplotě 250°C nebo tepelným rozkladem hydroxidu, dusičnanu, síranu nebo selenanu poloničitého
    • nízkoteplotní žlutá forma má plošně centrovanou mřížku, tato forma při zahřívání hnědne a může být při teplotě 855°C v proudu kyslíku přesublimována
    • za sníženého tlaku se při teplotě 500°C rozkládá na prvky
    • vysokoteplotní červená tetragonální modifikace, má amfoterní charakter, je zásaditější než TeO2
  • oxid poloniový (PoO3)
    • snad detegován ve stopovém měřítku, ale zvážitelné množství tohoto oxidu se však doposud připravit nepodařilo
  • hydroxid (Po(OH)2)
    • černohnědý hydratovaný oxid
    • sráží se po zalkalizování čerstvě připraveného roztoku PoII
    • toto je výjimka, protože ostatní sloučeniny mající charakter hydroxidů nebo oxokyselin jsou pouze pro oxidační stavy IV a VI
  • hydratovaný oxid poloničitý (PoO(OH)2)
    • získává se jako světle žlutá vločkovitá sraženina po přidání zředěného roztoku hydroxidu k roztoku obsahujícím PoIV:
      PoO(OH)2 + 2KOH → K2PoO3 + H2O (t= 22°C )
    • roztoky PoO(OH)2 jsou značně kyselé
  • sulfid (PoS)
    • vzniká jako černá sraženina při přidání H2S k okyseleným roztokům sloučenin polonia
    • stejná sloučenina vzniká i při reakci sulfidu amonného s hydroxidem poloničitým