Polonio

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.

[modifica] Caratteristiche

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. Il polonio è stato rinvenuto come contaminante nel fumo di tabacco e nei minerali di uranio.

[modifica] Applicazioni

Quando è mescolato in lega con berillio, il polonio può essere usato come sorgente di neutroni.
Questo elemento è stato usato in dispositivi per eliminare la carica elettrostatica nelle 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 ^[1].
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.

[modifica] Il polonio-210

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 ^[1]. 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 (ca. 140 giorni), il polonio-210 non poteva alimentare queste celle per tutta la vita utile di un satellite e questa applicazione è stata abbandonata.

[modifica] Storia

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 radioattività pari a circa 400 volte quella di un'analoga quantità di 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.

[modifica] Disponibilità

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 possiblità di produrre il polonio per bombardamento del bismuto con neutroni:

²⁰⁹Bi + n → ²¹⁰Bi → ²¹⁰Po + β^-

in questo modo, il polonio può essere prodotto sfruttando i neutroni prodotti nei reattori nucleari in quantità dell'ordine dei milligrammi.

[modifica] Isotopi

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.

[modifica] Precauzioni

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 83000 Bq (3 µCi), una quantità corrispondente a quella prodotta da 3 × 10^-9 grammi (3 nanogrammi) di polonio. La massima concentrazione ammissibile di composti di polonio nell'aria è circa 11000 Bq/m³ (3 × 10^-10 µCi/cm³).