Polônio-210 - Polonium-210

Polônio-210,  210 Po
Em geral
Símbolo 210 Po
Nomes polônio-210, Po-210, rádio F
Prótons 84
Nêutrons 126
Dados de nuclídeos
Abundância natural Vestígio
Meia-vida 138,376 d ± 0,002 d
Isótopos pais 210 Bi  ( β - )
Produtos decadentes 206 Pb
Massa isotópica 209,9828736 u
Rodar 0
Modos de deterioração
Modo de decaimento Energia de decaimento ( MeV )
Decadência alfa 5,40753
Isótopos de polônio
Tabela completa de nuclídeos

Polônio-210 ( 210 Po, Po-210, historicamente rádio F ) é um isótopo de polônio . Ele sofre decadência alfa para 206 Pb estável com meia-vida de 138,376 dias (cerca de 4+12 meses), a meia-vida mais longa de todos os isótopos de polônio que ocorrem naturalmente. Identificado pela primeira vez em 1898, e também marcando a descoberta do elemento polônio, 210 Po é gerado na cadeia de decaimento do urânio-238 e do rádio-226 . 210 Po é um contaminante proeminente no meio ambiente, afetando principalmente frutos do mar e tabaco . Sua extrema toxicidade é atribuída à intensa radioatividade, capaz de prejudicar gravemente o homem.

História

A cadeia de decaimento do urânio-238, conhecida como série do urânio ou série do rádio, da qual o polônio-210 é membro
Esquema das etapas finais do s-processo. O caminho vermelho representa a sequência de capturas de nêutrons; as setas azuis e ciano representam o decaimento beta, e a seta verde representa o decaimento alfa de 210 Po. São as meias-vidas curtas de 210 Bi e 210 Po que evitam a formação de elementos mais pesados, resultando em um ciclo de quatro capturas de nêutrons, dois decaimentos beta e um decaimento alfa.

Em 1898, Marie e Pierre Curie descobriram uma substância fortemente radioativa na pechblenda e determinaram que se tratava de um novo elemento; foi um dos primeiros elementos radioativos descobertos. Tendo-o identificado como tal, eles batizaram o elemento polônio em homenagem ao país natal de Marie, a Polônia . Willy Marckwald descobriu uma atividade radioativa semelhante em 1902 e a chamou de rádio-telúrio , e quase na mesma época, Ernest Rutherford identificou a mesma atividade em sua análise da cadeia de decaimento do urânio e a chamou de rádio F (originalmente rádio E ). Em 1905, Rutherford concluiu que todas essas observações eram devidas à mesma substância, 210 Po. Outras descobertas e o conceito de isótopos, proposto pela primeira vez em 1913 por Frederick Soddy , colocou firmemente o 210 Po como o penúltimo passo na série do urânio .

Em 1943, 210 Po foi estudado como um possível iniciador de nêutrons em armas nucleares , como parte do Projeto Dayton . Nas décadas subsequentes, as preocupações com a segurança dos trabalhadores que manuseiam o 210 Po levaram a extensos estudos sobre seus efeitos na saúde.

Na década de 1950, cientistas da Comissão de Energia Atômica dos Estados Unidos em Mound Laboratories , Ohio exploraram a possibilidade de usar 210 Po em geradores termoelétricos de radioisótopos (RTGs) como fonte de calor para alimentar satélites. Uma bateria atômica de 2,5 watts usando 210 Po foi desenvolvida em 1958. No entanto, o isótopo plutônio-238 foi escolhido em seu lugar, pois tem uma meia-vida mais longa de 87,7 anos.

O polônio-210 foi usado para matar o dissidente russo e ex- oficial do FSB Alexander V. Litvinenko em 2006 e foi suspeito como uma possível causa da morte de Yasser Arafat , após a exumação e análise de seu cadáver em 2012–2013.

Propriedades de deterioração

210 Po é um emissor alfa com meia-vida de 138,376 dias; ele decai diretamente para o estável 206 Pb . Na maioria das vezes, 210 Po decai pela emissão de uma partícula alfa apenas, não pela emissão de uma partícula alfa e um raio gama ; cerca de um em 100.000 decaimentos resulta na emissão de um raio gama. Esta baixa taxa de produção de raios gama torna mais difícil encontrar e identificar este isótopo. Em vez da espectroscopia de raios gama , a espectroscopia alfa é o melhor método para medir esse isótopo.

Devido à sua meia-vida muito mais curta, um miligrama de 210 Po emite tantas partículas alfa por segundo quanto 5 gramas de 226 Ra . Algumas curies de 210 Po emitem um brilho azul causado pela excitação do ar circundante.

210 Po ocorre em quantidades mínimas na natureza, onde é o penúltimo isótopo na cadeia de decaimento da série do urânio . É gerado via decaimento beta de 210 Pb e 210 Bi .

O processo s astrofísico é encerrado pelo decaimento de 210 Po, pois o fluxo de nêutrons é insuficiente para levar a outras capturas de nêutrons no curto tempo de vida de 210 Po. Em vez disso, 210 Po alfa decai para 206 Pb, que então captura mais nêutrons para se tornar 210 Po e repete o ciclo, consumindo assim os nêutrons restantes. Isso resulta em um acúmulo de chumbo e bismuto e garante que elementos mais pesados, como tório e urânio, sejam produzidos apenas no processo r muito mais rápido .

Produção

Embora 210 Po ocorra em pequenas quantidades na natureza, não é abundante o suficiente (0,1 ppb ) para que a extração do minério de urânio seja viável. Em vez disso, a maioria dos 210 Po é produzida sinteticamente, por meio do bombardeio de nêutrons de 209 Bi em um reator nuclear . Esse processo converte 209 Bi em 210 Bi, que decai em 210 Po com meia-vida de cinco dias. Por meio desse método, aproximadamente 8 gramas (0,28 onças) de 210 Po são produzidos na Rússia e enviados aos Estados Unidos todos os meses para aplicações comerciais.

Formulários

Um único grama de 210 Po gera 140 watts de potência. Por emitir muitas partículas alfa , que são interrompidas a uma distância muito curta em meios densos e liberam sua energia, o 210 Po tem sido usado como uma fonte de calor leve para alimentar células termoelétricas em satélites artificiais ; por exemplo, uma fonte de calor de 210 Po também estava em cada um dos rovers Lunokhod implantados na superfície da Lua , para manter seus componentes internos aquecidos durante as noites lunares. Algumas escovas antiestáticas, usadas para neutralizar a eletricidade estática em materiais como filmes fotográficos, contêm alguns microcuries de 210 Po como fonte de partículas carregadas. Po 210 também foi usado em iniciadores de bombas atômicas através da reação (α, n) com berílio .

Perigos

210 Po é extremamente tóxico; ele e outros isótopos de polônio são algumas das substâncias mais radiotóxicas para os humanos. Com um micrograma sendo mais do que suficiente para matar o adulto médio, 210 Po é 250.000 vezes mais tóxico do que o cianeto de hidrogênio em peso; também se pensa que um grama de 210 Po é suficiente para matar 50 milhões de pessoas e adoecer outros 50 milhões. Isso é uma consequência de sua radiação alfa ionizante , pois as partículas alfa são especialmente prejudiciais aos tecidos orgânicos dentro do corpo. No entanto, 210 Po não representa uma ameaça fora do corpo, pois as partículas alfa não podem penetrar na pele humana.

A toxicidade do 210 Po deriva inteiramente de sua radioatividade. Não é quimicamente tóxico em si mesmo, mas sua solubilidade em solução aquosa , bem como a de seus sais, representa um perigo porque sua propagação por todo o corpo é facilitada em solução. A ingestão de 210 Po ocorre principalmente por meio de ar, alimentos ou água contaminados, bem como por meio de feridas abertas. Uma vez dentro do corpo, o 210 Po concentra-se nos tecidos moles (especialmente no sistema reticuloendotelial ) e na corrente sanguínea . Sua meia-vida biológica é de aproximadamente 50 dias.

No meio ambiente, 210 Po pode se acumular em frutos do mar. Foi detectado em vários organismos no Mar Báltico , onde pode propagar-se e, assim, contaminar a cadeia alimentar. O 210 Po também é conhecido por contaminar a vegetação, originando-se principalmente da decomposição do radônio-222 atmosférico e da absorção do solo.

Em particular, 210 Po atribui e concentra-se em folhas de tabaco. Concentrações elevadas de 210 Po no tabaco foram documentadas já em 1964, e os fumantes de cigarros foram expostos a doses consideravelmente maiores de radiação de 210 Po e de seu pai 210 Pb. Fumantes intensos podem ser expostos à mesma quantidade de radiação (as estimativas variam de 100  µSv a 160 mSv por ano), já que os indivíduos na Polônia vieram da precipitação radioativa de Chernobyl viajando da Ucrânia. Como resultado, 210 Po é mais perigoso quando inalado da fumaça do cigarro, fornecendo mais evidências de uma ligação entre o tabagismo e o câncer de pulmão .

Referências