„Polonium“ – Versionsunterschied

Eigenschaften
Bismut - Polonium - Astat Te Po Uuh       [Xe]4f145d106s26p4 209 84 Po Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Polonium, Po, 84
Serie	Metalle
LD50	6–9 ng/kg
Gruppe, Periode, Block	6 (VIA), 6, p
Aussehen	silbrig
Massenanteil an der Erdhülle	2 · 10−14 % (berechnet aus natürlichen Zerfallsreihen)
Atomar
Atommasse	209,98
Atomradius (berechnet)	190 (135) pm
Kovalenter Radius	-
van der Waals-Radius	-
Elektronenkonfiguration	[Xe]4f145d106s26p4
Elektronen pro Energieniveau	2, 8, 18, 32, 18, 6
1. Ionisierungsenergie	812,1 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand	fest
Modifikationen	α-Po, β-Po
Kristallstruktur	kubisch-primitiv (α-Po) rhomboedrisch (β-Po)
Dichte (Mohshärte)	9.196 kg/m3 (-) (Gilt für α-Po)
Magnetismus	unmagnetisch
Schmelzpunkt	527 K (254 °C)
Siedepunkt	1.235 K (962 °C)
Molares Volumen	22,97 · 10−6 m3/mol
Verdampfungswärme	102 kJ/mol
Schmelzwärme	60,1 kJ/mol (?13 kJ/mol?)
Dampfdruck	0,0176 Pa bei 527 K
Schallgeschwindigkeit	-
Spezifische Wärmekapazität	-
Elektrische Leitfähigkeit	2,19 · 106 S/m
Wärmeleitfähigkeit	20 W/(m · K)
Chemisch
Oxidationszustände	(−2) 2, 4, 6
Hydride und Oxide (Basizität)	(PoO2)x (amphoter)
Normalpotential	0,9 V (Po2+ + 2e− → Po)
Elektronegativität	2,0 (Pauling-Skala)
Isotope
Vorlage:RadioIsotopVorlage:RadioIsotopVorlage:RadioIsotopVorlage:RadioIsotopVorlage:RadioIsotopVorlage:RadioIsotop Isotop NH 1) t1/2 ZM ZE MeV ZP 208Po {syn.} 2,898 a α ε 5,215 1,401 204Pb 208Bi 209Po {syn.} 103 a α ε 4,979 1,893 205Pb 209Bi 210Po 99,998 % 138,376 d α 5,407 206Pb 212Po 2·10−14 304 ns α 8,78 208Pb 214Po 1 · 10−11 164 μs α 7,69 210Pb 216Po 1 · 10−8 0,15 s α 6,78 212Pb 218Po 1,6 · 10−5 3,05 min α 6,00 214Pb 1) berechnet aus den natürlichen Zerfallsreihen und der relativen natürlichen Häufigkeit der Ausgangsnuklide in der Erdkruste
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Polonium ist ein radioaktives chemisches Element mit der Ordnungszahl 84 und dem Elementsymbol Po. Es wird der Elementgruppe der Chalkogene zugeordnet.

Geschichte

Polonium wurde 1898 entdeckt. Seine Entdeckerin Marie Curie nannte es zu Ehren ihres Heimatlandes Polen (lateinisch: Polonia) Polonium. Marie Curie verzichtete auf die Patentierung des Gewinnungsverfahrens, damit die Erforschung dieses Elements ungehindert weitergehen konnte. Für die Entdeckung und Beschreibung von Polonium (zusammen mit Radium) erhielt Marie Curie 1911 den Nobelpreis für Chemie.

Gewinnung und Herstellung

Poloniumisotope sind Zwischenprodukte der Thorium-Reihe und der Uran-Radium-Reihe, wobei letztere das häufigste Isotop ²¹⁰Po produziert. Polonium kann daher bei der Aufarbeitung von Pechblende gewonnen werden (1000 Tonnen Uranpechblende enthalten etwa 0,03 Gramm Polonium ). Dabei reichert es sich zusammen mit Bismut an. Von diesem Element kann man es anschließend mittels fraktionierter Fällung der Sulfide (Poloniumsulfid ist schwerer löslich als Bismutsulfid) trennen.

Heutzutage erfolgt die Herstellung von Polonium jedoch im Kernreaktor durch Neutronenbeschuss von Bismut:

$\mathrm {{}^{209}Bi+n\rightarrow {}^{210}Bi\rightarrow {}^{210}Po+\beta ^{-}}$

Die Halbwertszeit t_1/2 für den Betazerfall von ²¹⁰Bi liegt bei 5,01 Tagen. Durch Destillation werden die beiden Elemente anschließend getrennt (Siedepunkt von Polonium: 962 °C; Siedepunkt von Bismut: 1564 °C).

Eigenschaften

Polonium ist ein silberweiß glänzendes Metall. Als einziges Metall weist die α-Modifikation eine kubisch-primitive Kristallstruktur auf. Dabei sind nur die Ecken eines Würfels mit Polonium-Atomen besetzt. Diese Kristallstruktur findet man sonst nur noch bei den Hochdruckmodifikationen von Phosphor und Antimon.

Die chemischen Eigenschaften sind vergleichbar mit denen seines linken Perioden-Nachbarn Bismut. Es ist metallisch leitend und edler als Silber.

Polonium löst sich in Säuren wie Salzsäure, Schwefelsäure oder Salpetersäure.

Isotope

Bekannt sind die Polonium-Isotope ¹⁹⁰Po bis ²¹⁸Po, welche ausnahmslos radioaktiv sind. Die Halbwertszeiten sind recht unterschiedlich und reichen von etwa 3·10^-7 Sekunden für ²¹²Po bis zu 103 Jahren für ²⁰⁹Po. Das wichtigste, natürlich vorkommende Isotop ²¹⁰Po hat eine Halbwertszeit von 138 Tagen und zerfällt unter Aussendung von Alpha-Strahlung in das Blei-Isotop ²⁰⁶Pb.

Radiotoxikologische Bedeutung

Die größte Gefährdung stellt Polonium als Zerfallsprodukt des radioaktiven Edelgases Radon dar. Radon in der Atemluft erhöht das Risiko, an Lungenkrebs zu erkranken. Die eigentliche Ursache ist nicht das Radongas, sondern die Inhalation der kurzlebigen Radonzerfallsprodukte, die sich im Gegensatz zum gasförmigen Radon im Atemtrakt anreichern. Die unter den Zerfallsprodukten befindlichen Poloniumisotope ^{210Po, 212Po, 214Po, 216Po und 218Po haben die größte radiologische Wirkung, weil sie Alphateilchen aussenden.}

Während Alpha-Strahlung etwa bei äußerer Einwirkung bereits von der Haut abgeschirmt wird, wirkt sie auf den Menschen stark schädigend, wenn Alpha-Strahler in den Körper gelangen. Über den Blutstrom verteilt sich das Polonium im Körpergewebe. Die zerstörerische Wirkung macht sich als Strahlenkrankheit zunächst an Zellen bemerkbar, die sich häufig teilen (z. B. Darmepithelien, Knochenmark). Zu den typischen Symptomen gehören neben Alopezie und allgemeiner Schwäche auch Diarrhö, Anämie sowie Blutungen aus Nase, Mund, Zahnfleisch und Rektum.

Polonium wird vom menschlichen Körper mit einer biologischen Halbwertszeit von ca. 50 Tagen ausgeschieden , so dass alle wichtigen Isotope vollständig oder zu einem signifikanten Anteil im menschlichen Körper zerfallen. Darüber hinaus sind Inkorporationen von außen nur schwer zu entdecken und eine Diagnose schwierig, da kaum Gammastrahlung emittiert wird. Reste und Zerfallsprodukte finden sich größtenteils im Kot sowie zu rund 10 % im Urin.

Einer speziellen Polonium-Exposition sind Raucher ausgesetzt. Als mögliche Quellen kommen sowohl die im Tabakanbau eingesetzten Phosphatdüngemittel als auch eine Adsorption atmosphärischer Einträge durch die Tabakpflanzen in Frage. Die Anteile der Teer-Kanzerogene und der radioaktiven Exposition am Prozess der Krebsentstehung werden kontrovers diskutiert.

Der Autor Michael Karpin führt den Tod des Physikprofessors Dror Sadeh und mehreren seiner Mitarbeiter am Weizmann Institut in Israel zwischen 1957 und 1969 auf ein Entweichen von radioaktivem Polonium zurück.

Im November 2006 kam das Isotop ^{210Po dadurch in die internationalen Schlagzeilen, dass der ehemalige russische Geheimdienstagent Alexander Walterowitsch Litwinenko durch diese Substanz starb.}

Verwendung

Polonium wird in Verbindung mit Beryllium in transportablen Neutronenquellen benutzt. Dabei wird die Kernreaktion ⁹Be($\alpha$, n)¹²C zur Erzeugung freier Neutronen genutzt.

In manchen industriellen Ionisatoren wird ²¹⁰Po eingesetzt, z. B. in Anlagen, in denen Papier, Textil oder synthetische Materialien gerollt werden, oder wenn optische Linsen von statischen Aufladungen befreit werden sollen.

²¹⁰Po entwickelt 140 Watt Wärme pro Gramm weshalb es historisch auch in kurzlebigen Radioisotopengeneratoren eingesetzt wurde wie z. B. in frühen Satelliten. Heute kommen i. A. nur noch langlebigere Isotope anderer Elemente zum Einsatz.

Auch in Kernwaffen wurde Polonium als Neutronenquelle eingesetzt. So wurden zum Beispiel in den amerikanischen Atombomben Little Boy und Fat Man, die auf Hiroshima und Nagasaki abgeworfen wurden, Initiatoren aus Polonium und Beryllium zum Start der Kettenreaktion verwendet.

Verbindungen

Sauerstoffverbindungen

Poloniumdioxid, (PoO₂)_x, ist wie das Oxid des Gruppennachbarn Tellur (Tellurdioxid, (TeO₂)_x) eine ionische Verbindung, die in einer gelben und einer roten Modifikation auftritt. Weiterhin kennt man Poloniumtrioxid (PoO₃).

Sulfide

Schwarzes Poloniumsulfid (PoS) erhält man durch Fällung von in Säure gelöstem Polonium mit Schwefelwasserstoff.

Wasserstoffverbindungen

Poloniumwasserstoff (H₂Po) ist eine bei Raumtemperatur flüssige Wasserstoff-Verbindung, von der sich zahlreiche Polonide ableiten lassen.

Halogenide

Poloniumhalogenide kennt man mit den Summenformeln PoX₂, PoX₄ und PoX₆. Zu nennen sind Poloniumdifluorid, Poloniumdichlorid (rubinrot), Poloniumdibromid (purpurbraun) und Poloniumtetrafluorid, hellgelbes Poloniumtetrachlorid, rotes Poloniumtetrabromid, schwarzes Poloniumtetraiodid sowie das weiße, leicht flüchtige Poloniumhexafluorid.

Weblinks

Wiktionary: Polonium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Commons: Polonium – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

• Gesundheits- und Umweltaspekte von Polonium
• Polonium bei webelements.com
• Poloniumisotope
• Wie Polonium im Reaktor entsteht Welt.de

Quellen

Periodensystem der Elemente

H

He

Li

Be

B

C

N

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F

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