,,Uważamy, że substancja, którą udało się nam wydzielić z blendy uranowej, zawiera nieznany jeszcze metal, zbliżony własnościami chemicznymi do bizmutu. Jeżeli istnienie tego nowego metalu się potwierdzi, proponujemy nazwać go Polonem, od nazwy kraju ojczystego jednego z nas.”
Maria i Piotr Curie.
Czyż mógłby być inny temat nawiązujący do Święta Niepodległości? Zapewne tak, ale moje pierwsze chemiczne skojarzenie z Polską to właśnie polon. Można powiedzieć, że jest on podwójnie polski – i z racji nazwy i z racji narodowości sławnej Współodkrywczyni. Polon niestety ma złą renomę z powodu swej promieniotwórczości i związanej z tym toksyczności. Wiele osób może pamiętać otrucie polonem Aleksandra Litwinienki przez rosyjskie służby. Ale odsuńmy na bok te negatywne skojarzenia, bowiem polon to niezwykle ciekawy pierwiastek.
[Jędrzej Pełka, via Wikimedia Commons]
Polon jest pierwiastkiem promieniotwórczym, co oznacza, że jego jądro atomowe jest niestabilne i ulega samorzutnemu rozpadowi. Jego najtrwalszy izotop, Po-209 ma okres półtrwania (połowicznego rozpadu) nieco ponad 125 lat, co oznacza, że po tym okresie w próbce pozostaje połowa pierwotnej liczby jego atomów. Inne izotopy, Po-208 i Po-210, mają w przybliżeniu okres półtrwania, odpowiednio, 3 lata i 140 dni. Polon rozpada się albo do bizmutu (uwalniając przy tym proton, czyli promieniowanie typu β+) albo do ołowiu (emitując cząstki α, czyli jądro helu-4).
Czysty polon jest ciałem stałym i ma srebrno-metaliczny połysk. Choć ze względu na silną promieniotwórczość trudno badać jego związki to wiadomo, że reaguje z silnymi kwasami tworząc jony Po2+ lub Po4+. Polon należy do grupy 16 układu okresowego, a więc do tlenowców. Stąd jego właściwości chemiczne są podobne do np. siarki, selenu i telluru. Stąd tworzy polonki, np. polonek magnezu (MgPo). Znanych jest również kilka organicznych pochodnych o strukturach podobnych do związków magnezoorganicznych. Co ciekawe, badania prowadzone przez kolegę państwa Curie, francuskiego biologa Antoine’a Lacassagne’a pozwoliły stwierdzić, że w organizmach żywych może dochodzić do podmiany siarki na polon w niektórych aminokwasach.
[Inductiveload, Public domain, via Wikimedia Commons]
Zainteresowanie polon wzrosło intensywnie w chwili, kiedy możliwa była jego synteza na większą skalę, na co pozwolił rozwój energetyki atomowej. Oprócz zastosowań militarnych (jako „zapalnik” do bomb atomowych), był stosowany jako silne źródło promieniowania α. Stosując dodatek tlenku berylu (BeO), który pochłania cząstki α emitując neutrony, polon jest wykorzystywany jako generator skoncentrowanych strumieni tych właśnie cząstek elementarnych.
Intensywny rozpad promieniotwórczy sprawia, że próbki polonu samorzutnie nagrzewają się do wysokich temperatur sięgających przeszło 500°C. Pozwala to na wykorzystywanie ich jako źródło ciepła w ogniwach termoelektrycznych, które generują prąd elektryczny dzięki występowaniu dużych różnic temperatury na styku różnych metali. Takie ogniwa były w swoim czasie bardzo popularne w technologiach kosmicznych, stanowiąc paliwo pozwalające zasilać łaziki księżycowe i sondy.
Polon znajduje również bardziej „przyziemne” aplikacje, np. jego mikroskopijne ilości są stosowane w przemyśle, ponieważ emitowane przez niego cząstki α neutralizują ładunki elektryczne. Jest to szczególnie ważne tam, gdzie produkt ma tendencję do elektryzowania się, np. papier, niektóre tekstylia i tworzywa sztuczne. Przy masowej produkcji nagromadzone ładunki mogłyby doprowadzić do wyładowań elektrostatycznych i zapłonu. Dzięki „polonowym szczotkom” problem ten jest skutecznie wyeliminowany.
Przyznajcie więc, że nasz dzisiejszy bohater jest całkiem ciekawym pierwiastkiem o niekoniecznie tylko militarno-terrorystycznych zastosowaniach. Tym bardziej więc cieszmy się, że mamy swojego polskiego reprezentanta w tak elitarnym gronie, jakim jest układ okresowy pierwiastków 😉
Wojciech Smułek
11.11.2022