البولونيوم (Po) معدن مشع نادر للغاية وسريع الاشتعال. قبل اكتشاف البولونيوم على يد الفيزيائية البولندية الفرنسية ماري كوري عام 1898، كان اليورانيوم والثوريوم هما العنصران المشعان الوحيدان المعروفان.
سنخبرك في هذه المقالة بجميع خصائص البولونيوم واستخداماته وأهميته.
الملامح الرئيسية
البولونيوم عنصر مشع نادر وسريع الاشتعال . أطلقت عليه كوري اسم البولونيوم نسبةً إلى موطنها بولندا. لا يُستخدم البولونيوم إلا نادرًا في تطبيقات خطيرة، فقد استُخدم كمُفجِّر في أول قنبلة ذرية، وكما يُشتبه بأنه سمٌّ في عدة وفيات بارزة. في التطبيقات التجارية، يُستخدم البولونيوم أحيانًا لإزالة الكهرباء الساكنة من الآلات أو غبار الأغشية، وهو ما يرتبط أيضًا بنشاطه الإشعاعي . كما يُمكن استخدامه كمصدر كهروحراري لتوليد الطاقة الكهروحرارية في الأقمار الصناعية.
ينتمي البولونيوم إلى المجموعة 16 والدورة 6 من الجدول الدوري. ووفقًا للجمعية الملكية للكيمياء، يُصنف البولونيوم كفلز لأن موصليته الكهربائية تتناقص مع ارتفاع درجة الحرارة. إذا رغبت في إجراء بحث معمق حول هذا العنصر، يمكنك الاطلاع على المعلومات المتعلقة بخصائصه.
هذا العنصر هو أثقل العناصر الكالكوجينية ، وهي مجموعة من العناصر تُعرف أيضًا باسم "مجموعة الأكسجين". جميع المواد الكالكوجينية موجودة في خام النحاس. تشمل العناصر الأخرى في مجموعة الكالكوجين الأكسجين والكبريت والسيلينيوم والتيلوريوم.
يوجد 33 نظيراً معروفاً لهذا العنصر الكيميائي (ذرات من نفس العنصر بأعداد مختلفة من النيوترونات)، وجميعها مشعة. عدم استقرار هذا العنصر إشعاعياً يجعله مرشحاً مناسباً لصنع قنبلة ذرية.
الخصائص الفيزيائية للبولونيوم
- العدد الذري (عدد البروتونات في النواة): 84
- الرمز الذري (في الجدول الدوري للعناصر): Po
- الوزن الذري (متوسط كتلة الذرة): 209
- - الكثافة: 9.32 جرام لكل سنتيمتر مكعب
- الحالة في درجة حرارة الغرفة: صلبة
- نقطة الانصهار: 489.2 درجة فهرنهايت (254 درجة مئوية)
- نقطة الغليان: 1,763.6،962 درجة فهرنهايت (XNUMX درجة مئوية)
- النظير الأكثر شيوعًا: Po-210 ، الذي يبلغ نصف عمره 138 يومًا فقط
اكتشاف
عندما اكتشفت كوري وزوجها، بيير كوري، هذا العنصر، كانا يبحثان عن مصدر النشاط الإشعاعي في معدن غني باليورانيوم يُسمى البتشبلند . لاحظا أن البتشبلند غير المكرر كان أكثر إشعاعًا من اليورانيوم الذي تم فصله عنه. لذلك، استنتجا أن البتشبلند لا بد أن يحتوي على عنصر مشع آخر على الأقل.
اشترت عائلة كوري شحنة من البتشبلند حتى يتمكنوا من فصل المركبات كيميائيًا عن المعادن. بعد شهور من العمل الشاق ، قاموا أخيرًا بعزل العنصر المشع: مادة مشعة تزيد 400 مرة عن اليورانيوم ، وفقًا للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC).
كان استخراج البولونيوم صعبًا بسبب وجود مثل هذه الكمية الضئيلة ؛ يحتوي طن واحد من خام اليورانيوم على حوالي 100 ميكروغرام فقط (0,0001 جرام) من البولونيوم. ومع ذلك ، تمكنت Curies من استخراج النظير الذي نعرفه الآن باسم Po-209 ، وفقًا للجمعية الملكية للكيمياء.
أين هو موقعه
يمكن العثور على آثار من مادة Po-210 في التربة والهواء. على سبيل المثال، يتم إنتاج Po-210 أثناء تحلل غاز الرادون 222، وهو نتيجة تحلل الراديوم، وهو عنصر مرتبط أيضًا بموضوع .
الراديوم ، بدوره ، هو أحد منتجات اضمحلال اليورانيوم ، والذي يوجد تقريبًا في جميع الصخور والتربة المتكونة من الصخور. تستطيع الأشنات امتصاص البولونيوم مباشرة من الغلاف الجوي. في المناطق الشمالية ، قد يكون لدى الأشخاص الذين يأكلون الرنة مستويات أعلى من البولونيوم في دمائهم لأن الرنة تأكل الأشنة ، وفقًا لموقع Smithsonian.com.
يُعتبر البولونيوم عنصرًا نادرًا موجودًا في الطبيعة. ورغم وجوده في خام اليورانيوم ، إلا أن استخراجه غير مُجدٍ اقتصاديًا، إذ لا تتجاوز كميته 100 ميكروغرام في الطن الواحد (0,9 طن متري) من خام اليورانيوم، وفقًا لمختبر جيفرسون. وبدلًا من ذلك، يُصنّع البولونيوم بقذف البزموت-209، وهو نظير مستقر، بالنيوترونات في المفاعلات النووية.
بحسب الجمعية الملكية للكيمياء، ينتج عن ذلك البزموت-210 المشع ، الذي يتحلل بدوره إلى بولونيوم من خلال عملية تُعرف باسم تحلل بيتا. وتشير تقديرات هيئة التنظيم النووي الأمريكية إلى أن العالم ينتج حوالي 100 غرام (3,5 أونصة) فقط من البولونيوم-210 سنوياً.
تطبيقات
نظرًا لنشاطه الإشعاعي العالي ، فإن للبولونيوم عدد قليل من التطبيقات التجارية. تشمل الاستخدامات المحدودة لهذا العنصر إزالة الكهرباء الساكنة من الآلات وإزالة الغبار من لفات الفيلم.
في كلا التطبيقين، يجب إحكام غلق البولونيوم بعناية لحماية المستخدم . كما يُستخدم هذا العنصر كمصدر كهروحراري لتوليد الطاقة الكهروحرارية في الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية الأخرى، وهو جانب مثير للاهتمام من تاريخ المرأة في مجال العلوم.
يعود ذلك إلى أن البولونيوم يتحلل بسرعة، مطلقاً كمية كبيرة من الطاقة على شكل حرارة خلال هذه العملية. ووفقاً للجمعية الملكية للكيمياء، فإن غراماً واحداً فقط من البولونيوم يصل إلى درجة حرارة 500 درجة مئوية (932 درجة فهرنهايت) عند تحلله.
القنبلة الذرية
في خضم الحرب العالمية الثانية ، بدأ سلاح المهندسين بالجيش في تنظيم منطقة مانهاتن للمهندسين ، وهو برنامج بحث وتطوير سري للغاية من شأنه أن ينتج في النهاية أول أسلحة نووية في العالم.
قبل أربعينيات القرن العشرين، لم يكن هناك مبرر لعزل البولونيوم في صورته النقية أو إنتاجه بكميات كبيرة، إذ كانت استخداماته مجهولة والمعلومات المتوفرة عنه قليلة للغاية. لكن مهندسين محليين شرعوا في دراسة البولونيوم، الذي تبين لاحقًا أنه عنصر أساسي في أسلحتهم النووية. ووفقًا لمؤسسة التراث الذري، فإن مزيجًا من البولونيوم وعنصر نادر آخر هو البريليوم هو ما أشعل فتيل القنبلة. بعد الحرب، نُقل برنامج أبحاث البولونيوم إلى مختبر ماوند في مياميسبرغ، أوهايو. وقد اكتمل بناء مختبر ماوند عام ١٩٤٩، ليصبح أول منشأة دائمة تابعة لهيئة الطاقة الذرية لتطوير الأسلحة النووية.
تسمم البولونيوم
البولونيوم سام للبشر ، حتى بكميات صغيرة جدا. ربما كان أول شخص مات من التسمم بالبولونيوم هو ابنة ماري كوري ، إيرين جوريوت كوري.
في عام 1946، انفجرت كبسولة بولونيوم على طاولة مختبره، وهو ما قد يكون سبب إصابته بسرطان الدم ووفاته بعد عشر سنوات. كما كان التسمم بالبولونيوم مسؤولاً عن وفاة ألكسندر ليتفينينكو ، الجاسوس الروسي السابق الذي كان يعيش في لندن عام 2006 بعد أن طلب اللجوء السياسي.
ذكرت صحيفة وول ستريت جورنال أن التسمم كان يشتبه في وفاة الزعيم الفلسطيني ياسر عرفات في عام 2004 ، عندما تم اكتشاف مستويات عالية بشكل مقلق من البولونيوم 210 في ملابسه.