El polonio-210 ( 210 Po, Po-210, históricamente radio F ) es un isótopo del polonio . Sufre desintegración alfa a 206 Pb estables con una vida media de 138,376 días, el más largo de todos los isótopos de polonio que ocurren naturalmente . [1] Identificado por primera vez en 1898, y también marcando el descubrimiento del elemento polonio, 210 Po se genera en la cadena de desintegración del uranio-238 y el radio-226 . 210 Po es un contaminante prominente en el medio ambiente, que afecta principalmentemariscos y tabaco . Su extrema toxicidad se atribuye a una intensa radiactividad, capaz de dañar gravemente a los seres humanos.
General | |
---|---|
Símbolo | 210 Po |
Nombres | polonio-210, Po-210, radio F |
Protones | 84 |
Neutrones | 126 |
Datos de nucleidos | |
Abundancia natural | Rastro |
Media vida | 138,376 d [1] ± 0,002 d |
Isótopos parentales | 210 Bi ( β - ) |
Productos de descomposición | 206 Pb |
Masa de isótopos | 209,9828736 [2] u |
Girar | 0 |
Modos de decaimiento | |
Modo de decaimiento | Energía de desintegración ( MeV ) |
Decaimiento alfa | 5.40753 [2] |
Isótopos de polonio Tabla completa de nucleidos |
Historia
En 1898, Marie y Pierre Curie descubrieron una sustancia fuertemente radiactiva en la pitchblenda y determinaron que era un elemento nuevo; fue uno de los primeros elementos radiactivos descubiertos. Habiéndolo identificado como tal, nombraron al elemento polonio en honor al país de origen de Marie, Polonia . Willy Marckwald descubrió una actividad radiactiva similar en 1902 y la llamó radio-telurio , y aproximadamente al mismo tiempo, Ernest Rutherford identificó la misma actividad en su análisis de la cadena de desintegración del uranio y la llamó radio F (originalmente radio E ). En 1905, Rutherford concluyó que todas estas observaciones se debían a la misma sustancia, 210 Po. Nuevos descubrimientos y el concepto de isótopos, propuestos por primera vez en 1913 por Frederick Soddy , colocaron firmemente al 210 Po como el penúltimo paso en la serie del uranio . [3]
En 1943, 210 Po se estudió como posible iniciador de neutrones en armas nucleares , como parte del Proyecto Dayton . En las décadas siguientes, la preocupación por la seguridad de los trabajadores que manipulan 210 Po llevó a estudios exhaustivos sobre sus efectos en la salud. [4]
En la década de 1950, los científicos de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos en Mound Laboratories , Ohio, exploraron la posibilidad de usar 210 Po en generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) como fuente de calor para alimentar satélites. En 1958 se desarrolló una batería atómica de 2,5 vatios que utiliza 210 Po. Sin embargo, en su lugar se eligió el isótopo plutonio-238 , ya que tiene una vida media más larga de 87,7 años. [5]
El polonio-210 se utilizó para matar al disidente ruso y ex oficial del FSB Alexander V. Litvinenko en 2006, [6] [7] y se sospechó que era una posible causa de la muerte de Yasser Arafat , luego de la exhumación y análisis de su cadáver en 2012-2013 . [8]
Propiedades de descomposición
210 Po es un emisor alfa que tiene una vida media de 138,376 días; [1] decae directamente a 206 Pb estables . La mayoría de las veces, 210 Po decae por emisión de una partícula alfa solamente, no por emisión de una partícula alfa y un rayo gamma ; aproximadamente una de cada 100.000 desintegraciones da como resultado la emisión de un rayo gamma. [9] Esta baja tasa de producción de rayos gamma hace que sea más difícil encontrar e identificar este isótopo. En lugar de la espectroscopia de rayos gamma , la espectroscopia alfa es el mejor método para medir este isótopo.
Debido a su vida media mucho más corta, un miligramo de 210 Po emite tantas partículas alfa por segundo como 5 gramos de 226 Ra . [10] Algunos curies de 210 Po emiten un resplandor azul causado por la excitación del aire circundante.
210 Po ocurre en cantidades diminutas en la naturaleza, donde es el penúltimo isótopo en la cadena de desintegración de la serie del uranio . Se genera mediante desintegración beta a partir de 210 Pb y 210 Bi .
El proceso s astrofísico finaliza con la desintegración de 210 Po, ya que el flujo de neutrones es insuficiente para producir más capturas de neutrones en la corta vida útil de 210 Po. En cambio, 210 Po alfa se desintegra en 206 Pb, que luego captura más neutrones para convertirse en 210 Po y repite el ciclo, consumiendo así los neutrones restantes. Esto da como resultado una acumulación de plomo y bismuto, y asegura que los elementos más pesados como el torio y el uranio solo se produzcan en el proceso r, mucho más rápido . [11]
Producción
Aunque el 210 Po se encuentra en trazas en la naturaleza, no es lo suficientemente abundante (0,1 ppb ) para que la extracción del mineral de uranio sea factible. En cambio, la mayoría de 210 Po se produce sintéticamente, mediante el bombardeo de neutrones de 209 Bi en un reactor nuclear . Este proceso convierte 209 Bi en 210 Bi, cuya beta se desintegra en 210 Po con una vida media de cinco días. Mediante este método, se producen aproximadamente 8 gramos (0,28 oz) de 210 Po en Rusia y se envían a los Estados Unidos cada mes para aplicaciones comerciales. [4]
Aplicaciones
Un solo gramo de 210 Po genera 140 vatios de potencia. [12] Debido a que emite muchas partículas alfa , que se detienen a una distancia muy corta en medios densos y liberan su energía, el 210 Po se ha utilizado como una fuente de calor ligera para alimentar células termoeléctricas en satélites artificiales ; por ejemplo, una fuente de calor de 210 Po también estaba en cada uno de los rovers Lunokhod desplegados en la superficie de la Luna , para mantener calientes sus componentes internos durante las noches lunares. [13] Algunos cepillos antiestáticos, utilizados para neutralizar la electricidad estática en materiales como películas fotográficas, contienen algunos microcurios de 210 Po como fuente de partículas cargadas. [14] 210 Po también se utilizó en iniciadores de bombas atómicas a través de la reacción (α, n) con berilio . [15]
Peligros
210 Po es extremadamente tóxico; éste y otros isótopos de polonio son algunas de las sustancias más radiotóxicas para los seres humanos. [6] [16] Dado que un microgramo es más que suficiente para matar a un adulto promedio, 210 Po es 250.000 veces más tóxico que el cianuro de hidrógeno en peso; [17] También se cree que un gramo de 210 Po es suficiente para matar a 50 millones de personas y enfermar a otros 50 millones. [6] Esto es una consecuencia de su radiación alfa ionizante, ya que las partículas alfa son especialmente dañinas para los tejidos orgánicos dentro del cuerpo. Sin embargo, 210 Po no representa una amenaza fuera del cuerpo, ya que las partículas alfa no pueden penetrar la piel humana. [6]
La toxicidad de 210 Po se debe en su totalidad a su radiactividad. No es químicamente tóxico en sí mismo, pero su solubilidad en solución acuosa , así como la de sus sales, plantea un peligro porque su propagación por todo el cuerpo se facilita en solución. [6] La ingesta de 210 Po se produce principalmente a través de aire, alimentos o agua contaminados, así como a través de heridas abiertas. Una vez dentro del cuerpo, 210 Po se concentra en los tejidos blandos (especialmente en el sistema reticuloendotelial ) y el torrente sanguíneo . Su vida media biológica es de aproximadamente 50 días. [18]
En el medio ambiente, 210 Po pueden acumularse en mariscos. [19] Se ha detectado en varios organismos del mar Báltico , donde puede propagarse y, por tanto, contaminar la cadena alimentaria. [16] También se sabe que el 210 Po contamina la vegetación, principalmente debido a la descomposición del radón-222 atmosférico y la absorción del suelo. [20]
En particular, 210 Po se adhiere y se concentra en las hojas de tabaco. [4] [18] Se documentaron concentraciones elevadas de 210 Po en el tabaco ya en 1964, por lo que se descubrió que los fumadores de cigarrillos estaban expuestos a dosis considerablemente mayores de radiación de 210 Po y su padre 210 Pb. [20] Los fumadores empedernidos pueden estar expuestos a la misma cantidad de radiación (las estimaciones varían de 100 µSv [16] a 160 mSv [21] por año) que los habitantes de Polonia provenientes de la lluvia radiactiva de Chernobyl que viajaban desde Ucrania. [16] Como resultado, 210 Po es más peligroso cuando se inhala del humo del cigarrillo, lo que proporciona más evidencia de un vínculo entre el tabaquismo y el cáncer de pulmón . [22]
Referencias
- ^ a b c Centro de datos nucleares en KAERI ; Tabla de nucleidos http://atom.kaeri.re.kr/nuchart/?zlv=1
- ^ a b Wang, M .; Audi, G .; Kondev, FG; Huang, WJ; Naimi, S .; Xu, X. (2017). "La evaluación de la masa atómica AME2016 (II). Tablas, gráficos y referencias" (PDF) . Física C china . 41 (3): 030003-1–030003-442. doi : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030003 .
- ^ Thoennessen, M. (2016). El descubrimiento de isótopos: una compilación completa . Saltador. págs. 6–8. doi : 10.1007 / 978-3-319-31763-2 . ISBN 978-3-319-31761-8. LCCN 2016935977 .
- ^ a b c Roessler, G. (2007). "¿Por qué 210 Po?" (PDF) . Noticias de Física de la Salud . Vol. 35 no. 2. Sociedad de Física de la Salud . Archivado (PDF) desde el original el 3 de abril de 2014 . Consultado el 20 de junio de 2019 .
- ^ Laboratorio Nacional de Idaho (2015). "Los primeros años: los sistemas de energía nuclear espacial toman vuelo" (PDF) . Energía atómica en el espacio II: una historia de la energía nuclear espacial y la propulsión en los Estados Unidos . págs. 2-5. OCLC 931595589 .
- ^ a b c d e McFee, RB; Leikin, JB (2009). "Muerte por polonio-210: lecciones aprendidas del asesinato del ex espía soviético Alexander Litvinenko" . Seminarios en Patología Diagnóstica . 26 (1): 61–67. doi : 10.1053 / j.semdp.2008.12.003 . PMID 19292030 .
- ^ Cowell, A. (24 de noviembre de 2006). "Envenenamiento por radiación mató a un ex espía ruso" . The New York Times . Archivado desde el original el 19 de junio de 2019 . Consultado el 19 de junio de 2019 .
- ^ "La muerte de Arafat: ¿qué es el polonio-210?" . Al Jazeera . 10 de julio de 2012. Archivado desde el original el 19 de junio de 2019 . Consultado el 19 de junio de 2019 .
- ^ "210PO A DECAY" . Instituto de Investigación de Energía Atómica de Corea . Archivado desde el original el 24 de febrero de 2015.
- ^ CR Hammond. "Los Elementos" (PDF) . Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi. págs. 4-22. Archivado (PDF) desde el original el 26 de junio de 2008 . Consultado el 19 de junio de 2019 .
- ^ Burbidge, EM; Burbidge, GR; Fowler, WA; Hoyle, F. (1957). "Síntesis de los elementos en estrellas" . Reseñas de Física Moderna . 29 (4): 547–650. Código Bibliográfico : 1957RvMP ... 29..547B . doi : 10.1103 / RevModPhys.29.547 .
- ^ "Polonio" (PDF) . Laboratorio Nacional Argonne. Archivado desde el original (PDF) el 10 de marzo de 2012.
- ^ A. Wilson, Registro del sistema solar , (Londres: Jane's Publishing Company Ltd, 1987), p. 64.
- ^ "Cepillo ionizante Staticmaster Alpha" . Compañía 7. Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2018 . Consultado el 19 de junio de 2019 .
- ^ Hoddeson, L .; Henriksen, PW; Meade, RA (12 de febrero de 2004). Asamblea crítica: una historia técnica de Los Alamos durante los años de Oppenheimer, 1943-1945 . Prensa de la Universidad de Cambridge. ISBN 978-0-521-54117-6.
- ^ a b c d Skwarzec, B .; Strumińska, DI; Boryło, A. (2006). "Radionucleidos de hierro ( 55 Fe), níquel ( 63 Ni), polonio ( 210 Po), uranio ( 234 U, 235 U, 238 U) y plutonio ( 238 Pu, 239 + 240 Pu, 241 Pu) en Polonia y Medio ambiente del Mar Báltico " (PDF) . Nukleonika . 51 : S45 – S51. Archivado (PDF) desde el original el 19 de junio de 2019 . Consultado el 19 de junio de 2019 .
- ^ Ahmed, MF; Alam, L .; Mohamed, CAR; Mokhtar, MB; Ta, GC (2018). "Riesgo para la salud de la ingestión de polonio-210 a través del agua potable: una experiencia de Malasia" . Revista Internacional de Investigación Ambiental y Salud Pública . 15 (10): 2056–1–2056–19. doi : 10.3390 / ijerph15102056 . PMC 6210456 . PMID 30241360 .
- ^ a b Preguntas frecuentes sobre el polonio 210 (PDF) (Informe). Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades . Archivado (PDF) desde el original el 7 de junio de 2017 . Consultado el 19 de junio de 2019 .
- ^ Richter, F .; Wagmann, M .; Zehringer, M. (2012). "Polonio - sobre el rastro de un poderoso alfa nucleido en el medio ambiente" . Revista Internacional de Química CHIMIA . 66 (3): 131. doi : 10.2533 / chimia.2012.131 . Archivado desde el original el 17 de febrero de 2019 . Consultado el 19 de junio de 2019 .
- ^ a b Persson, BRR; Holm, E. (2009). Polonio-210 y plomo-210 en el medio terrestre: una revisión histórica . Conferencia temática internacional sobre po y isótopos radiactivos de Pb. Sevilla, España.
- ^ "F. Fuentes típicas de exposición a la radiación" . Instituto Nacional de Salud . Archivado desde el original el 13 de junio de 2013 . Consultado el 20 de junio de 2019 .
- ^ Radford, EP; Hunt, VR (1964). "Polonio-210: un radioelemento volátil en los cigarrillos". Ciencia . 143 (3603): 247–249. Código Bibliográfico : 1964Sci ... 143..247R . doi : 10.1126 / science.143.3603.247 . JSTOR 1712451 . PMID 14078362 . S2CID 23455633 .