Polonio-210 - Polonium-210

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 (aproximadamente 4+1 ⁄ 2 meses), la vida media más larga de todos los isótopos de polonio de origen natural. 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 importante en el medio ambiente, que afecta principalmente a los mariscos y el tabaco . Su extrema toxicidad se atribuye a una intensa radiactividad, capaz de dañar gravemente a los seres humanos.

Historia

La cadena de desintegración del uranio-238, conocida como serie del uranio o serie del radio, de la cual el polonio-210 es miembro.

Esquema de los pasos finales del proceso s. El camino rojo representa la secuencia de capturas de neutrones; Las flechas azul y cian representan la desintegración beta y la flecha verde representa la desintegración alfa de ²¹⁰ Po. Son las vidas medias cortas de ²¹⁰ Bi y ²¹⁰ Po las que evitan la formación de elementos más pesados, lo que en cambio resulta en un ciclo de cuatro capturas de neutrones, dos desintegraciones beta y una desintegración alfa.

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 .

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.

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, se eligió el isótopo plutonio-238 en su lugar, ya que tiene una vida media más larga de 87,7 años.

El polonio-210 se utilizó para matar al disidente ruso y ex oficial del FSB Alexander V. Litvinenko en 2006, y se sospechaba que era una posible causa de la muerte de Yasser Arafat , tras la exhumación y análisis de su cadáver en 2012-2013.

Propiedades de descomposición

²¹⁰ Po es un emisor alfa que tiene una vida media de 138,376 días; 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. 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 . Unos pocos 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 .

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 mayor parte de ²¹⁰ Po se produce sintéticamente, a través del 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.

Aplicaciones

Un solo gramo de ²¹⁰ Po genera 140 vatios de potencia. 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. 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. ²¹⁰ Po también se usó en iniciadores de bombas atómicas a través de la reacción (α, n) con berilio .

Riesgos

²¹⁰ Po es extremadamente tóxico; éste y otros isótopos de polonio son algunas de las sustancias más radiotóxicas para los seres humanos. Con un microgramo siendo más que suficiente para matar a un adulto promedio, ²¹⁰ Po es 250.000 veces más tóxico que el cianuro de hidrógeno en peso; También se cree que un gramo de ²¹⁰ Po es suficiente para matar a 50 millones de personas y enfermar a otros 50 millones. Esto es una consecuencia de su radiación alfa ionizante , ya que las partículas alfa son especialmente dañinas para los tejidos orgánicos del interior del cuerpo. Sin embargo, ²¹⁰ Po no representa una amenaza fuera del cuerpo, ya que las partículas alfa no pueden penetrar la piel humana.

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. La ingesta de ²¹⁰ Po se produce principalmente a través del aire, los alimentos o el 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.

En el medio ambiente, ²¹⁰ Po pueden acumularse en mariscos. Se ha detectado en varios organismos del mar Báltico , donde puede propagarse y, por tanto, contaminar la cadena alimentaria. También se sabe que el ²¹⁰ Po contamina la vegetación, principalmente debido a la descomposición del radón-222 atmosférico y la absorción del suelo.

En particular, ²¹⁰ Po se adhiere y se concentra en las hojas de tabaco. Ya en 1964 se documentaron concentraciones elevadas de ²¹⁰ Po en el tabaco, 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. Los fumadores empedernidos pueden estar expuestos a la misma cantidad de radiación (las estimaciones varían de 100  µSv a 160 mSv por año) que las personas en Polonia de la lluvia radiactiva de Chernobyl que viajaban desde Ucrania. 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 .

Referencias