Полоний и радий

После того, как в 1896 году французский физик Антуан Анри Беккерель открыл явление радиоактивности, для учёных, занимающихся этой проблемой, встал вопрос о том: что же представляют собой открытые им лучи, и существуют ли в природе элементы, кроме урана, способные их испускать? Заняться решением этой задачи он предложил молодому физику Пьеру Кюри, который, в свою очередь, подключил к поискам свою супругу Марию Склодовскую-Кюри. Они установили, что интенсивность излучения пропорциональна количеству чистого урана, заключенного в соединении и не зависит от формулы соединения и внешних условий, в которых оно находится - освещённости или температуры.  Вскоре супруги натолкнулись на необъяснимое явление: два исследуемых ими урановых минерала давали более интенсивное излучение, чем чистый уран. Родилось предположение, что минералы содержат примесь ещё какого-то элемента, с более мощным излучением, чем у урана. Они потратили на его поиски два года непрерывного титанического труда, пытаясь добыть новый элемент посредством долгих процедур очистки урановой руды, её выщелачивания, дистилляции и заморозки. За время работы через их руки прошло более восьми тонн урановой смоляной руды.

Урановая смоляная руда UO2, месторождение Нидершлема-Альберода, Саксония, Германия. Фото: взято из en.wikipedia.org 

Их каторжный труд был оправдан с лихвой. Поиски «иголки в стоге сена» завершились успехом гораздо большего масштаба, чем ожидали. Они были настолько убеждены в своей правоте, что даже заранее придумали название новому элементу – полоний (Po), в честь родины Марии Склодовской - Кюри – Польши (лат. Polonia).     

В июле 1898 г. супруги Кюри сделали сообщение об открытии нового элемента полония, и уже в декабре того же года общественность узнала от них об открытии неизвестного элемента, который они назвали радий (Ra, от лат. radius — луч), так как интенсивность его излучения в сотни раз превосходила урановое. Радий был открыт ими попутно, в процессе работы. Было замечено, что после фильтрации урановых руд осадок оставался по-прежнему радиоактивным. После его детального изучения оказалось, что будущий полоний осаждался с висмутом, а будущий радий - с барием. Так были открыты два новых радиоактивных элемента, занимающие в таблице Менделеева клетки 84 и 88. Позже выяснится, что все природные запасы полония и радия порождены радиоактивным распадом долгоживущих изотопов урана и тория, поэтому их называют радиогенными. В 1903 году Беккерель и супруги Кюри получили Нобелевскую премию по физике за исключительные заслуги перед наукой при исследовании явлений радиоактивности.

Полоний относится к группе халькогенов. При нормальных условиях представляет собой мягкий радиоактивный металл (согласно другим данным —полуметалл) серебристо-белого цвета, который из-за высокой радиоактивности значительно нагревается.

Тонкая плёнка металлического полония на диске из нержавеющей стали. Фото: взято из en.wikipedia.org 

Простое вещество радий - это блестящий металл серебристо-белого цвета, быстро тускнеющий на воздухе. Обладает высокой химической активностью, ядовит и канцерогенен.

Полоний — очень редкий элемент в природе из-за короткого периода полураспада всех его изотопов, которых насчитывается более 30. Его количество в земной коре не представляет опасности. Выделение полония из природных источников является трудоемким процессом. Ежегодно производится всего около 100 граммов полония-210, что делает его чрезвычайно редким.

Радий также довольно редок. За прошедшее с момента его открытия время — более столетия — во всём мире удалось добыть всего только 1,5 кг чистого радия. Одна тонна урановой руды, из которой супруги Кюри получили этот элемент, содержит лишь около 0,1 г радия-226. Весь природный радий является радиогенным — возникает при распаде урана-238, урана-235, тория-232. Из четырёх найденных в природе изотопов наиболее распространённым и долгоживущим является радий-226, (период полураспада 1602 года).

Полоний применяют в областях, связанных с научными исследованиями и медициной. Например, у советских луноходов для обогрева приборного отсека применялся полониевый обогреватель. Полоний используют для лучевой терапии против злокачественных новообразований. Полоний-210 в сплаве с лёгким изотопом лития становится веществом, которое способно существенно снизить критическую массу ядерного заряда и послужить ядерным детонатором. Поэтому полоний является стратегическим металлом, его получение и хранение должны находиться под строжайшим контролем государства.

Радий применяют как источник радона для приготовления радоновых ванн и для кратковременного облучения при лечении злокачественных опухолей. В настоящее время радий вытеснен более безопасными радиоактивными изотопами.