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钋是一种银白色金属,能在黑暗中发光,由著名科学家居里夫人与丈夫皮埃尔居里在1898年发现,为了纪念居里夫人的祖国波兰,两人对这种元素命名为钋。钋是目前已知最稀有的元素之一,在地壳中含量约为100万亿分之一,钋主要通过人工合成方式取得。钋是世界上最毒的物质之一。

1898年皮埃尔居里与玛丽居里在处理铀矿时发现钋元素,玛丽居里为纪念自己祖国波兰(拉丁文 : Polonia),把这种新元素定名为钋。

居里夫人研究铀射线的存在,她制作了一种测量铀射线的仪器平面电容器。她收集到各种各样的物质,从实验室弄到一切已知元素的化学纯净盐和氧化物,包括几种稀有的比黄金昂贵得多的盐,还有博物馆赠送的采自世界各地的矿物标本,她和她的丈夫就是在一个废弃的大板屋里进行工作。

居里夫人把这种物质一一放到电容器的金属片上,观看电容器上的读数。可是电容器下的那片金属片上虽然已经更换了成百种物质,电流计上的指针始终没有摆动。居里夫人不怕失败,继续进行实验。最后金属片上放了钍的化合物,电流计上的指针终于摆动了。原来钍和钍的化合物也能放射看不见得光线。

然后他们进行了一系列的实验,发现铀的射线比一切铀的化合物的都强。

奇怪的事情发生了:把沥青和铜铀云母分别放到那片金属片上时电流计反映出来的电流比铀反映出来的要强的多,这意味着这两种物质里可能存在着另一种能够射出射线的元素。

居里夫人又人工合成了铜铀云母,就成分看它和天然的相同,含铀量也相同。可是,当人造的含铀云母研成粉末,撒到那金属片上时,它的射线比天然的矿物弱18%。这说明,在天然的铜铀云母矿中,存在着一种活泼的物质,它的射线比铀的更强。这两位科学家继续研究。开始探索新射线的奥妙。

居里夫人决心把那谜一般的物质从沥青铀矿里提炼出来。他们把矿石溶解在酸里,再往里面通进硫化氢,溶液底部沉积了各种金属硫化物,沉积物里含有铅、铜、砷、铋。那透明溶液是铀、钍、钡和沥青油矿所含的其他几种成分。他们把沉淀物和溶液分别放到那金属片上实验,结果是沉淀物发射的射线更强。这说明那种物质是在沉淀物里。

居里夫人把沉淀物里的杂质一一除去以后,剩下来的那一部分物质所发出的射线比铀发出的要强400倍。这一部分里有很多的铋,还有很多的未知物质,不过还不能把它们分离出来。

1898年7月,居里夫人向法国科学院提出了一份工作报告,肯定的指出他们已经发现了一种新元素,其同铋相似,却能够自发的放射出一种强大的不可见射线,他们把这种元素命名为“钋”。

贝蒙成功地研究了这个未知元素的光谱。

1902年德国化学家马克瓦尔德将一片光滑的铋片浸放在自沥青矿分离的铋溶液中,发现一种有很高放射性的物质沉积在铋片上。他认为这是一种新元素,命名它为radiotellurium。radio是“放射”;tellurium是“碲”。二者缀合就是“射碲”。他指出:“我之所以将这一新物质暂时命名为射碲,是因为它的所有化学性质适合将它放置在当时还没有被占的元素周期表中第Ⅳ族格子中,即原子量比铋稍高的那个元素。这种元素比铋的电负性较大,但比碲的电正性较大。它的氧化物也应该具有碱性,而不是酸性。这种物质预期的原子量约为210。”在元素周期表中第Ⅳ族中原子量比铋稍高的正应当是钋。马克瓦尔德指出居里夫妇发现的钋是几种放射性元素的混合物。1903年马克瓦尔德从15吨的矿物中提取出3毫克射碲的盐,用电解法从这盐溶液中把射碲分离出来。这引起一场关于钋和射碲的真实性的辩论,明确钋和射碲是同一元素。钋的名称被保留下来。

地壳内含有非常低浓度的钋元素。在所有自然环境中,例如泥土、大气以至人体都可以找到极少量钋210。天然的钋存在于所有铀矿石、钍矿石中。地壳中钋的平均丰度为3×10%。

钋(Polonium)是一种化学元素,它的符号是Po,原子序数为84,它是呈银白色的金属。金属单质,外观与铅相似,质软。 是极稀有的放射性金属。溶于浓硫酸、硝酸、稀盐酸、王水和稀氢氧化钾溶液。 已知道钋元素有25个同位素,它们的质量数由192至218,钋210是当中显著的一个同位素,具放射性特征,会释出放射性阿尔法粒子。其半衰期很短,只有138天。

密度

(alpha) 9.196 gcm (beta) 9.398 gcm(接近室温)

熔点

254℃

沸点

962℃

较同族碲金属性强。 外围电子排布6S6p。

钋的化学性质与碲类似。钋溶于硝酸可以形成正盐Po(NO3)4和各种碱式盐,溶于硫酸只生成简单阳离子的硫酸盐。当钋溶于盐酸时,起初生成氯化亚钋(PoCl2),但由于α辐射分解溶剂产生臭氧,钋(II)被迅速氧化成钋(IV)。钋不和硫直接作用。

钋的化合物易于水解并还原。 原子共价半径167皮米,Po67皮米,第一电离能 818kJ/mol,电负性2.0。主要氧化数+2、+4、+6。 钋的氧化态有+6,+4,+3,+2,0和-2,+4和+6为最常见价态。

钋在250℃与氧反应生成二氧化钋,溶于盐酸、硫酸和硝酸生成PoIV盐。钋在400~600℃与碱反应生成M2Po和M2PoO3,可被氧化为M2PoO4。Po极易水解成为胶体,可形成很多配合物。

所有钋的同位素都是放射性的。已知有两种同位素异形体:α-Po为单正方体;β-Po为单菱形体。在约36℃时,发生α-Po转化为β-Po的相变。物理性质似铊、铅、铋。溶于稀硝酸和稀氢氧化钾。钋是世界上最稀有的元素(天然存在的)。

同位素:钋有三种同位素,都有放射性。钋同位素中最普遍、最易得的是钋210,其半衰期仅有134天,其放射性比镭大近5000倍。钋-210危险性很大,在操作时即便是很小量也要格外小心谨慎。

两种同素异形体,α-Po密度 9.32g/cm,单正方体,β-Po密度9.4g/cm,单菱形体。

已知其27种同位素,质量数为192~218,均为放射性核素。最重要的同位素为210Po,T1/2=138.4d,α放射性。

钋-210属于极毒的放射性核素,它发射的α粒子在空气中的射程很短,不能穿透纸或皮肤,所以在人的体外不构成外照射危险。但是它的电离能力很强,如果通过吸入、食入或由伤口进入人体内,可以引起体内污染、中毒或急性放射病。如果在短时间内体内的吸收剂量达到4Gy,可以致命。大小不及一粒盐的钋-210,可使体重70公斤的人死亡。但是,在通常情况下,钋-210对自然界和人类并不构成危险。这是因为钋是最稀有的元素之一,在地壳中的含量大约只有一百万亿分之一。天然的钋存在于所有铀矿石和钍矿石中,但含量极微。在自然环境中,例如大气以至人体内都有极微量钋-210存在。钋-210的物理半衰期为138天,这就是说,每过138天,它的放射性活度就自动减少一半,约2.5年后其放射性基本消失。


  

居里夫人简介

玛丽居里(1867~1934),原名玛丽斯克沃多夫斯卡, 通常称为居里夫人,是原籍波兰的法国著名女科学家、物理学家、化学家。1867年11月7日生于波兰首都华沙,1891年随姐姐布洛尼斯拉娃至巴黎读书。在巴黎取得学位并从事科学研究,是巴黎和华沙“居里研究所”的创始人。

1903年,居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的研究而共同获得诺贝尔物理学奖,1911年居里夫人又因发现钋和镭而获得诺贝尔化学奖。成为历史上第一个两获诺贝尔奖的人。玛丽居里的成就包括开创了放射性理论,发明分离放射性同位素技术,以及于12月21日发现两种新元素钋和镭。在她的指导下,人们第一次将放射性同位素用于治疗癌症。居里夫人是成功女性的先驱,她的典范激励了很多人。但居里夫人由于长期接触放射性物质,1934年7月4日因恶性白血病逝世。

天然的钋存在于铀矿石和钍矿石中,由于含量过于微小,钋主要借助人工合成方式获得。

在沥青铀矿中,藉由铋的衰变而得到钋。

可用锌还原氯化钋制得。

克量的钋可用中子辐照铋衰变产生,而制备较大量的钋则必须凭借核反应堆等大型设备,但通常会在受国际协议严密监督下的核反应堆或粒子加速器中制造,全世界每年的产量也只有100克左右。

它与铍混合可作为中子源;也用作静电消除剂,在该种情况下,钋210的放射性使空气发生电离,离子所带电荷中和了胶片所带静电。

为了减低静电发生常会使用钋,工业设备中亦常用到,像是卷纸、卷电线和卷金属片。

钋的放射性比镭强,可作为α射线源。将钋沉积在铍上,用作中子源。还可用作为航天设备的热源。

2006年11月1日,俄罗斯亚历山大利特维年科,在英国因身体不适住进医院。此后他不断呕吐,大量脱发,检查表明,他的中枢神经、心脏、肾和骨髓都遭到不同程度的伤害,于当月23日晚不治身亡。2006年11月24日下午英国卫生防护局在利特维年科的尿液里发现了放射性核素钋-210,而且钋-210的含量极高。

2012年7月,瑞士一家研究机构称在亚西尔阿拉法特(Yasser Arafat)的遗物中发现了放射性元素钋的痕迹。

2013年10月13日,英国世界权威医学杂志《柳叶刀》支持阿拉法特系死于钋中毒的说法。《柳叶刀》刊登了瑞士科学家的有关调查报告,证实阿拉法特系放射性元素钋210中毒死亡。2013年11月8日,巴勒斯坦官方证实,前领导人阿拉法特为“非自然死亡”。


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