Po · Element 84 · Nachübergangsmetall
Intensiv radioaktiv: Ein Gramm Polonium-210 emittiert genug Alphateilchen, um blau zu leuchten und sich auf 500 °C selbst zu erhitzen.
Struktur
Kein Diagramm aus Punkten auf Ringen — eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um die Ansicht zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.
Gemessene Werte
Jeder Balken zeigt, wo Polonium bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.
Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Werte mit ~ sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Gleiches Element, andere Neutronenzahl
Alle Polonium-Atome haben dieselbe Zahl von Protonen, 84, und unterscheiden sich nur in der Zahl der Neutronen: Diese Varianten sind die Isotope des Elements. Keines davon ist stabil. Das langlebigste bekannte Isotop, Po-209, hat 125 Neutronen und eine Halbwertszeit von 124 J.
| ISOTOP | Neutronen | Natürliche Häufigkeit | Halbwertszeit | Zerfallsart |
|---|---|---|---|---|
| Po-206 | 122 | — | 8,8 Tg. | ε/β⁺ (94,55 %), α (5,45 %) |
| Po-207 | 123 | — | 5,80 Std. | ε/β⁺ |
| Po-208 | 124 | — | 2,898 J | α |
| Po-209 langlebigstes | 125 | — | 124 J | α |
| Po-210 | 126 | — | 138,376 Tg. | α |
Hier liefert die Schul-Faustregel, gerundete Atommasse (209) minus Ordnungszahl, dasselbe Ergebnis: 125.
Zerfallsarten
Daten: IAEA Nuclear Data Section, LiveChart of Nuclides, Bewertungen der Grundzustände, abgerufen am 10. Oktober 2026. Die Häufigkeit ist der Anteil der Atome im natürlichen Element; ein Strich bedeutet, dass das Isotop keine natürliche Standardhäufigkeit hat.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 150 pm — das entspricht 0,15 nm; etwa 3,33 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.
Temperaturbereich
Polonium ist über einen Bereich von 708 K flüssig, von 527 K bis 1235 K.
Wo es steht
Die Geschichte
Intensiv radioaktiv: Ein Gramm Polonium-210 emittiert genug Alphateilchen, um blau zu leuchten und sich auf 500 °C selbst zu erhitzen.
Die Entdeckung des Poloniums ist eine der emotional bewegendsten Geschichten der Wissenschaftsgeschichte. Im Juli 1898 gaben Marie Skłodowska Curie und ihr Ehemann Pierre Curie die Entdeckung eines neuen radioaktiven Elements bekannt; ein zweites, Radium, folgte im Dezember 1898. Das erste nannten sie „Polonium“ zu Ehren von Maries Heimat Polen, das von fremden Mächten von der Landkarte getilgt worden war.
Der Name hatte eine tiefgreifende politische Bedeutung – Polen existierte 1898 nicht als unabhängige Nation, da es zwischen Russland, Preußen und Österreich aufgeteilt worden war. Indem Marie ihre Entdeckung „Polonium“ nannte, setzte sie ein mutiges Zeichen für die polnische Identität und den Widerstand, das in ganz Europa Widerhall fand.
„Wenn sich die Existenz dieses neuen Metalls bestätigt, schlagen wir vor, es Polonium zu nennen, nach dem Namen des Herkunftslandes eines von uns,“ schrieben die Curies in ihrer Arbeit. Damit war dies das erste Element, das nach einer politischen Sache benannt wurde.
Die Entdeckung begann mit Maries Doktorarbeit über Henri Becquerels geheimnisvolle „Uranstrahlen“ – das, was wir heute Radioaktivität nennen. Mit einem von Pierre und seinem Bruder Jacques Curie erfundenen Elektrometer machte Marie eine verblüffende Beobachtung: Pechblendeerz war radioaktiver als reines Uran.
Das schien unmöglich. Wenn Uran die Quelle der Radioaktivität war, wie konnte dann Uranerz radioaktiver sein als reines Uran? Marie stellte die Hypothese auf, dass Pechblende unbekannte radioaktive Elemente enthalten müsse, die stärker als Uran selbst waren.
In einem eisigen, undichten Schuppen begannen die Curies mit der Herkulesaufgabe, tonnenweise Pechblendenrückstände aus österreichischen Bergwerken zu verarbeiten. Sie rührten riesige Kessel mit kochendem Erz und Eisenstäben um und arbeiteten oft 14 Stunden am Tag unter Bedingungen, die moderne Sicherheitsinspektoren entsetzen würden.
Die Methode der Curies war brillant einfach, aber äußerst arbeitsintensiv. Sie lösten Pechblende in Säure und trennten anschließend die Verbindungen durch fraktionierte Kristallisation. Jede Fraktion wurde auf Radioaktivität geprüft, wobei sie den „heißen“ Fraktionen wie Spürhunde einer Fährte folgten.
Bis Juli 1898 hatten sie eine bismutähnliche Fraktion isoliert, die 400-mal radioaktiver als Uran war. Demarçay konnte keine neue Spektrallinie finden; der Anspruch beruhte allein auf der Radioaktivität. Sie hatten Polonium gefunden, obwohl sie nur ein Zehntausendstel Gramm davon isoliert hatten.
Die Entdeckungsarbeit von Pierre und Marie Curie erschien im Juli 1898 in den Comptes Rendus. Ihr Fazit war vorsichtig: „Wir glauben daher, dass die Substanz, die wir aus der Pechblende abgetrennt haben, ein bisher nicht beschriebenes Metall enthält, das dem Bismut in seinen analytischen Eigenschaften nahesteht.“
Die wissenschaftliche Gemeinschaft war skeptisch. Dmitri Mendeleev selbst stellte infrage, ob es sich tatsächlich um neue Elemente oder lediglich um radioaktive Formen bekannter Stoffe handelte. Die Curies mussten reine Proben isolieren und die Atommassen bestimmen, um ihre Entdeckungen endgültig zu beweisen.
Dies führte zu jahrelanger, körperlich zermürbender Arbeit. Marie verarbeitete buchstäblich tonnenweise Pechblendenrückstände und gewann bis 1902 schließlich einige Zehntelgramm Radiumchlorid. Polonium erwies sich aufgrund seines radioaktiven Zerfalls als noch schwerer zu fassen – sie lieferten sich buchstäblich ein Rennen gegen die Zeit, während ihre Proben verschwanden.
Willy Marckwald isolierte 1902 etwa 3 Milligramm davon unter dem Namen Radiotellur, und 1905 wurde gezeigt, dass es sich um Polonium handelte. Die Existenz des Elements war bewiesen, doch seine Seltenheit und Radioaktivität machten eine eingehende Untersuchung nahezu unmöglich.
Die Entdeckung des Poloniums hatte einen schrecklichen persönlichen Preis. Sowohl Marie als auch Pierre zeigten Anzeichen von Strahlenkrankheit – Erschöpfung, schmerzende Hände und Anämie. Pierres Gesundheitszustand verschlechterte sich rapide, und er sprach von der „strahlenden Materie“ als etwas zugleich Schönem und Gefährlichem.
Tragischerweise wurde Pierre 1906 bei einem Verkehrsunfall getötet, gerade als ihre Entdeckungen weltweit Anerkennung fanden. Marie setzte ihre Forschung allein fort und wurde schließlich als erste Frau mit einem Nobelpreis ausgezeichnet und später als erste Person mit Nobelpreisen in zwei verschiedenen Wissenschaften (Physik 1903, Chemie 1911).
Maries Labornotizbücher aus dieser Zeit sind bis heute radioaktiv und werden in bleiausgekleideten Behältern in der Bibliothèque Nationale in Paris aufbewahrt. Sie werden noch weitere 1.500 Jahre gefährlich bleiben – ein dauerhaftes Zeugnis für die Macht der von ihr entdeckten Elemente.
Die Benennung des Poloniums hatte tiefgreifende politische Auswirkungen. Als Polen 1918 seine Unabhängigkeit wiedererlangte, wurde Marie Curie als Nationalheldin gefeiert. Der Name des Elements hatte die Idee Polens während der dunkelsten Zeit der fremden Besatzung lebendig gehalten.
Marie unternahm mehrere Reisen in das neu unabhängige Polen, half beim Aufbau des Radium-Instituts in Warschau und brachte die Radioaktivitätsforschung in ihre Heimat. Sie war stets der Ansicht, dass die Wissenschaft unabhängig von Grenzen der Menschheit dienen sollte, doch der Name Polonium sorgte dafür, dass ihr Patriotismus niemals vergessen wurde.
Die Entdeckung führte außerdem dazu, dass das Curie als Einheit der Radioaktivität eingeführt wurde und Marie und Pierre damit in der Sprache der Wissenschaft selbst verewigt wurden.
Tragischerweise erlangte Polonium später als Attentatswaffe traurige Berühmtheit. Die Vergiftung von Alexander Litvinenko in London im Jahr 2006 lenkte weltweit Aufmerksamkeit auf dieses wenig bekannte Element und zeigte, wie Maries Curies schöne Entdeckung für böse Zwecke missbraucht werden konnte.
Diese moderne Tragödie erinnert daran, dass wissenschaftliche Entdeckungen moralisch neutral sind – ihre Auswirkungen hängen vollständig davon ab, wie die Menschheit sie zu nutzen beschließt. Marie Curie entdeckte Polonium, um das menschliche Wissen zu erweitern; sein späterer Missbrauch hätte sie entsetzt.
Die Entdeckung des Poloniums leitete das Atomzeitalter ein und veränderte unser Verständnis der Materie selbst grundlegend. Maries Arbeit zeigte, dass Radioaktivität eine atomare Eigenschaft und keine molekulare ist, und führte damit direkt zur modernen Atomtheorie und Kernphysik.
Heute trägt Polonium weiterhin durch Weltraummissionen, Kernforschung und medizinische Anwendungen zum wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn bei – stets mit der großen Vorsicht, die uns das Leiden von Marie und Pierre als notwendig gelehrt hat.
Anwendungen
Radioisotopische thermoelektrische Generatoren (RTGs) einiger früher Raumfahrzeuge nutzten Polonium-210 als Wärmequelle, um thermische Energie in Elektrizität umzuwandeln. Polonium-210-Wärmequellen flogen auf den sowjetischen Satelliten Kosmos 84 und 90 (1965) und den Lunochod-Mondrovern, während die von der NASA eingesetzten RTGs Plutonium-238 nutzten.
Heizsysteme für Raumfahrzeuge nutzten den Alphazerfall von Polonium, um zuverlässige Wärme zur Aufrechterhaltung der Instrumententemperaturen in der großen Kälte des Weltraums bereitzustellen. Seine Halbwertszeit von 138 Tagen eignete sich für Missionen, die Monate statt Jahre dauerten.
Neutronenquellen, die Polonium-210 mit Beryllium kombinieren, erzeugen Neutronen für die Instrumentierung von Raumfahrzeugen und die Analyse von Planeten. Diese kompakten Quellen ermöglichen die Fernerkundung der Zusammensetzung des Untergrunds auf anderen Planeten.
Die Raumfahrt stieg auf Plutonium-238 um, da es eine längere Halbwertszeit und bessere Sicherheitseigenschaften besitzt, und keine aktuelle Mission nutzt Polonium-Wärmequellen.
Alphaquellen für die physikalische Forschung basieren auf der reinen Alphaemission von Polonium-210. Forschende verwenden diese Quellen, um Wechselwirkungen von Alphateilchen zu untersuchen, Strahlungsdetektoren zu kalibrieren und Kernprozesse zu erforschen.
Statische Entladung in empfindlichen wissenschaftlichen Instrumenten nutzt winzige Mengen Polonium-210, um statische Ladungen zu neutralisieren, die Präzisionsmessungen beeinträchtigen könnten. Diese Anwendung erfordert äußerst geringe Mengen und eine strenge Einschließung.
Neutronenaktivierungsanalyse verwendet Polonium-Beryllium-Neutronenquellen, um Spurenelemente in Proben zu identifizieren. Diese Technik ist für die archäologische Datierung, forensische Analysen und die Charakterisierung von Materialien wertvoll.
Radiochemische Forschung nutzt Polonium-Isotope, um die Chemie schwerer Elemente und die Kernphysik zu untersuchen. Polonium dient als Modell zum Verständnis des Verhaltens anderer schwerer radioaktiver Elemente.
Antistatikgeräte in speziellen Fertigungsumgebungen verwenden Polonium-210-Quellen, um statische Elektrizität zu beseitigen, die empfindliche elektronische Bauteile beschädigen oder in brennbaren Atmosphären Brände verursachen könnte.
Dickenmessgeräte verwenden Polonium-Alphaquellen, um die Dicke dünner Materialien wie Papier, Kunststofffolien oder Metallfolien zu messen. Die Absorptionsrate der Alphateilchen gibt die Materialdicke mit hoher Präzision an.
Die fotografische Industrie verwendete früher Polonium-210-Quellen, um statische Ladungen auf Filmen während der Verarbeitung zu neutralisieren, obwohl diese Anwendung weitgehend durch sicherere Alternativen ersetzt wurde.
Kernforschung untersucht Polonium auch deshalb, weil sich Polonium-210 in Reaktoren mit Blei-Bismut-Kühlung anreichert und dort eine Strahlengefahr darstellt.
Krebsforschung untersucht die biologischen Auswirkungen von Polonium, um die Mechanismen strahleninduzierten Krebses besser zu verstehen. Diese Forschung hilft bei der Entwicklung von Behandlungen für Strahlenexpositionen und der Verbesserung von Strahlenschutzprotokollen.
Forschung zur gezielten Alphatherapie untersucht den Einsatz poloniumbasierter Radiopharmazeutika, um energiereiche Alphateilchen direkt an Krebszellen abzugeben und dadurch möglicherweise eine wirksamere Behandlung mit weniger Nebenwirkungen als bei der herkömmlichen Strahlentherapie zu ermöglichen.
Biologische Tracerstudien verwenden winzige Mengen von Polonium-Isotopen, um biologische Prozesse zu verfolgen und zu verstehen, wie sich radioaktive Materialien durch lebende Systeme bewegen.
Hinweis: Medizinische Anwendungen bleiben aufgrund der hohen Toxizität und kurzen Halbwertszeit von Polonium weitgehend experimentell.
Die Forschung an Kernwaffen bezog historisch Polonium als Neutroneninitiator ein, der den anfänglichen Neutronenstoß lieferte, der zum Auslösen der Kernspaltung erforderlich ist. Moderne Waffen verwenden sicherere Alternativen, aber Polonium bleibt für Forschungszwecke wichtig.
Detektionssysteme verwenden Poloniumquellen, um Strahlungsdetektionsgeräte zu prüfen und zu kalibrieren, die für die nukleare Sicherheit und die Überprüfung von Verträgen eingesetzt werden.
Forensische Anwendungen nutzen die charakteristische Signatur von Polonium, um Quellen radioaktiver Kontamination zurückzuverfolgen und nukleare Zwischenfälle zu untersuchen.
Alle militärischen Anwendungen sind streng geheim und unterliegen internationalen Verträgen und Schutzmaßnahmen.
Bürstenelektroden in industriellen Geräten nutzen seit Langem Polonium zur Beseitigung statischer Ladungen.
Antistatikbürsten und Ionisatoren mit versiegelten Polonium-210-Quellen (bis zu 500 Mikrocurie) werden in den USA unter einer Allgemeinlizenz weiterhin verkauft oder vermietet, für Fotografie, Labore und Industrie.
Versiegelte Polonium-210-Statikeliminatoren bleiben seine wichtigste kommerzielle Anwendung; andere Verwendungen beschränken sich auf die Forschung.
Alle Anwendungen von Polonium erfordern strenge Sicherheitsmaßnahmen und sind auf spezialisierte Einrichtungen mit geeigneten Möglichkeiten zur Einschließung, Überwachung und Entsorgung beschränkt. Die hohe Radiotoxizität des Elements bedeutet, dass selbst mikroskopisch kleine Mengen tödlich sein können.
Polonium hat aufgrund seiner intensiven Radioaktivität und Giftigkeit praktisch KEINE allgemein üblichen, der Öffentlichkeit zugänglichen Verwendungen. Alle Anwendungen sind auf spezialisierte Forschungs-, Raumfahrt- und Militäreinrichtungen beschränkt.
Einige frühe Raumfahrzeuge nutzten Polonium-210 als Wärme- oder Energiequelle. Die sowjetischen Mondrover Lunochod 1 und 2 (1970, 1973) nutzten Polonium-210-Wärmequellen, um ihre Instrumente warm zu halten; die ALSEP-Stationen der Apollo-Missionen liefen mit SNAP-27-Generatoren auf Plutonium-238-Basis.
Diese Anwendungen sind jedoch:
Universitäts- und staatliche Laboratorien verwenden winzige Mengen Polonium-210 für:
Diese Verwendungen erfordern:
Versiegelte Poloniumquellen wurden verwendet in:
Versiegelte Polonium-210-Statikeliminatoren werden heute noch vermietet und verkauft, obwohl viele Anwendungen auf andere Ionisatortypen umgestiegen sind. Für alle älteren Geräte, die Poloniumquellen enthalten, ist eine fachgerechte Entsorgung als Gefahrgut erforderlich.
Zigarettenrauch enthält Polonium-210, weil Tabakpflanzen das Element aus dem Boden und aus Düngemitteln aufnehmen. Dies war keine beabsichtigte Verwendung, stellt jedoch die größte Quelle der Poloniumexposition für die Allgemeinbevölkerung dar:
Jeder Mensch ist winzigen Mengen Polonium ausgesetzt durch:
Diese natürlichen Quellen führen zu einer äußerst geringen Exposition – Millionen Mal weniger als gefährliche Mengen.
Polonium ist für die Öffentlichkeit NICHT erhältlich und darf außerhalb autorisierter Einrichtungen niemals gehandhabt werden. Wenn Sie eine Kontamination mit Polonium vermuten:
Die Vergiftung von Alexander Litvinenko im Jahr 2006 demonstrierte die große Gefährlichkeit von Polonium und erklärt, warum es weiterhin zu den am stärksten eingeschränkten Stoffen der Erde gehört.
Woher es stammt
2,00e-10 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 27 % der Elemente
Polonium kommt nicht natürlich als primordial vorhandenes Element vor, sondern wird ständig durch den radioaktiven Zerfall von Uran-238 gebildet. In der Uran-Zerfallsreihe zerfällt Radon-222 und erzeugt mehrere Polonium-Isotope, vor allem Polonium-218, Polonium-214 und Polonium-210.
Die Zerfallsfolge verläuft wie folgt: Uran-238 → … → Radon-222 → Polonium-218 → Blei-214 → Bismut-214 → Polonium-214 → Blei-210 → Bismut-210 → Polonium-210 → Blei-206 (stabil)
Das bedeutet, dass Polonium überall dort kontinuierlich gebildet wird, wo Uran-238 vorhanden ist, gleichzeitig aber aufgrund seiner kurzen Halbwertszeiten ständig zerfällt. Die Konzentration erreicht ein säkulares Gleichgewicht, bei dem Bildung und Zerfall im Gleichgewicht stehen.
Polonium-210 ist das langlebigste natürliche und am besten untersuchte Isotop mit einer Halbwertszeit von 138,4 Tagen; die künstlichen Isotope Polonium-209 (124 Jahre) und Polonium-208 (2,9 Jahre) leben länger. Andere natürliche Polonium-Isotope haben wesentlich kürzere Halbwertszeiten, die von Mikrosekunden bis zu Minuten reichen.
Die Häufigkeit von Polonium in der Erdkruste ist sehr gering – etwa 2 × 10⁻¹⁰ mg pro kg, ein Bruchteil eines Teils pro Billiarde. Damit gehört es zu den seltensten natürlich vorkommenden Elementen und ist nur in Spuren vorhanden, die proportional zum Urangehalt sind.
Uranhaltige Mineralien enthalten die höchsten natürlichen Poloniumkonzentrationen, darunter:
Selbst in reichen Uranerzen betragen die Poloniumkonzentrationen nur etwa 0,1 Milligramm pro Tonne (etwa 0,1 Teile pro Milliarde), wodurch die Gewinnung äußerst schwierig und kostspielig ist.
Meerwasser enthält in der Regel etwa 1 bis 5 Millibecquerel Polonium-210 pro Liter (einige Milliardstel eines Teils pro Billion nach Masse), entstanden durch den Zerfall von gelöstem Blei-210 und durch Ablagerung aus der Atmosphäre. Trotz dieser sehr niedrigen Konzentrationen können Meeresorganismen Polonium in ihrem Gewebe anreichern.
In der marinen Nahrungskette kommt es zur Biokonzentration, weil sich Polonium chemisch ähnlich wie Schwefel verhält und in biologische Moleküle eingebaut wird. Bei einigen Meerestieren sind die Poloniumkonzentrationen hunderte bis tausende Male höher als im Meerwasser, insbesondere bei:
Süßwassersysteme enthalten normalerweise noch geringere Poloniumkonzentrationen als Meerwasser, obwohl die Konzentrationen in der Nähe von Uranabbaugebieten oder in Regionen mit einem hohen natürlichen Urangehalt im Grundwasser erhöht sein können.
Radongas in Gebäuden ist die wichtigste Quelle der menschlichen Poloniumexposition. Radon-222 aus dem Zerfall von Uran im Boden und in Baumaterialien dringt in geschlossene Räume ein, wo es zerfällt und Polonium-Isotope bildet, die sich an Staubpartikel anlagern.
Innenraumkonzentrationen können aufgrund der Ansammlung in schlecht belüfteten Räumen 10-100-mal höher sein als in der Außenluft. Polonium-218 und Polonium-214 aus dem Radonzerfall tragen erheblich zur Strahlenbelastung in Innenräumen bei.
Baumaterialien mit natürlichen Uranverbindungen (Beton, Ziegel, Stein) erzeugen kontinuierlich geringe Mengen Radon und anschließend Polonium. Phosphatbasierte Materialien wie bestimmte Keramiken können leicht erhöhte Werte aufweisen.
Rauchen in Innenräumen erhöht die Poloniumkonzentrationen deutlich, da Tabakrauch Polonium-210 enthält, das sich auf Oberflächen ablagert und wieder als Staub aufgewirbelt wird.
Zigarettentabak ist eine der am stärksten konzentrierten natürlichen Polonium-210-Quellen, denen Menschen ausgesetzt sein können. Tabakpflanzen nehmen Polonium aus dem Boden und aus Phosphatdüngern auf; die Konzentrationen reichen typischerweise von 10-50 Millibecquerel pro Gramm Tabak.
Phosphatdünger, die beim Tabakanbau verwendet werden, enthalten Uran in Spuren, das zu Polonium zerfällt. Das Polonium wird in das Pflanzengewebe eingebaut und reichert sich in den Blättern an, die zur Zigarettenherstellung verwendet werden.
Zigarettenrauch führt Polonium-210 direkt in die Lunge von Rauchern, wo Alphateilchen erhebliche Gewebeschäden verursachen können. Eine Person, die täglich eine Packung raucht, erhält schätzungsweise eine jährliche Strahlendosis von 160 mSv in kleinen Bereichen des Lungengewebes – eine lokale Dosis; für den ganzen Körper beziffert der NCRP-Bericht 160 die effektive Dosis eines Rauchers mit einer Packung pro Tag auf etwa 0,36 mSv pro Jahr.
Für Raucher ist diese tabakbedingte Exposition, obwohl natürlichen Ursprungs, eine bedeutende Strahlenquelle und übersteigt die Belastung durch Atomwaffentests oder den Betrieb von Kraftwerken.
Uranabbau bringt Polonium als Nebenprodukt bei der Erzverarbeitung hervor. Aufbereitungsrückstände und Verarbeitungsrückstände enthalten Gleichgewichtskonzentrationen von Polonium-Isotopen und müssen als radioaktiver Abfall sorgfältig behandelt werden.
Phosphatabbau zur Herstellung von Düngemitteln bringt ebenfalls Polonium hervor, da Phosphatgestein häufig Uran in Spuren enthält. Verarbeitungsanlagen müssen auf radioaktive Kontamination überwachen und poloniumhaltige Abfälle ordnungsgemäß entsorgen.
Das Verbrennen von Kohle setzt Spuren von Polonium in die Atmosphäre frei, da Kohle geringe Mengen Uran und dessen Zerfallsprodukte enthält. Obwohl die Konzentrationen niedrig sind, macht der große Umfang der Kohleverbrennung sie zu einer messbaren Quelle von Polonium in der Umwelt.
Die industrielle Herstellung von Polonium-210 erfolgt durch Neutronenbeschuss von Bismut-209 in Kernreaktoren. Diese künstliche Herstellung liefert die winzigen Mengen, die für Forschung und spezielle Anwendungen benötigt werden, da eine natürliche Gewinnung unerschwinglich teuer wäre.
Atmosphärisches Polonium-210 stammt aus Radon-222, das aus dem Boden entweicht und in der Luft zerfällt; es gelangt mit Regen und Staub zurück an die Oberfläche.
Atomwaffentests in der Mitte des 20. Jahrhunderts setzten künstliche Polonium-Isotope in der Atmosphäre frei. Obwohl diese Kontamination größtenteils abgeklungen ist, trug sie mehrere Jahrzehnte lang zur globalen Verteilung von Polonium bei.
Unfälle in Kernanlagen wie Tschernobyl setzten einige Polonium-Isotope frei, obwohl der größte Teil der Umweltkontamination von anderen Radionukliden mit längeren Halbwertszeiten stammte.
Handhabung
Polonium ist radioaktiv. Es besitzt kein stabiles Isotop — jeder Atomkern zerfällt. Die Handhabung erfordert eine geeignete Abschirmung und Genehmigungen.
Polonium-210 ist einer der giftigsten Stoffe, die der Wissenschaft bekannt sind. Selbst mikroskopisch kleine Mengen können innerhalb weniger Wochen zum Tod führen.
Emission von Alphateilchen: Po-210 emittiert hochenergetische Alphateilchen (5,3 MeV) mit hoher Intensität. Ein Gramm Po-210 erzeugt etwa 1,66 × 10¹⁴ Alphateilchen pro Sekunde und führt dadurch zu massiven Strahlendosen im umliegenden Gewebe.
Innere Kontamination: Alphateilchen können die Haut nicht durchdringen, sind jedoch beim Einatmen, Verschlucken oder Eindringen durch Wunden extrem gefährlich. Sobald sie sich im Körper befinden, verursachen sie schwere Gewebeschäden auf zellulärer Ebene.
Tödliche Dosis: Das Verschlucken von etwa 1–3 GBq Po-210, also rund 6–18 Mikrogramm , ist schätzungsweise innerhalb eines Monats tödlich. Diese Menge ist mit bloßem Auge kaum sichtbar – kleiner als ein Salzkorn.
Strahlungsintensität: Gramm für Gramm ist Po-210 etwa 4.500-mal radioaktiver als Radium-226. Ein Milligramm sendet pro Sekunde so viele Alphateilchen aus wie etwa 4,5 Gramm Radium und macht es damit zu einem der radioaktivsten Materialien überhaupt.
Akutes Strahlensyndrom: Eine hoch dosierte Exposition verursacht innerhalb von Tagen bis Wochen ein rasches Auftreten von Übelkeit, Erbrechen, Durchfall, Haarausfall und einem Zusammenbruch des Immunsystems.
Multiorganversagen: Polonium greift gleichzeitig mehrere Organsysteme an:
Krebsrisiko: Selbst nicht tödliche Expositionen erhöhen das Krebsrisiko erheblich, insbesondere das Lungenkrebsrisiko durch Einatmen. Es gibt keine sichere Expositionshöhe.
Genetische Schäden: Alphateilchen verursachen schwere DNA-Schäden, die zu Mutationen und möglichen erblichen Auswirkungen führen.
Detektion von Alphastrahlung: Polonium-210 sendet fast ausschließlich Alphateilchen aus, die Kleidung und die äußere Hautschicht nicht durchdringen können. Messgeräte mit Alphasonde können Polonium auf Oberflächen finden, doch Polonium im Körper lässt sich mit üblichen Kontaminationsmessgeräten nicht nachweisen und ist selbst mit Ganzkörperzählern schwer zu messen; eine Aufnahme wird daher durch Urin- oder Stuhluntersuchungen in spezialisierten Laboren bestätigt.
Keine unmittelbaren Symptome: Anders als bei chemischen Giften treten die Symptome einer Strahlenvergiftung erst Stunden bis Tage nach der Exposition auf, was eine sofortige Behandlung erschwert.
Spezialausrüstung erforderlich: Für die Detektion sind alphastrahlungsempfindliche Instrumente wie ZnS-Szintillationsdetektoren oder spezielle Luftprobenahmegeräte erforderlich.
Medizinische Diagnose: Eine Poloniumvergiftung kann durch die Analyse von Urin und Fäkalien bestätigt werden, erfordert jedoch spezialisierte radiochemische Laboratorien.
Vollständiger Einschluss erforderlich: Alle Arbeiten müssen in Handschuhboxen mit HEPA-Filtration und Unterdruck-Eindämmungssystemen durchgeführt werden.
Persönlicher Schutz: Vollgesicht-Atemschutzgeräte mit Frischluftzufuhr, mehrere Schichten Schutzkleidung und eine kontinuierliche Strahlungsüberwachung sind vorgeschrieben.
Kein Essen, Trinken oder Rauchen: In jedem Bereich, in dem Polonium vorhanden sein könnte, verboten. Selbst mikroskopisch kleine Kontaminationen können tödlich sein.
Kontinuierliche Überwachung: Echtzeitüberwachung der Alphastrahlung und regelmäßige Bioassay-Tests für alle Beschäftigten.
Notfallmaßnahmen: Sofortige Dekontaminationsprotokolle und schneller Zugang zu spezialisierten medizinischen Behandlungseinrichtungen.
Chelattherapie: US-amerikanische Leitlinien für radiologische Notfälle nennen Dimercaprol (BAL) als bevorzugten Chelatbildner für Polonium, mit Succimer als Alternative.
Unterstützende Behandlung: Die Behandlung konzentriert sich auf die Kontrolle der Symptome und die Unterstützung der Organfunktionen, während der radioaktive Zerfall die Ausgangsaktivität verringert.
Zeitkritisch: Eine Dekontamination muss innerhalb von Minuten bis Stunden nach der Exposition erfolgen, um wirksam zu sein. Eine verzögerte Behandlung ist weitgehend wirkungslos.
Grenzen der Behandlung: DTPA, das bei Plutonium, Americium und Curium eingesetzt wird, ist keine empfohlene Behandlung bei Polonium, und die unterstützende Behandlung bleibt unverzichtbar.
Prognose: Das Überleben hängt von der Expositionsmenge und der Zeit bis zur Behandlung ab. Hoch dosierte Expositionen verlaufen innerhalb von Wochen bis Monaten fast immer tödlich.
Anhaltende Kontamination: Die Halbwertszeit von Polonium-210 von 138 Tagen bedeutet, dass kontaminierte Gebiete mehrere Jahre lang gefährlich bleiben (10 Halbwertszeiten = 3,8 Jahre für einen Zerfall von 99,9%).
Bioakkumulation: Polonium reichert sich in biologischem Gewebe an, insbesondere in Leber, Nieren und Milz, und führt über Nahrungsketten zu einer inneren Kontamination.
Atmosphärische Verbreitung: Polonium kann Aerosole bilden, die Kontaminationen über große Gebiete verbreiten. Die Luftfiltration in Innenräumen ist in kontaminierten Zonen von entscheidender Bedeutung.
Dekontamination: Erfordert spezielle Verfahren und erzeugt radioaktiven Abfall, der nach den Strahlenschutzvorschriften behandelt werden muss, obwohl seine Aktivität in weniger als vier Jahren auf ein Tausendstel sinkt.
Stark reguliertes Material: Als Nebenproduktmaterial (byproduct material) reguliert, nicht als spezielles Kernmaterial: Herstellung und Verwendung sind genehmigungspflichtig, und kleine umschlossene Quellen in Antistatikgeräten werden mit einer Allgemeingenehmigung verkauft.
Aufsicht: Nationale Behörden genehmigen die Herstellung und Verwendung von Polonium-210; Polonium ist kein Kernmaterial im Sinne der IAEO-Satzung, die Uran, Thorium und Plutonium umfasst.
Strafrechtliche Sanktionen: Unbefugter Besitz, Transfer oder Verwendung zieht in den meisten Rechtsordnungen schwere strafrechtliche Sanktionen nach sich.
Sicherheitsbedenken: Die mögliche Verwendung als radiologische Waffe macht Polonium zu einem Material mit hoher Priorität für nukleare Sicherheitsbehörden.
Verdächtige Materialien niemals berühren: Wenn Sie eine Poloniumkontamination vermuten, verlassen Sie sofort den Bereich und wenden Sie sich an den Notdienst.
Ungewöhnliche Strahlungsmesswerte melden: Jede ungeklärte Alphastrahlung muss sofort den zuständigen Atomaufsichtsbehörden gemeldet werden.
Sofort medizinische Hilfe suchen: Wenn eine Exposition vermutet wird, begeben Sie sich sofort in die Notaufnahme des nächstgelegenen größeren Krankenhauses und informieren Sie das Personal über eine mögliche radioaktive Kontamination.
Schnelle Antworten
Polonium (Symbol Po) ist Element 84 im Periodensystem, ein Nachübergangsmetall in Periode 6, Gruppe 16. Intensiv radioaktiv: Ein Gramm Polonium-210 emittiert genug Alphateilchen, um blau zu leuchten und sich auf 500 °C selbst zu erhitzen. Bei Raumtemperatur ist es fest und radioaktiv.
[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁴; sie ergibt 6 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 18, 32, 18, 6. Seine Außenschale enthält 6 Elektronen, wodurch sein Bindungsverhalten bestimmt wird.Polonium schmilzt bei 527 K (253,9 °C) und siedet bei 1235 K (961,9 °C).
Polonium hat kein stabiles Isotop und daher keine Standardatommasse. Die angegebene Zahl 209 ist die Massenzahl seines langlebigsten bekannten Isotops.
Polonium hat kein stabiles Isotop. Sein langlebigstes bekanntes Isotop, Po-209, hat 125 Neutronen (Massenzahl 209 minus Ordnungszahl 84) und eine Halbwertszeit von 124 J. Die Schul-Faustregel, gerundete Atommasse (209) minus Ordnungszahl, ergibt ebenfalls 125.
Polonium hat eine Dichte von 9,196 g/cm³. Wasser hat eine Dichte von 1,0 g/cm³, daher ist ein Block aus Polonium ungefähr 9,2× schwerer.
Polonium hat eine Elektronegativität von 2 nach Pauling. Die Skala reicht von 0,70 (Francium, das Elektronen am wenigsten stark anzieht) bis 3,98 (Fluor, das stärkste). Werte in diesem mittleren Bereich führen eher zur Bildung kovalenter als stark ionischer Bindungen.
Polonium wurde 1898 von Marie & Pierre Curie entdeckt. Herkunft des Namens: Polen, die Heimat von Marie Curie.
Polonium macht etwa 2,00e-10 mg/kg der Erdkruste aus — es ist tatsächlich selten, weshalb es teuer ist.
Ja. Polonium hat kein stabiles Isotop — jeder seiner Atomkerne zerfällt. Spurenmengen kommen natürlich als Zerfallsprodukte schwererer Elemente vor.