Le polonium (Po) est un métal radioactif très rare et très volatil. Avant la découverte par le physicien polonais-français Marie Curie du polonium en 1898, l'uranium et le thorium étaient les seuls éléments radioactifs connus. Curie a nommé le polonium d'après son pays natal, la Pologne.
Le polonium est de peu d'utilité pour les humains, à l'exception de certaines applications menaçantes: il a été utilisé comme déclencheur dans la première bombe atomique et est également un poison présumé dans quelques décès très médiatisés.
Dans les applications commerciales, le polonium est parfois utilisé pour éliminer l'électricité statique des machines ou la poussière du film photographique. Il peut également être utilisé comme source de chaleur légère pour l'énergie thermoélectrique dans les satellites spatiaux.
Classification
Le polonium est situé dans le groupe 16 et la période 6 dans le tableau périodique des éléments. Il est classé comme un métal parce que la conductivité électrique du polonium diminue à mesure que sa température augmente, selon la Royal Society of Chemistry.
L'élément est le métal le plus lourd des chalcogènes, un groupe d'éléments également connu sous le nom de «famille de l'oxygène». Tous les chalcogènes se trouvent dans les minerais de cuivre. Les autres éléments du groupe chalcogène comprennent l'oxygène, le soufre, le sélénium et le tellure.
Il existe 33 isotopes connus (atomes du même élément avec un nombre différent de neutrons) de polonium, et tous sont radioactifs. L'instabilité radioactive de cet élément en fait un candidat idéal pour une utilisation dans les bombes atomiques.
Caractéristiques physiques
- Nombre atomique (nombre de protons dans le noyau): 84
- Symbole atomique (sur le tableau périodique des éléments): Po
- Poids atomique (masse moyenne de l'atome): 209
- Densité: 9,32 grammes par centimètre cube
- Phase à température ambiante: solide
- Point de fusion: 489,2 degrés Fahrenheit (254 degrés Celsius)
- Point d'ébullition: 1763,6 degrés F (962 degrés C)
- Isotope le plus commun: Po-210 qui a une demi-vie de seulement 138 jours
Découverte
Lorsque Curie et son mari, Pierre Curie, ont découvert le polonium, ils cherchaient la source de radioactivité dans un minerai naturel riche en uranium appelé pitchblende.
Les deux ont remarqué que la pitchblende non raffinée était plus radioactive que l'uranium qui en avait été séparé. Ils ont donc estimé que la pitchblende devait contenir au moins un autre élément radioactif.
Les Curies ont acheté des charges de pitchblende afin de pouvoir séparer chimiquement les composés des minéraux. Après des mois de travail minutieux, ils ont finalement isolé l'élément radioactif: une substance 400 fois plus radioactive que l'uranium, selon l'Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA).
Extraire du polonium était difficile car il y avait une quantité minuscule; 1 tonne de minerai d'uranium ne contient qu'environ 100 microgrammes (0,0001 gramme) de polonium.
Néanmoins, les Curies ont pu retirer l'isotope que nous connaissons maintenant sous le nom de polonium-209, selon la Royal Society of Chemistry.
Sources
Des traces de Po-210 peuvent être trouvées dans le sol et l'air. Par exemple, le Po-210 est produit pendant la désintégration du radon-222, qui résulte de la décomposition du radium. À son tour, le radium est un produit de désintégration de l'uranium, qui est présent dans presque toutes les roches et le sol formé de roches.
Les lichens sont capables d'absorber le polonium directement de l'atmosphère. Dans les régions du nord, les personnes qui mangent des rennes peuvent avoir des concentrations plus élevées de polonium dans leur sang, car les rennes mangent des lichens, selon Smithsonian.com.
Le polonium est considéré comme un élément naturel rare. Bien qu'il se trouve dans les minerais d'uranium, son extraction n'est pas économique car il n'y a qu'environ 100 microgrammes de polonium dans 1 tonne (0,9 tonne métrique) de minerai d'uranium, selon le Jefferson Lab.
Au lieu de cela, le polonium est obtenu en bombardant le bismuth-209 (un isotope stable) avec des neutrons dans un réacteur nucléaire. Cela crée du bismuth-210 radioactif, qui se désintègre ensuite en polonium par un processus appelé désintégration bêta, selon la Royal Society of Chemistry.
La Nuclear Regulatory Commission des États-Unis estime que seulement environ 100 grammes (3,5 onces) de polonium-210 sont produits dans le monde chaque année.
Utilisations commerciales
En raison de sa radioactivité élevée, le polonium a peu d'applications commerciales. Parmi les utilisations limitées de l'élément figurent l'élimination de l'électricité statique dans les machines et l'élimination de la poussière du film photographique. Dans les deux applications, le polonium doit être soigneusement scellé pour protéger l'utilisateur.
L'élément est également utilisé comme source de chaleur légère pour l'énergie thermoélectrique dans les satellites et autres engins spatiaux. En effet, le polonium se désintègre rapidement et, ce faisant, il libère une grande quantité d'énergie sous forme de chaleur. Selon la Royal Society of Chemistry, un seul gramme de polonium atteindra une température de 500 degrés C (932 degrés F) à mesure qu'il se dégrade.
Bombe atomique
Au milieu de la Seconde Guerre mondiale, le Corps des ingénieurs de l'Armée a commencé à organiser le quartier des ingénieurs de Manhattan, un programme de recherche et de développement top secret qui produirait à terme les premières armes nucléaires du monde.
Avant les années 40, il n'y avait aucune raison d'isoler le polonium sous sa forme pure ou de le produire en quantité substantielle, car il n'y avait aucune utilisation connue et très peu de connaissances à son sujet. Mais les ingénieurs du district ont commencé à étudier le polonium et ont trouvé que l'élément était un ingrédient important pour leur arme nucléaire.
Une combinaison de polonium et de béryllium, un autre élément rare, a agi comme l'initiateur de la bombe, selon la Atomic Heritage Foundation.
Après la guerre, le projet de recherche sur le polonium a été transféré au laboratoire Mound à Miamisburg, Ohio. Achevé en 1949, Mound Lab a été la première installation permanente de la Commission de l'énergie atomique pour le développement d'armes nucléaires.
Empoisonnement
Le polonium est toxique pour l'homme, même en très petites quantités.
La première personne à être morte d'un empoisonnement au polonium a peut-être été la fille de Marie Curie, Irène Joliot-Curie. En 1946, une capsule de polonium a explosé sur son banc de laboratoire, ce qui pourrait être la raison pour laquelle elle a contracté une leucémie et est décédée 10 ans plus tard, selon Smithsonian.com.
L'empoisonnement au polonium a également tué Alexander Litvinenko, un ancien espion russe qui vivait à Londres en 2006 après avoir demandé l'asile politique.
Un empoisonnement a également été suspecté lors de la mort en 2004 du dirigeant palestinien Yasser Arafat, car des niveaux étonnamment élevés de polonium 210 ont été détectés sur ses vêtements, selon le Wall Street Journal.
Une étude de 2011 publiée dans la revue Nicotine & Tobacco Research a révélé que les compagnies de tabac étaient conscientes que les cigarettes et autres produits contenant du tabac contiennent de faibles niveaux de polonium. Les auteurs de l'étude ont calculé que la radioactivité du polonium dans les cigarettes est responsable de jusqu'à 138 décès pour 1000 fumeurs sur une période de 25 ans.
D'autres recherches ont montré que deux fois plus de polonium se trouve dans les côtes des fumeurs que dans celles des non-fumeurs, selon le Toxicology Data Network du National Institute of Health des États-Unis.
Lectures complémentaires:
