Nguyên tố Poloni là một trong những thành viên bí ẩn nhất của bảng tuần hoàn hóa học, với những tính chất đặc biệt và lịch sử phát hiện đầy thú vị. Trong bài viết này, yeuhoahoc.edu.vn sẽ cùng bạn đọc khám phá sâu hơn về nguyên tố Poloni, từ định nghĩa cơ bản, lịch sử hình thành, cho đến vị trí của nó trong bảng tuần hoàn.
Giới thiệu về nguyên tố Poloni
Định nghĩa
Poloni (tiếng Anh: Polonium), kí hiệu là Po, là nguyên tố hóa học với số nguyên tử 84. Được biết đến với tính phóng xạ mạnh, Poloni thuộc nhóm chalcogen trong bảng tuần hoàn, cùng nhóm với Oxy và Lưu huỳnh. Số lượng Poloni trên Trái Đất cực kỳ hạn chế và nó chủ yếu được tạo ra trong phòng thí nghiệm hoặc như một sản phẩm phụ từ quá trình phân rã của các nguyên tố phóng xạ khác.
Lịch sử hình thành nguyên tố Poloni
1898
- Pierre Curie và Marie Curie khám phá ra nguyên tố Poloni trong quặng urani.
- Họ đặt tên nguyên tố này theo tên quê hương của Marie Curie – Ba Lan (Polonia).
1902
- Poloni được xác định là một nguyên tố hóa học riêng biệt.
1910
- Marie Curie và André Debierne cô lập được Poloni ở dạng tinh khiết.
Một số điểm nổi bật trong quá trình tìm hiểu lịch sử.
- 1898: Marie Curie và Pierre Curie phát hiện ra Poloni.
- 1902: Poloni được xác định là một nguyên tố hóa học riêng biệt.
- 1910: Marie Curie và André Debierne cô lập được Poloni ở dạng tinh khiết.
- 1943: Poloni được sử dụng trong chương trình Manhattan để tạo ra bom nguyên tử.
- 1984: Poloni được sử dụng để đầu độc Alexander Litvinenko, một cựu điệp viên Nga.
Nguyên tố Poloni trong bảng tuần hoàn hóa học
- Poloni nằm trong nhóm 16 (nhóm Chalcogen) và chu kỳ 6 của bảng tuần hoàn hóa học.
- Nó là một kim loại phóng xạ, có nghĩa là nó tự phân rã thành các nguyên tố khác theo thời gian.
- Poloni có nhiều đồng vị, nhưng đồng vị phổ biến nhất là Poloni-210, có chu kỳ bán rã 138 ngày.
| Nhóm | Chu kỳ | Nguyên tử khối (u) | Khối lượng riêng g/cm3 | Nhiệt độ nóng chảy (K) | Nhiệt độ bay hơi K | Nhiệt dung riêng J/g.K | Độ âm điện | Tỷ lệ trong vỏ Trái Đất mg/kg |
| 16 | 6 | [209] | 9,32 | 527 | 1235 | – | 2,0 | <0,001 |
Tính chất của nguyên tố Poloni
Tính chất vật lý
- Kim loại: Poloni là một kim loại mềm, màu trắng bạc.
- Nhiệt độ nóng chảy và sôi:
- Nhiệt độ nóng chảy: 254°C
- Nhiệt độ sôi: 962°C
- Khả năng hóa hơi: Poloni dễ hóa hơi hơn các kim loại khác. 50% Poloni ở dạng 238Pu sẽ hóa hơi trong 45 giờ nếu nung trong không khí đến 55°C.
- Cấu trúc tinh thể:
- Poloni có hai dạng đồng phân: alpha và beta.
- Dạng alpha có cấu trúc tinh thể lập phương đơn giản.
- Dạng beta có cấu trúc trực thoi.
- Tính dẫn điện và dẫn nhiệt: Poloni là một chất dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.
- Tính phóng xạ: Poloni là một nguyên tố phóng xạ. Đồng vị phổ biến nhất là Poloni-210, có chu kỳ bán rã 138 ngày.
Tính chất hóa học
- Tính khử: Poloni có tính khử mạnh hơn selen và tellur.
- Trạng thái oxy hóa: Poloni có các trạng thái oxy hóa +2, +4 và +6.
- Hợp chất: Poloni tạo thành các hợp chất với hydro, oxy, halogen, và các nguyên tố khác.
- Tính axit-bazơ: Poloni có tính axit yếu.
- Tính tan: Poloni tan trong axit nitric và axit hydrochloric.
- Tính độc: Poloni là một chất độc hại cao. Chỉ một lượng nhỏ cũng đủ để gây ra cái chết.
Ứng dụng của nguyên tố Poloni
Y học
- Poloni-210 được sử dụng trong liệu pháp xạ trị để điều trị ung thư, đặc biệt là ung thư da.
- Poloni-210 cũng được sử dụng để tạo ra các nguồn bức xạ alpha để sử dụng trong chẩn đoán y tế.
Nghiên cứu khoa học
- Poloni-210 được sử dụng trong các nghiên cứu khoa học về vật liệu, hóa học và sinh học.
- Poloni-210 cũng được sử dụng để tạo ra các nguồn neutron để sử dụng trong các thí nghiệm vật lý.
Công nghiệp
- Poloni-210 được sử dụng trong các thiết bị đo độ dày và các thiết bị chống tĩnh điện.
- Poloni-210 cũng được sử dụng trong các nguồn năng lượng hạt nhân cỡ nhỏ để sử dụng trong các thiết bị vũ trụ.
Lưu ý:
- Poloni là một nguyên tố nguy hiểm và cần được xử lý cẩn thận bởi các chuyên gia được đào tạo.
- Tiếp xúc với poloni có thể dẫn đến ngộ độc phóng xạ, có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm cả ung thư.
Điều chế và sản xuất nguyên tố Poloni
Điều chế
Điều chế trong phòng thí nghiệm:
- Poloni có thể được điều chế bằng cách bắn phá bismuth-209 bằng neutron trong lò phản ứng hạt nhân:
209Bi + n → 210Po + γ
- Poloni-210 cũng có thể được điều chế bằng cách phân rã alpha của radon-222:
222Rn → 218Po + α
Điều chế trong công nghiệp:
- Poloni được sản xuất chủ yếu bằng cách bắn phá bismuth-209 bằng neutron trong lò phản ứng hạt nhân.
- Poloni cũng có thể được sản xuất bằng cách chiết xuất từ urani và thori.
Sản xuất
- Poloni được sản xuất với số lượng rất hạn chế, chỉ vài gram mỗi năm.
- Poloni được sản xuất tại một số quốc gia, bao gồm Nga, Hoa Kỳ và Pháp.
- Poloni được sử dụng trong một số ứng dụng y tế, nghiên cứu khoa học và công nghiệp.
Phản ứng của nguyên tố Poloni
Poloni là một nguyên tố phóng xạ alpha, do đó nó có xu hướng phân rã thành các nguyên tố khác, giải phóng hạt alpha (helium-2) trong quá trình này.
Phân rã alpha
- Poloni-210 phân rã thành chì-206, giải phóng hạt alpha:
210Po → 206Pb + 2α
- Poloni-212 phân rã thành bismuth-208, giải phóng hạt alpha:
212Po → 208Bi + 2α
Phản ứng với axit
- Poloni tan trong axit nitric loãng tạo ra polonium nitrate:
Po + 4HNO3 → Po(NO3)2 + 2H2O + NO2
- Poloni không tan trong axit clohydric loãng.
Phản ứng với kim loại
- Poloni có thể phản ứng với một số kim loại khác để tạo thành hợp kim. Ví dụ, poloni có thể phản ứng với chì để tạo thành hợp kim dễ nóng chảy.
Ví dụ cụ thể:
- Phân rã alpha của Poloni-210:
210Po → 206Pb + 2α
Poloni-210 (210Po) phân rã thành chì-206 (206Pb) và giải phóng hai hạt alpha (2α). Hạt alpha là hạt nhân helium (He2) gồm hai proton và hai neutron.
- Phản ứng của Poloni với axit nitric:
Po + 4HNO3 → Po(NO3)2 + 2H2O + NO2
Poloni (Po) tan trong axit nitric (HNO3) loãng tạo ra polonium nitrate (Po(NO3)2), nước (H2O) và khí nitơ dioxide (NO2).
Vấn đề an toàn của nguyên tố Poloni
Nguy cơ bức xạ alpha
- Poloni phát ra hạt alpha, có thể ion hóa các tế bào trong cơ thể, dẫn đến tổn thương DNA và ung thư.
- Hít phải hoặc nuốt phải poloni có thể dẫn đến phơi nhiễm toàn thân với bức xạ alpha, ảnh hưởng đến tất cả các cơ quan trong cơ thể.
- Tiếp xúc với poloni qua da có thể dẫn đến phơi nhiễm tại chỗ với bức xạ alpha, ảnh hưởng đến da và các mô xung quanh.
Nguy cơ hỏa hoạn:
- Poloni là một kim loại dễ cháy và có thể tự bốc cháy trong không khí.
- Bụi Poloni có thể tạo thành hỗn hợp dễ nổ với không khí.
Nguy cơ ô nhiễm môi trường
- Poloni có thể dễ dàng lan truyền trong môi trường và gây ô nhiễm nguồn nước và đất.
- Tiếp xúc với poloni trong môi trường có thể gây ra các vấn đề sức khỏe cho người và động vật.
Lưu ý an toàn
- Cần cẩn thận khi sử dụng poloni để tránh tiếp xúc trực tiếp với da và mắt.
- Nên đeo găng tay, khẩu trang và quần áo bảo hộ khi làm việc với poloni.
- Cần bảo quản poloni ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh xa nguồn nhiệt và tia lửa.
- Poloni thải ra cần được xử lý theo quy định của địa phương.
- Không nên vứt bỏ poloni bừa bãi vì nó có thể gây ô nhiễm môi trường.
Dưới đây là bản tóm tắt các thông tin cơ bản về nguyên tố Poloni mà chúng tôi đã thu thập. Mời bạn đọc tiếp và khám phá thêm thông tin về chủ đề này!
Chúng tôi mong rằng bạn đã có được một cái nhìn toàn diện và chi tiết về nguyên tố Poloni qua bài viết này. Nếu có bất cứ thắc mắc nào hoặc bạn muốn tìm hiểu thêm, hãy thoải mái để lại lời bình luận ở phía dưới!