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Polonium

Informationen zur Chemie und Physik des chemischen Elements Polonium.




Polonium

Polonium ist ein sehr seltenes chemisches Element, das in der Natur zusammen mit Uran und Blei auftritt; das Metall entsteht als radioaktives Zwischenprodukt bei den Zerfällen von Uran und Thorium. Da die Isolierung zum Beispiel aus der uranhaltigen Pechblende sehr aufwendig und teuer ist, gewinnt man gewünschte Polonium-Isotope (z. B. Po-210) in Kernreaktoren durch Neutronenbeschuss von Bismut-209.

Das reine Polonium-Metall glänzt silber-weiß. Obwohl das Element formal zur Sauerstoff-Gruppe bzw. zu den Chalkogenen zählt, ähnelt es in vielen Eigenschaften dem linken Nachbarn im Periodensystem Bismut.

In der Öffentlichkeit wurde Polonium als mutamaßliches Gift in dem einen oder anderen prominenten Mordfall bekannt. Tatsächlich ist das radioaktive Schwermetall eines der stärksten bekannten Gifte, tausende Male wirksamer als das Cyanid.

Die Giftwirkung beruht auf der Strahlung des Poloniums - eine Strahlenbelastung ist jedoch nur dann gegeben, wenn das Element in den Körper gelangt, entweder durch Einatmen, Verschlucken oder durch das Eintreten kontaminierter Substanzen über eine offene Wunde. Diese körperinterne Kontamination führt dann zu einer Bestrahlung der Organe von Innen, was wiederum zu ernsthaften medizinischen Symptomen oder zum Tod führen kann. Es besteht kein Risiko für die Gesundheit, solange das Polonium außerhalb des Körpers bleibt. Eventuelle Po-Spuren können durch sorgfältiges Händewaschen und Duschen bzw. durch Wasch- und Spülmaschinen beseitigt werden.

Menschen, die mit einer mit Po-210 verunreinigten Person in Berührung kommen, werden der Strahlung nicht ausgesetzt, nur weil sie sich in ihrer Nähe aufhalten - es sei denn, sie nehmen oder atmen Körperflüssigkeiten der kontaminierten Person ein.

 

Übersicht: Allgemeine Daten zum Polonium

Bezeichnung:Polonium Symbol:Po Ordnungszahl:84 Atommasse:[209] u Periodensystem-Stellung:16. Gruppe, 6. Hauptgruppe, 6. Periode Gruppen-Zugehörigkeit:Sauerstoff-Gruppe, Chalcogene, Metalle Entdeckung:1898 - Marie Curie Bedeutung des Namens:Polen (Heimatland von Marie Curie) Historische Bezeichnungen:Radium F (Entdeckungszeit) Englischer Name:Polonium CAS-Nummer:7440-08-6 InChI-Key:HZEBHPIOVYHPMT-UHFFFAOYSA-N

 

Das Polonium-Atom

Das Po-Atom - und damit das chemische Element Polonium - ist eindeutig durch die 84 positiv geladenen Protonen im Atomkern definiert. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Polonium-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Polonium-Isotope bzw. Po-Nuklide zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die relative Atommasse wird des Poloniums wird mit 209 u angegeben; wie üblich ist es bei Elementen, die ausschließlich radioaktive und damit instabile Nuklide besitzen, die Masse des Isotops mit der längsten Halbwertszeit.

 

Elektronenkonfiguration

-
SymbolOZKurzform1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f6s6p6d6f
Po84[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p4 2262610261014261024

 

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE des Poloniums auf, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Po-Atom zu trennen.

1. IE: 8,414 eV2. IE: eV3. IE: eV4. IE: eV5. IE: eV6. IE: eV

 

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Polonium-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

KLILIILIII
1s2s2p1/22p3/2
93105169391624413814

 

MIMIIMIIIMIVMV
3s3p1/23p3/23d3/23d5/2
41493854330227982683

 

NINIINIIINIVNVNVINVII
4s4p1/24p3/24d3/24d5/24f5/24f7/2
995851705500473184184

 

OIOIIOIIIOIVOV
5s5p1/25p3/25d3/25d5/2
1771321043131

 

Weitere Daten

Atomradius:135 pm (berechnet)
190 pm (empirisch, nach Slater)
Kovalente Radien:140(4) pm (nach Cordero et al.)
145 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
135 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
129 pm (in Dreifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:22,97 cm3 mol-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ωK: 0,965; ωL1: 0,135; ωL2: 0,424; ωL3: 0,363 Coster-Kronig-Übergänge:F12: 0,06; F13: 0,62; F23: 0,115

 

Spektrallinien des Poloniums

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Poloniums mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Polonium-Spektrallinien

 

 

Chemische Daten

Elektronegativität:2,00 nach Pauling
2,39 nach Allen
Elektronaffinität:1,40(7) eV bzw. 136(7) kJ mol-1Oxidationsstufen:+2, +4, -2 +5, +6

 

Material- und physikalische Eigenschaften des Poloniums

Die nachfolgende Tabelle führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen Poloniums auf.

Schmelzpunkt:254 °C Schmelzenthalpie (molar):13 kJ mol-1 Siedepunkt:962 °C Verdampfungsenthalpie:100,8 kJ mol-1 Wärmekapazität:26,4 J mol-1 K-1 (molar) Dichte:9,196 g cm-3 Elastizitätsmodul:26 GPa (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):26 GPa 300 K, geschätzt Kompressibilität (isotherm):0,028 GPa-1 300 K, geschätzt Magnetismus:kein Magnetismus

 

 

Geochemie, Vorkommen, Verteilung

Polonium ist aufgrund der kurzen Halbwertszeit aller seiner Isotope ein äußerst seltenes Element in der Natur. 210Po, 214Po und 218 Po treten in der Zerfallskette von 238Uran auf; somit findet man Polonium in Uran-Erzen, allerdings nur in Konzentrationen von etwa 0,1 Milligramm pro Tonne Erz (= 1 Teil auf 1010) - da entspricht ungefähr 0,2% der Häufigkeit von Radium. Die geringen Mengen in der Erdkruste stellen keine Gefahr für Gesundheit und Natur da. Polonium wurde unter anderem auch in Tabakrauch von Tabakblättern gefunden, die mit Phosphatdünger aufgezogen wurden.

Erdkruste:0,0000000002 mg kg-1 (ppmw, bezogen auf die Masse) Meerwasser:0,000000000000015 mg L-1 (ppmw, bezogen auf die Masse)

 

Literatur und Quellen

[1] - Pierre Curie, Marie Curie, Henri Becquerel:
Sur une substance nouvelle radio-active, contenue dans la pechblende.
In: Comptes rendus de l’ Académie des Sciences Paris, 1898, DOI .

[2] - Nobelpreis 1911:
Marie Curie: Entdeckung und Arbeiten an den Elementen Radium und Polonium.
In: The Nobel Prize in Chemistry, 1911, DOI .

[3] - William H. Beamer, Charles R. Maxwell:
The Crystal Structure of Polonium.
In: The Journal of Chemical Physics, 1946, DOI 10.1063/1.1724201.

[4] - K. W. Bagnall, R. W. M. D´Eye:
The preparation of polonium metal and polonium dioxide.
In: Journal of the Chemical Society, 1954, DOI 10.1039/JR9540004295.

[5] - F. Weigel:
Chemie des Poloniums.
In: Angewandte Chemie, 1959, DOI 10.1002/ange.19590710902.

[6] - K.W. Bagnall:
The Chemistry of Polonium.
In: Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry, 1962, DOI 10.1016/S0065-2792(08)60268-X.

[7] - R.J. DeSando, R.C. Lange:
The Structures of Polonium and its Compounds - α and β Polonium Metal.
In: Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 1966, DOI 10.1016/0022-1902(66)80270-1.

[8] - Wallace W. Schulz, Gary F. Schiefelbein, Lester E. Bruns:
Pyrochemical Extraction of Polonium from Irradiated Bismuth Metal.
In: Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 1969, DOI 10.1021/i260032a013.

[9] - Stephen J. Hawkes:
Polonium and Astatine Are Not Semimetals.
In: Journal of Chemical Education, 2010, DOI 10.1021/ed100308w.

[10] - Christoph Friedrich, Horst Remane:
Marie Curie: Chemie-Nobelpreisträgerin 1911 und Entdeckerin der Elemente Polonium und Radium.
In: Angewandte Chemie, 2011, DOI 10.1002/ange.201008063.

 

Externe Informationsangebote

Die nachfolgende Liste enthält einige Berichte sowie interessante Informationsangebote zum Polonium und zu den Poloniumverbindungen anderer Anbieter, für dessen Inhalte die jeweiligen Seitenbetreiber verantwortlich sind.



Spezielle Teilinformationen

alpha-Polonium
Übersichts-Datenblatt. Universität Freiburg



Geschichtliches zum Thema / historische Dokumente

Marie und Pierre Curie
Chronologische Überblick über das Forscherehepaar Curie - Format: PDF



Gruppenelemente - Informationen

Die schweren Elemente der 6. Hauptgruppe
Reaktionen, Strukturen, Eigenschaften

Strukturen der Elemente der VI. Hauptgruppe (Chalkogene)
Vorlesungsskript: Anorganische Strukturchemie. Universität Freiburg



Verbindungsklassen

Polonide
Allgemeine Informationen zur Stoffgruppe der Polonide

Polonium und Poloniumverbindungen
Chemikalien-Datenbank: physikalische und chemische Eigenschaften, Sicherheitsdatenblätter, kommerziell verfügbaren Stoffen und Verbindungen; verschiedene Suchkriterien einschließlich Struktursuche



Analyse und Bestimmung

Bestimmung von Po-210
Verfahren zur Bestimmung von Polonium-210 im Trinkwasser. BMU - Format: PDF



Mineralogie

Polonium Mineralien
Zur Mineralogie des Poloniums. Mineralienatlas



Toxikologie, Medizin, Physiologie

Polonium-210
Vorkommen, Herkunft, Wirkung usw.. Universität Oldenburg

Polonium-210
Hintergrundinformation zum Po-210. GSF - Format: PDF

 


Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 01.02.2019.



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