Pierwiastki promieniotwórcze rad i polon

Sto lat minęło od czasu gdy nasza rodaczka Maria Skłodowska-Curie i Piotr Curie rozpoczęli badania nad odkrytym w 1896 r. przez Henri Becquerela niewidzialnym promieniowaniem emitowanym przez sole uranu. Efektem ich prac było odkrycie pierwszych piewiastków radioaktywnych. Dziś wiemy, że Maria i Piotr Curie zbudowali fundamenty pod wzniesienie gmachu nowej dyscypliny nauki – promieniotwórczości, zapoczątkowali erę atomu.

Jakie były początki...

Rok 1895. Wilhelm Roentgen 50 letni profesor fizyki i rektor uniwersytetu w Warzburgu odkrył promieniowanie X, fale elektro-magnetyczne, o wielkiej przenikliwości. Pod koniec roku przedstawił światu dokładny opis swych badań, w tym słynną do dziś kliszę – prześwietlenie ręki swojej żony. Nie potrafił określić natury tego promieniowania, ale zyskał sławę i w 1901 roku Nagrodę Nobla.
W USA Edison zainteresował się tym wydarzeniem, ale gdy jego pracownik poparzył sobie palce zarzucił dalsze badania. Promieniami rentgenowskimi zajął się francuski fizyk Henri Bacquerel. Zaczął sprawdzać, czy przypadkiem ruda uranu, znana z iluminescencji (zimnego świecenia), też nie wydziela jakiegoś promieniowania. Na kliszach fotograficznych zawiniętych w czarny papier umieścił kawałki związków uranu. Klisze zostały w kilku miejscach naświetlone. Ogłosił artykuły na ten temat – wszystkie z zupełnie fałszywymi wnioskami. Po roku przestał się tym zajmować.

„Promieniowanie Bacquerela” , jak je wówczas nazywano obrała sobie za temat pracy doktorskiej Maria Skłodowska, już zamężna z Piotrem Curie. Postanowiła zbadać, skąd sole uranu czerpią energię, aby naświetlać kliszę. Pierwse jej odkrycie polegało na tym, że zagadkowe promieniowanie soli uranu jest własnością uranu, nie jego soli, jak uważali jej poprzednicy. Potem stwierdziła, że związki toru też zaczerniają klisze fotograficzną.

Skoncentrowała się jednak na uranie. Długie miesiące żmudnych badań nad rudą uranową z koplni w Czechach przyniosły sukces – odkrycie pierwiastka polonu, a potem jeszcze bardziej radioaktywnego radu. Kilka miesięcy potem w 1898 r. Maria i Piotr Curie odkryli, że rad ma dwa typy promieniowania: jedno bardzo przenikające (nazwanego póżniej beta), drugie łatwo absorbujące (alfa).

Wyniki badań Marii i Piotra Curie były od początku wykorzystywane w praktyce, najpierw w medycynie, potem w przemyśle.

Polska uczona stwierdziła występowanie ciepła przy reakcjach radioaktywnych i był t z kolei początek energetyki jądrowej.

Polon. Po jak wspomniałam został odkryty w 1898 r. Występuje naturalnie w złożach rud uranu, jako tlenek. Jego stężenie w tych rudach jest niewielkie. Ilość polonu w skorupie ziemskiej jest na tyle mała, że nie podaje się żadnych, nawet szacunkowych danych na ten temat.
Znanych jest kilkanaście związków chemicznych polonu: tlenek PoO2, wodorotlenek, halogenki, np. PoCl2, PoBr4, siarczek PoS. Związki te nie mają jednak żadnego prakrycznego zastosowania ze względu na gigantyczny koszt produkcji samego polonu. Czysty polon jest silnie radioaktywnym, srebrzystoszarym metalem. Jego własności fizyczne i chemiczne zbliżone są do selenu. W formie czystej stosowany był przez Rosjan do ogrzewania i jonizacji kabin statków kosmicznych. Obecnie jest jeszcze czasami stosowany jako wygodne, wysokowydajne żródło cząstek alfa.

- polon – pierwiastek chemiczny, promieniotwórczy
- radioaktywny metal wyst. w niektórych rudach uranu
- ważniejsze związki: H2Po, PoCl2, PoO2, PoO,
- liczba atomowa 84
- masa atomowa (208,982)
- elektroujemność (2,0)
- temperatuta topnienia 250 C
- temperatura wrzenia 962 C
- grupa 16,
- okres 6
- 6 elek. walencyjnych
- 6 powłok elektronowych

Rad (Ra), pierwiastek chemiczny, posiada 25 izotopów w przedziale 213-230. Najstabilniejszym jest izotop 226, którego czas połowicznego rozpadu wynosi 1600 lat. Występuje naturalnie w rudach uranu, w formie tlenku RaO i wodorotlenku.
Najważniejsze związki radu to sole chlorek i węglan, które były używane w terapii nowotworowej i do produkcji farb fluorescencyjnch. Obecnie rad nie jest już stosowany, ze względu na dużą radioaktywność, powodującą białaczkę u osób uczestniczących w produkcji soli radu.
Rad nie posiada żadnej roli biologicznej. Jest obecny w kościach i tkankach ludzkich.
W formie czystej rad jest srebrzystym, lśniącym i miękkim metalem. Posiada silne właściwości promieniotwórcze. Jego własności chemiczne są zbliżone do magnezu. Reaguje powoli z tlenem atmosferycznym tworząc tlenek RaO i dość gwałtownie z wodą tworząc wodorotlenek RaH2O.

- rad – pierwiastek chemiczny, promieniotwórczy
- metal ziem alkalicznych
- ważniejsze zwiąski to sole (clorek i węglan)
- liczba atomowa 88
- masa atomowa 226,03
- temperatura topnienia 700 C
- temperatura wrzenia 1737 C
- grupa2,
- okres 7
- 7 powłok elektronowych
- 2 elektrony walencyjne


Badania nad radem, polonem i radioaktywnością znalazły szerokie zastosowanie w technice i technologii – do sterylizacji środków spożywczych i opakowań, sterowania reakcjami chemicznymi, do utylizacji zanieczyśzczeń, gazowych i pyłowych. Izotopy pierwiastków promieniotwórczych służą też do badania wód, szczelności zapór wodnych, czy podziemnych rurociągów. Innymi słowy – wszedzie tam gdzie zawodzą zmysły człowieka lub nie jest on w stanie dotrzeć np. do wnętrza materiałów, warstw ziemi, w głąb masywnych konstrukcji czy budowli, a przede wszystkim do wnętrza własnego organizmu – znajdują zastosowanie izotopy.
Ogromne znaczenie miały te odkrycia dla medycyny. Obok radioterapii, która spowodowała rewolucję w zwalczaniu nowotworów, pojawiła się medycyna nulearna. Wykorzystuje ona radioaktywne izotopy, które wprowadzone do ogranizmu człowieka, pozwalają śledzić procesy życiowe, wykrywać schorzenia i znajdować skuteczne metody leczenia.

W Polsce obecnie wytwarza się blisko 20 rodzajów przyrządów pomiarowych, w których „sercu” umieszczono izotopy pierwiastków promieniotwórczych.
Są to przyrządy o wysokiej precyzji. Pozwalają na rozwiązywanie wielu problemów technicznych, takich jak: radioizotopowe wagi taśmociągów w górnictwie, mierniki grubości blach, defektoskopy badające połączenia spawów np. statków, zbiorniów , analizatory różnych gazów np. czujniki dymowe.

Jak twierdzą naukowcy nie będzie rozwoju bez energii atomowej – energetyka jądrowa postrzegana jest w dłuższej perspektywie jako przyjazne środowisku żródło energii do którego trzeba będzie sięgać coraz częściej.

Można też energię jądrową (atomową) wykorzystywać do celów, których nie przewidziała Maria Curie energię, która zmiotła z powierzchni ziemi dwa miasta w Japonii – ale to już temat na inną okazję.