Polonium : Propriétés de l'élément, utilisations, histoire et sécurité

Description du polonium

Le polonium est un élément rare et hautement radioactif. Ses applications comprennent la production d'énergie thermoélectrique, l'élimination de l'électricité statique et la recherche biomédicale. Les problèmes de sécurité limitent toutefois son utilisation.

Histoire et production

La découverte du polonium par les Curie a constitué une étape importante dans la recherche sur la radioactivité et la chimie nucléaire. Le polonium a été isolé à partir de minerais d'uranium par des méthodes chimiques, et sa radioactivité est rapidement devenue une caractéristique déterminante. Au fil du temps, les scientifiques ont appris à exploiter les propriétés uniques du polonium, bien que sa rareté et sa nature radioactive aient entraîné des complications dans sa production.

La principale méthode de production du polonium est généralement l'irradiation neutronique de cibles de bismuth dans un réacteur nucléaire. Cette irradiation neutronique transforme le bismuth en l'un des isotopes les plus courants du polonium : le polonium 210. L'extraction et la purification du polonium nécessitent de nombreuses séparations chimiques complexes et élaborées en raison de sa faible abondance naturelle et de la présence d'autres sous-produits. Il s'agit donc d'un élément dont la production est très limitée et dont le coût est très élevé, car le processus de production est très compliqué.

Propriétés chimiques Description

Le polonium est un élément métallique radioactif appartenant au groupe des chalcogènes de numéro atomique 84. Il prend généralement l'état d'oxydation +2, bien qu'il puisse également prendre l'état +4 si les conditions le permettent. Ces états d'oxydation permettent au polonium de former divers composés avec des métaux et des non-métaux, notamment des chalcogénures et des halogénures, qui présentent un intérêt en chimie nucléaire.

La radioactivité entraîne un auto-échauffement du polonium, qui peut affecter la cinétique des réactions chimiques. Ces propriétés d'auto-échauffement sont l'une des nombreuses raisons pour lesquelles le polonium est étudié dans des conditions de laboratoire hautement contrôlées. Les composés du polonium sont moins stables que les composés des éléments plus légers du groupe des chalcogènes, ce qui rend leur manipulation encore plus complexe.

Propriétés physiques

Pour plus d'informations, veuillez consulter le site Stanford Advanced Materials (SAM).

Propriétés thermiques et électriques

Les propriétés thermiques et électriques du polonium tiennent compte de sa nature radioactive. C'est un émetteur de chaleur efficace, qui trouve des applications dans le domaine thermoélectrique, y compris dans les missions spatiales. L'émanation de rayonnements alpha fait partie de son importance clé dans quelques utilisations industrielles et scientifiques spécialisées. Cependant, en raison de sa radioactivité, il ne trouve pas d'applications répandues dans les circuits électriques, car il peut interférer avec le fonctionnement d'autres composants et crée également des risques importants pour la sécurité.

Utilisations du polonium

Malgré sa radioactivité et sa rareté, le polonium a de nombreuses applications industrielles, scientifiques et biomédicales. Voici un certain nombre d'utilisations notables :

1. élimination de l'électricité statique

Le polonium est utilisé dans les brosses et autres dispositifs pour éliminer la charge statique de matériaux tels que les films photographiques et dans les usines textiles. Les particules alpha émises par le polonium se sont avérées très efficaces pour neutraliser les charges statiques, évitant ainsi l'accumulation de poussières et de particules sur les matériaux sensibles.

2. Énergie thermoélectrique pour les équipements spatiaux

L'isotope du polonium, le polonium-210, sert de source de chaleur dans les générateurs thermoélectriques, en particulier dans les satellites spatiaux. Dans le vide froid de l'espace, la désintégration radioactive du polonium fournit un apport régulier d'énergie thermique, qui permet de maintenir les équipements électriques chauds et fonctionnels. Le polonium est particulièrement utile pour les missions dans l'espace lointain, où l'énergie solaire n'est pas aussi efficace.

3) Recherche biomédicale

Le Po-210 a été utilisé dans certaines recherches biomédicales en raison de sa puissante émission alpha. Bien que son utilisation soit limitée à la recherche fondamentale pour des raisons de sécurité, les études impliquant la radiothérapie et d'autres applications médicales sont quelques-uns des domaines dans lesquels cet isotope a été utilisé. Ses propriétés radioactives sont utiles pour certains traitements ciblés ; toutefois, les risques liés à la manipulation font que son utilisation est très contrôlée.

4. Batteries nucléaires

On a envisagé d'utiliser le polonium 210 dans les piles nucléaires, qui sont utilisées dans certaines applications à distance ou de longue durée, comme les stimulateurs cardiaques ou les engins spatiaux. Son rayonnement alpha constitue une source d'énergie constante sur une longue période, mais les problèmes de sécurité limitent son utilisation à grande échelle.

Sécurité et risques

Le polonium est très dangereux en raison de son niveau élevé de radioactivité, en particulier du rayonnement alpha qu'il émet. Les particules alpha ne peuvent pas pénétrer à travers la peau, mais peuvent causer de graves dommages si le polonium est avalé ou absorbé par le corps par inhalation. L'exposition au polonium-210, même en faible quantité, est en fait mortelle.

La manipulation du polonium nécessite un équipement et des précautions spécifiques. Les laboratoires qui travaillent avec le polonium doivent être équipés d'enceintes blindées, et le personnel impliqué dans ces procédures doit porter des équipements de protection qui empêchent la contamination. En outre, les matières radioactives doivent être éliminées et confinées selon des protocoles stricts afin de ne pas contaminer l'environnement.

L'empoisonnement de l'ancien espion russe Alexandre Litvinenko en 2006, au cours duquel du polonium-210 a été administré comme poison, a démontré de manière tragique les risques liés à l'utilisation du polonium. Cet événement a attiré l'attention du monde entier sur la nature dangereuse de cet élément et sur les précautions à prendre pour le manipuler.

Questions fréquemment posées

1. Qu'est-ce que le polonium et où a-t-il été découvert ?

Le polonium est un élément intensément radioactif découvert en 1898 par Marie et Pierre Curie. Son nom est dérivé de la Pologne, pays d'origine de Marie Curie.

2. Comment le polonium est-il produit ?

Le polonium est fabriqué en exposant des cibles de bismuth à des neutrons dans un réacteur nucléaire. Le bismuth est alors transformé en polonium 210. Des techniques complexes de séparation chimique permettent ensuite d'obtenir l'élément.

3. Quelles sont les principales applications du polonium ?

Les applications impliquant le polonium comprennent les éliminateurs d'électricité statique, une source de chaleur dans les applications spatiales, les batteries nucléaires et les applications biomédicales qui tirent parti de son rayonnement alpha.

4. Pourquoi le polonium est-il dangereux ?

En raison de sa radioactivité élevée, le polonium est très toxique. Le rayonnement alpha du polonium est très destructeur pour les tissus biologiques lorsqu'il est ingéré ou inhalé.

5. Quelles sont les précautions à prendre lors de la manipulation du polonium ?

Le polonium étant un élément radioactif, il convient de le manipuler avec beaucoup de précautions. Des équipements spéciaux, des laboratoires blindés et des protocoles de sécurité stricts sont nécessaires pour éviter toute contamination et tout dommage aux travailleurs.