沿着元素王国第六周期旅行的我们在到达铋的位置时要小心了,铋是王国中稳定元素
的前哨,其后的元素都有放射性。我们今天的主角钋(Polonium)便位于危险地带的最前沿
。
钋(Polonium)是继铀之后被发现的第三个放射性元素,1898年由居里夫人发现,为
了纪念她的祖国波兰而命名为Polonium。在贝克勒尔发现铀射线之后,居里夫人开始了她
对铀射线性质的具体研究。她首先想要解决的问题是测量铀射线强度。皮埃尔设计了这样
简单适用的仪器,其主要部分是一只普通的平面电容器即被一层空气隔开的两片金属。下
面那片金属用电池组充电,上面那一片和大地连接。大家都知道平常状态下这样的电路是
不通的,但是如果在下面的金属上洒上了铀盐,由于空气被铀射线电离成了导体,电路中
有电流通过,与此相接的电流计指针就会出现相应的偏转(尽管电流很小,但是有了这个
特别的仪器,仍然可以随时测量出来)。居里夫人收集到了各种各样的化学物质,并把这
些物质一一放到电容器的金属片上,察看电流计上的读数,终于在奖金属钍的化合物洒在
金属板上后,电流计的指针离开了零位。这是第一场胜利,但是铁、铅、锰、碳、磷的化
合物却没有指针的任何变化。于是居里夫人又开始回到铀的化合物的研究,她发现有两种
含铀矿物沥青铀矿和铜铀云母在电路里所引起的电流比铀本身要强烈的多!怎么会有这样
的事呢?会不会矿物里隐藏着一种不为人知的元素,它能发出更强的射线?为了检验,玛
丽居里决定用人工方法来制造铜铀云母,将其和天然的矿物进行比较。从成分看,她的人
造矿物和天然的没有一点不同,其中的含铀量同天然的铜铀云母含铀量完全相等,但是测
出人造矿物发射出的射线大约弱到天然的18%,这说明在天然的铜铀云母和沥青铀矿中的
确存在着一种活泼的杂质,它含有人类未知的一种元素。
由此,居里夫妇开始了寻找该神秘元素的艰辛历程,追寻这种难以捉摸的东西就像顽
强的猎人在无边的森林里追踪珍奇的野兽一样,充满了挑战,当然也充满了只有他们才能
体会的乐趣。猎人在森林里有指南针给他们指明方向,而居里夫妇却只知道一点:这种未
知物质能够发射极强的射线,这是他们唯一的线索。这个追寻的过程充满了困难,也充满
了他们未曾预料到的危险(放射性对人体的巨大的伤害)。他们把矿石溶解在酸里,再往
酸里通入硫化氢,矿物里原有的铅,以及铜、砷、铋形成了沉淀,而铀、钍、钡和沥青铀
矿留在了溶液里。那么未知物质是在沉淀还是在溶液里呢?居里夫妇把沉淀和溶液一一放
到电容器的金属片上试验,发现沉淀的放射性更强,于是继续在沉淀中寻找该元素。在进
行了一系列除去杂质的实验后,剩下来的一部分物质发出的射线强度是铀的400倍。这部
分物质包含了铋和少到极点的未知物质——它含有元素钋。
此时居里夫妇所掌握的还不是纯净的元素,要将其提纯出来真的很难。因为钋的天然
丰度极低,一吨铀矿石中只含有约0.1毫克的钋,钋在地壳中的含量约为百万亿分之一,
而且它的半衰期很短(最稳定的同位素210Po,半衰期也只有138.18天)。实际上210Po是将
210Bi在中子反应器中用中子辐照制得的。该反应必须使用极纯的Bi以防止不希望发生的
核副应,这会污染制得的210Po。从金属铋经过分级真空蒸馏可以直接得到一毫克量计的
钋。另一方法是用电化学置换,自发沉积在电正性较低的金属如Ag上。钋能自发电镀是大
多数α放射性核素所不具备的,故常用这一特性来浓集和纯化钋。鉴于强烈的放射性造成
的辐射损伤,溶液方法如萃取是不太常用的。
钋是银白色类金属,质软,能在黑暗中发光;熔点254°C,沸点962°C,密度9.4克/厘米
3。钋在高温下容易挥发,在空气或氧气中会慢慢氧化。它的化学性质与碲和铋相似
,同属于氧(硫)族元素,可以与氧反应,易与酸进行反应;能与氢或碱金属形成钋化物,
但是钋的氢化物和氧化物特别不稳定,痕量存在。钋是典型的两性金属,最稳定的价态是
正四价。四价钋离子生成络合物的能力很强,可以形成多种无机和有机络合物。钋共有2
7种放射性同位素,即192Po-218Po,其中钋-192,钋-193尚未确定。除钋210、211、212
、214、215、216、218外,其余都是通过人工核反应合成的。 他们的半衰期各不相同。
钋的所有用途都依赖于它的放射性:它是一种几乎纯粹的α-发射体(Eα5.30MeV),而其
γ射线的活度仅为0.0011%,因为半衰期短,要承受应释放的巨大能量达每克金属140W;
结果引起钋及其化合物明显地自加热现象。因此钋可用做便携式轻质量的热源,可用于航
天卫星或月球站上作为自发并可靠的热电源,因为不许用任何转动部件。除此之外,钋和
铍组合可用做中子源,也可用它来消除静电。
钋-210属于极毒性核素,它容易通过核反冲作用而形成放射性气溶胶,污染环境和空气,
甚至能透过皮肤而进入人体,因此必须密封保存。钋的α射线能使有机物质分解脱水,引
发有机体一系列严重的生物效应。钋是放射性元素中最容易形成胶体的一种元素,它在体
内水解生成的胶粒极易牢固的吸附在蛋白质上,能与血浆结合成不易扩散的化合物,对人
体的危害很大。钋-210进入人体后,能长期滞留于骨、肺、肾和肝中,其远期辐射效应会
引起肿瘤。急性钋中毒与外照射急性放射病的症状基本相似,到晚期突出的症状是肾萎缩
和肾硬化。钋-210盐类的放射性很强,可使其盐溶液发生辐射分解,不断产生过氧化氢和
臭氧等气体,并放出大量的热。当钋-210的浓度较大时,由于辐射气体所产生的气压不断
增加,甚至引起盛放钋盐溶液的容器爆炸。
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