Polonium
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Histoire

C'est le premier élément découvert par Pierre et Marie Curie en 1898 dans leurs recherches sur la radioactivité de la pechblende. Ce n'est que plus tard qu'ils découvrirent le radium. Le mot polonium a été ainsi choisi en hommage aux origines polonaises de Marie Skłodowska-Curie.

Utilisations

  • Source alpha,
  • Source de neutrons, en mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de...) avec le béryllium : ce dernier émet un neutron (Le neutron est une particule subatomique. Comme son nom l'indique, le neutron est neutre et n'a donc pas de charge électrique (ni positive, ni négative). Les neutrons, avec les protons, sont les constituants du noyau de...) lors de l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie électronique. Le photon est détruit lors...) d'une particule alpha, produite par le 210Po. Ce système est utilisé comme source primaire au démarrage des réacteurs nucléaires, comme détonateur (Le détonateur est un élément de la chaîne explosive dont le rôle consiste à produire, au départ d'un courant...) dans les premières bombes nucléaires ou dans le domaine spatial comme source d’énergie pour les satellites (Satellite peut faire référence à :).
  • Poison : c'est avec cette substance qu'aurait été empoisonné l'ancien espion russe, Alexandre Litvinenko. Le coût de la dose de polonium-210 qui l'aurait tué est estimé à 25 millions de dollars US (Berliner Zeitung). La quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la...) de polonium (Le polonium est un élément chimique de symbole Po et de numéro atomique 84. C'est un métalloïde dont l'isotope 210Po est présent naturellement à l'état de traces dans les minerais d'uranium.) 210 qui lui aurait été « administrée » était probablement très élevée - puisqu’elle a conduit à son décès en 3 semaines. En utilisant des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) toxicologiques sur les animaux de laboratoire, on peut imaginer qu’il s’agissait de quelques microgrammes de polonium 210.

L’activité d’un microgramme est d’environ 166 millions de becquerels. Dans ces conditions, la moindre sécrétion corporelle (salive sur un verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus...), transpiration sur un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est...) touché, un siège où il s’est assis, etc.) a pu conduire au dépôt sur ces objets d’une quantité non négligeable de polonium 210 (plusieurs centaines de becquerels, voire bien plus).

Propriétés physiques

Le polonium est un métalloïde à température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance...) basse et relativement volatil : à 50 ºC, un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents...) de polonium perd la moitié de sa masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse...) en 45 heures, et finirait par se sublimer entièrement même à température ambiante.

C’est un émetteur de rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) alpha. Le 210Po a une période radioactive (La demi-vie est le temps mis par une substance (médicament, noyau radioactif, ou autres) pour perdre la moitié de son activité pharmacologique, physiologique ou radioactive. En particulier, la demi-vie est le temps nécessaire...) de 138 jours et 9 heures.

Il est généré par la suite de désintégrations qui, partant de l'uranium (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un élément naturel assez fréquent : plus abondant...) 238 et passant, entre autres, par le radium 226, le radon 222 et le plomb 210, aboutissent au polonium 210 puis se terminent par le plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du latin plumbum.) 206 stable.

Chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) de désintégration :

238U α234Th β234Pa β234U α230Th α226Ra α222Rn α218Po α214Pb β214Bi β214Po α210Pb β210Bi β210Po α206Pb (stable)

Il se désintègre en émettant des particules alpha dont l’énergie typique est de 5,3 MeV. Pour comparaison, l’énergie transportée par les rayons du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une...) (domaine visible) n’est que de l’ordre de quelques électrons volts (eV). Ces particules alpha sont des rayonnements ionisants de forte énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) capables de générer des dégâts importants lors de leurs interactions avec la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière...) vivante (cellules, ADN). L’exposition aux rayonnements ionisants augmente les risques de cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle manière...), d’anomalies génétiques, et pourrait avoir de nombreuses conséquences sanitaires autres que les cancers. Le polonium 210 présente une très forte activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) spécifique, de 166 TBq/g. Un seul gramme (Le gramme est une unité de masse du Système international (l'unité de base est le kilogramme) et du système CGS. L'abréviation du gramme est g.) de 210Po pur est donc le siège de 1,66×1014 désintégrations par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure d'angle plan. ...), et émet donc autant de particules α que 4,5 grammes de radium (Le radium est un élément chimique de symbole Ra et de numéro atomique 88.) 226 ou 13,5 tonnes d’uranium 238.

Élément radioactif naturellement présent dans l’environnement et la chaîne alimentaire (Une chaîne alimentaire est une suite d'êtres vivants dans laquelle chacun mange celui qui le précède. Le premier maillon d'une chaîne est très souvent un végétal chlorophyllien. Dans les mers et océans, le phytoplancton assure ce rôle....), le polonium 210 est présent en quantité infinitésimale (en masse) dans l’écorce terrestre. Mais compte tenu de sa très forte radioactivité (La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie Curie pour le thorium,...), les résultats exprimés en becquerels par kilogramme (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse dans le Système international d’unités (SI).) de sol ne sont pas négligeables.

La radioactivité du polonium 210 est tellement élevée qu’il dégage une importante chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) (140 watts par gramme). Ainsi, selon l'Argonne National Laboratory aux USA, la température d’une capsule contenant environ un demi-gramme de polonium 210 peut dépasser 500 °C. Cette propriété a été utilisée pour développer des générateurs thermo-électriques légers utilisés par exemple dans le domaine spatial comme source d’énergie pour les satellites.

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