Polonium

Polonium
Bismuth ← Polonium → Astate Te     84 Po                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               ↑ Po ↓ Uuh Table complète • Table étendue
Informations générales
Nom, Symbole, Numéro	Polonium, Po, 84
Série chimique	métalloïdes
Groupe, Période, Bloc	16 (VIA), 6, p
Masse volumique	9,20 g·cm-3 [1]
Dureté
Couleur	Argenté
N° CAS	7440-08-6
N° EINECS
Propriétés atomiques
Masse atomique	[209 u]
Rayon atomique (calc)	190 pm (135 pm)
Rayon de covalence	1,40 ± 0,04 Å [2]
Rayon de van der Waals
Configuration électronique	[Xe]4f14 5d10 6s2 6p4
Électrons par niveau d'énergie	2, 8, 18, 32, 18, 6
État(s) d'oxydation	4, 2
Oxyde	amphotère
Structure cristalline	Cubique
Propriétés physiques
État ordinaire	solide
Température de fusion	254 °C [1]
Température d'ébullition	962 °C [1]
Énergie de fusion	60,1 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation
Température critique
Pression critique
Point triple
Volume molaire	22,97×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur	0,0176 Pa à 527 K
Vitesse du son
Divers
Électronégativité (Pauling)	2,0
Chaleur massique
Conductivité électrique	2,19×106 S·m-1
Conductivité thermique	20 W·m-1·K-1
1re Énergie d'ionisation	8,414 eV [3]
2e Énergie d'ionisation
3e Énergie d'ionisation
4e Énergie d'ionisation
5e Énergie d'ionisation
6e Énergie d'ionisation
7e Énergie d'ionisation
8e Énergie d'ionisation
9e Énergie d'ionisation
10e Énergie d'ionisation
11e Énergie d'ionisation
12e Énergie d'ionisation
13e Énergie d'ionisation
14e Énergie d'ionisation
15e Énergie d'ionisation
16e Énergie d'ionisation
17e Énergie d'ionisation
18e Énergie d'ionisation
19e Énergie d'ionisation
20e Énergie d'ionisation
21e Énergie d'ionisation
22e Énergie d'ionisation
23e Énergie d'ionisation
24e Énergie d'ionisation
25e Énergie d'ionisation
26e Énergie d'ionisation
27e Énergie d'ionisation
28e Énergie d'ionisation
29e Énergie d'ionisation
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD MeV 208Po {syn.} 2,898 a α ε, β+ 5,215 1,401 204Pb 208Bi 209Po {syn.} 103 a α ε, β+ 4,979 1,893 205Pb 209Bi 210Po 100 % 138,376 j α 5,407 206Pb
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

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.

[modifier] 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.

[modifier] Propriétés physiques

Le polonium est un métalloïde à température de fusion basse et relativement volatil : à 50 ºC, un échantillon de polonium perd la moitié de sa masse en 45 heures, et finirait par se sublimer entièrement même à température ambiante.

C’est un émetteur de rayonnement alpha. Le ²¹⁰Po a une période radioactive de 138 jours et 9 heures.

Il est généré par la suite de désintégrations qui, partant de l'uranium 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 206 stable.

Chaîne de désintégration :

²³⁸U ^α→ ²³⁴Th ^β→ ²³⁴Pa ^β→ ²³⁴U ^α→ ²³⁰Th ^α→ ²²⁶Ra ^α→ ²²²Rn ^α→ ²¹⁸Po ^α→ ²¹⁴Pb ^β→ ²¹⁴Bi ^β→ ²¹⁴Po ^α→ ²¹⁰Pb ^β→ ²¹⁰Bi ^β→ ²¹⁰Po ^α→ ²⁰⁶Pb (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 (domaine visible) n’est que de l’ordre de quelques électrons volts (eV). Ces particules alpha sont des rayonnements ionisants de forte énergie capables de générer des dégâts importants lors de leurs interactions avec la matière vivante (cellules, ADN). L’exposition aux rayonnements ionisants augmente les risques de cancer, d’anomalies génétiques, et pourrait avoir de nombreuses conséquences sanitaires autres que les cancers. Le polonium 210 présente une très forte activité spécifique, de 166 TBq/g.^[4] Un seul gramme de ²¹⁰Po pur est donc le siège de 1,66×10¹⁴ désintégrations par seconde, et émet donc autant de particules α que 4,5 grammes de radium 226 ou 13,5 tonnes d’uranium 238.

Élément radioactif naturellement présent dans l’environnement et la chaîne alimentaire, le polonium 210 est présent en quantité infinitésimale (en masse) dans l’écorce terrestre. Mais compte tenu de sa très forte radioactivité, les résultats exprimés en becquerels par kilogramme de sol ne sont pas négligeables.

La radioactivité du polonium 210 est tellement élevée qu’il dégage une importante 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.

[modifier] Utilisations

• Source alpha,
• Source de neutrons, en mélange avec le béryllium : ce dernier émet un neutron lors de l'absorption d'une particule alpha, produite par le ²¹⁰Po. Ce système est utilisé comme source primaire au démarrage des réacteurs nucléaires, comme détonateur dans les premières bombes nucléaires^[5] ou dans le domaine spatial comme source d’énergie pour les satellites.

• 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 de polonium 210 qui lui aurait été « administrée » était probablement très élevée - puisqu’elle a conduit à son décès en 3 semaines. En utilisant des données 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, transpiration sur un objet 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).

[modifier] Précautions

Le polonium est un élément hautement radioactif et toxique. Même pour de faibles quantités (quelques microgrammes), la manipulation de ²¹⁰Po est très dangereuse et nécessite un équipement spécial et des procédures strictes. Absorbé dans les tissus, il provoque des dommages directs par émission de particules alpha. L'absorption de 1 à 10 microgrammes est suffisante pour provoquer la mort.

L’activité maximale admissible pour du polonium ingéré est seulement de 1 100 becquerel, soit l’équivalent à 6,6×10^-12 gramme. À masse identique, le polonium est environ 10⁶ fois plus toxique que le cyanure de sodium ou le cyanure de potassium.

[modifier] Présence dans le tabac

Du fait de l’utilisation d’engrais à base d'apatites, le tabac contient du ²¹⁰Po. La fumée inhalée par les fumeurs contient une proportion infime (de l'ordre de moins d'un micro Sv) mais déjà dangereuse de polonium.^[6]. On estime qu'1% des cancers du poumon aux États-Unis sont causés par le polonium-210^[7]

A la suite de la découverte du polonium dans la fumée de cigarettes au début des années 1960,^[8],[9] les grands fabricants américains se sont penchés sur des méthodes susceptibles de réduire les quantités présentes, allant dans le cas de Philip Morris jusqu'à développer le premier laboratoire capable de mesurer de façon fiable les doses libérées. En dépit de résultats internes favorables indiquant que la présence de polonium était deux à trois fois inférieure aux premières estimations,^[10] la décision fut prise par les avocats de la compagnie de ne pas publier cette information, le risque en termes de relations publiques et de procès étant perçu comme très supérieur aux bénéfices d'une telle annonce.^[11] En outre, les diverses tentatives menées par les compagnies pour diminuer la présence du polonium dans les plants se révélaient insatisfaisantes.^{[12],[13],[14]} Communiquer sur ce sujet risquait, selon ces responsables, de "réveiller un géant endormi" en générant une nouvelle controverse.^[15],[14]

[modifier] Annexes

[modifier] Sources et bibilographie

• [pdf] Bruno Chareyron, Note CRIIRAD N°06-92 / Polonium 210 / Affaire Litvi nenko, CRIIRAD, Valence, décembre 2006.

[modifier] Notes et références de l'article

[modifier] Liens et documents externes

• Dossier Polonium 210 de la CRIIRAD.