POLONIUM

Le polonium (symbole Po, numéro atomique 84) est un élément radioactif découvert par Pierre et Marie Curie, en 1898, dans la pechblende de Joachimsthal (aujourd’hui Jáchymov, en République tchèque). Ayant observé que la radioactivité des minerais d'uranium était supérieure à celle que l'on pouvait attendre d'après leur teneur, ils entreprirent des traitements chimiques sur la pechblende pour isoler les éléments inconnus, qui devaient être très radioactifs et présents seulement en quantités infimes. Très rapidement, ils constatèrent qu'une fraction de l'activité se concentrait dans les sulfures précipités en milieu acide et purent établir l'existence d'un nouvel élément, homologue du tellure, auquel ils donnèrent le nom de polonium, la Pologne étant la patrie d'origine de Marie Curie. Ce métal est le premier élément découvert par des méthodes radiochimiques.

Marie et Pierre Curie

Dans leur laboratoire, en 1902, la physicienne française d'origine polonaise Marie Curie (1867-1934) et son mari, le physicien français Pierre Curie (1859-1906). 

Crédits : Hulton Archive/ Getty Images

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Émetteur α pratiquement pur, le polonium a de nombreuses applications. Il a été utilisé comme source de rayonnement α par Irène et Frédéric Joliot-Curie dans les expériences qui ont conduit à la découverte de la radioactivité artificielle en 1934. Associé au béryllium, il constitue une source de neutrons produits par la réaction nucléaire :

Les propriétés ionisantes de son rayonnement α sont mises à profit pour éliminer les charges électrostatiques qu'acquièrent les isolants, pour fabriquer des sondes utilisées dans les mesures de potentiels d'interface. Enfin, la chaleur dégagée par sa désintégration peut être transformée en électricité à basse tension.

Le polonium doit être manipulé avec beaucoup de précaution car il exerce sur l'organisme une action très toxique par son rayonnement α. Ingéré ou inhalé, il se fixe sur la rate, les reins, le foie et dans les cellules du sang. La dose maximale de tolérance de ²¹⁰Po dans le corps est de 4,5 × 10^—12 g (qui a une activité de 747 Bq, soit 0,02 microcurie).

Isotopes

L'isotope découvert par Pierre et Marie Curie est celui de masse 210 qui appartient à la famille radioactive naturelle uranium-radium. C'est le plus important ; on l’a nommé autrefois radium F (RaF). Il se désintègre avec une demi-vie de 138,376 j par émission α en se transformant en plomb 206 (autrefois nommé radium G) stable. Les particules α émises ont une énergie de 5,3 MeV, ce qui correspond à un parcours de 3,87 centimètres dans l'air à 15 ⁰C et à la pression normale, de 22 μm dans l'aluminium et d'environ 27 μm dans la gélatine des plaques photographiques. Le nombre de paires d'ions créées dans l'air le long du parcours de chaque particule est égal à 152 000. Le rayonnement α de ²¹⁰Po est accompagné d'un rayonnement γ de très faible intensité (1,25 quantum de 0,8 MeV pour 10⁵ désintégrations).

Un curie (Ci) de ²¹⁰Po (3,7 × 10¹⁰ désintégrations . s^—1) correspond à 222,2 μg d'élément. Le débit de chaleur équivalent est de 113,865 joules par heure, soit 0,032 watt. Marie Curie et André Debierne ont effectué une détermination directe du nombre d'Avogadro en mesurant le volume d'hélium correspondant à un nombre connu de particules α (noyau de l'atome d'hélium) émises par une source de ²¹⁰Po.

Trente-trois isotopes, de ¹⁸⁸Po à ²²⁰Po, ont été identifiés et tous sont radioactifs. Parmi ces isotopes, sept existent dans la nature comme produits de filiation du thorium ou de l'uranium : ²¹⁰Po, ²¹¹Po, ²¹²Po, ²¹⁴Po, ²¹⁵Po, ²¹⁶Po et ²¹⁸Po.

Polonium : isotopes naturels

Isotopes naturels du polonium. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Les autres isotopes ont été synthétisés essentiellement en bombardant du bismuth ou du plomb par des neutrons ou des hélions accélérés, ou encore par réactions d'ions lourds sur des cibles plus légères :

La première production artificielle de polonium a été réalisée en 1936 par Livingood, en irradiant du bismuth avec des deutons d'une énergie de 5,4 MeV :

Les demi-vies de ²⁰⁸Po, 2,898 ans, et de ²⁰⁹Po, 102 ans, sont les plus longues. Les isotopes 191, 193, 195, 197, 199, 201, 203, 205, 207, 211, 212, 213 et 214 ont des isomères.

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