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Polônio (Po)

De número atômico 84, o polônio (Po) é um dos elementos químicos descobertos pelo casal Marie Curie e Pierre Curie. Ele é extremamente radioativo e letal.

Pessoa segurando um bloco com o símbolo, o número atômico e a massa atômica do polônio (Po).
O polônio é um elemento químico extremamente radioativo.
Crédito da Imagem: Shutterstock.com
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O polônio (Po) é um elemento químico conhecido por sua imensa radioatividade. Está no grupo dos calcogênios, sendo considerado um metal com propriedades físicas semelhantes ao estanho e ao chumbo e quimicamente semelhante aos calcogênios telúrio e selênio. É um elemento cuja química em solução aquosa é pouco conhecida e de difícil estudo, mas é sabido que pode apresentar os estados de oxidação −2, +2 e +4 em solução, sendo o estado +4 o mais estável.

O polônio é encontrado, majoritariamente, em minérios de urânio, e sua produção pode ser feita via irradiação de bismuto por nêutrons, em um processo no qual algumas miligramas do metal são produzidas. A reciclagem de polônio a partir de seus compostos também é realizada. Os usos do polônio são muito estritos, mas ele pode ser usado como fonte de calor e na geração de energia termelétrica. É um elemento muito tóxico, de modo que poucas microgramas podem ser fatal para um ser humano.

Leia também: Enxofre — detalhes sobre outro elemento químico localizado no grupo dos calcogênios

Tópicos deste artigo

Resumo sobre o polônio

  • O polônio é o elemento químico de número atômico 84 da Tabela Periódica, localizado no grupo dos calcogênios.

  • É um metal macio, de coloração prateada, com propriedades físicas semelhantes ao estanho e ao chumbo, além de ser quimicamente semelhante ao telúrio e ao selênio.

  • Em solução aquosa, seus estudos são limitados, mas é sabido que a forma +4 é a mais estável.

  • O polônio é obtido a partir de minérios de urânio e é produzido por irradiação de bismuto por nêutrons.

  • Tem aplicação restrita, mas pode ser usado como fonte de calor e como gerador de energia termelétrica.

  • É muito tóxico, e poucos microgramas são suficientes para matar um ser humano.

  • Foi descoberto em 1898 pelo casal Marie Curie e Pierre Curie.

Propriedades do polônio

  • Símbolo: Po.

  • Número atômico: 84.

  • Massa atômica: 209 u.m.a.

  • Ponto de fusão: 254 °C.

  • Ponto de ebulição: 962 °C.

  • Eletronegatividade: 2,0.

  • Densidade: 9,196 g.cm−3 (conformação α).

  • Distribuição eletrônica: [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p4.

  • Série química: metais; elementos representativos; calcogênios; elementos radioativos.

Características do polônio

De símbolo Po, o polônio é um elemento químico de caráter metálico, cujas propriedades físicas remetem ao chumbo (Pb) e ao bismuto (Bi), enquanto, quimicamente, é mais semelhante aos calcogênios prévios, o selênio (Se) e o telúrio (Te).

O metal polônio é precipitado quando compostos de polônio são tratados com amônia líquida anidra ou amônia aquosa concentrada e com aminas alifáticas primárias ou secundárias. Quando preparado dessa forma, o metal é obtido como um pó cinza escuro, em que o metal sublimado a vácuo possui uma aparência de prata brilhosa.

Os estados de oxidação −2, +2 e +4 são os mais conhecidos para esse elemento, sendo bem caracterizados a partir dos hidretos de polônio (PoH2), dos haletos de polônio (PoCl2, por exemplo) e do dióxido de polônio (PoO2). Há evidências da possibilidade do hexafluoreto de polônio, PoF6, em que ele atinge o estado de oxidação +6, porém, tal composto ainda não foi sintetizado.

O polônio metálico rapidamente se dissolve em ácido clorídico 2 mol.L−1, produzindo, inicialmente, uma solução rosa-pálido que se acredita conter os íons Po2+. Essa solução gradativamente se torna amarela e, após evaporação, cristaliza o tetracloreto de polônio (PoCl4). O metal reage vigorosamente com ácido nítrico concentrado, produzindo uma solução amarelada, a qual se torna incolor com a diluição. É possível que a solução amarela possua o nitrato de polônio tetravalente.

O polônio tetravalente, Po4+, é a forma mais estável em solução aquosa e dá origem à principal propriedade química do elemento: sua tendência de ser hidrolisado e de formar, assim, partículas coloidais de Po(OH)4, de forma análoga à boa parte dos demais elementos tetravalentes.

O polônio, quando em solução, pode ser precipitado com sulfetos, algo que foi aproveitado pelos Curie para isolar o elemento, embora também seja possível precipitá-lo com cloreto de estanho.

Mesmo assim, pouco ainda é sabido acerca da química do polônio, principalmente, em solução aquosa. Um dos motivos se dá pelo fato de o polônio ser um intenso emissor de partículas alfa, cuja energia é suficiente para decompor a água, dificultando a compreensão de reações químicas em meio aquoso.

O polônio possui sete isótopos naturais, os quais são oriundos dos decaimentos de 238U (218Po, 214Po e 210Po), 232Th (216Po, 212Po) e 235U (215Po e 211Po). Destes, o que apresenta maior conhecimento e utilização é o 210Po, com uma meia-vida de cerca de 138 dias. Um miligrama de 210Po emite a mesma quantidade de partículas alfa de 5 gramas de rádio (Ra). A energia liberada é tão grande (140 W/g) que uma cápsula contendo cerca de 0,5 grama desse elemento é capaz de atingir temperaturas acima dos 500 °C. Além dos sete isótopos naturais, são conhecidos outros 35 isótopos sintéticos do polônio.

Onde o polônio é encontrado?

Amostra de pechblenda, um minério de urânio de onde é possível extrair polônio.
Amostra de pechblenda, um minério de urânio de onde é possível extrair polônio.

Minérios ricos em urânio (U) costumam apresentar cerca de 100 μg de 210Po para cada tonelada. Outros minérios que possam conter urânio, por conseguinte, apresentarão um certo teor de polônio, mas, obviamente, com menor quantidade do que em minérios de urânio.

Minérios de metais terras raras, como é o caso da monazita, possuem teores de tório (Th) e urânio e, por isso, também apresentarão teores de polônio.

Obtenção do polônio

A principal forma de obtenção do polônio se dá pela irradiação de bismuto por nêutrons, conforme mostra o processo nuclear a seguir:

\({}^{209}_{83}\ Bi + {}^{1}_{0}\ n \rightarrow {}^{210}_{83} Bi \rightarrow {}^{210}_{84} Po + {}^{0}_{-1}\beta \)

O rendimento, entretanto, é muito baixo, sendo esperada uma massa de polônio na faixa de poucas gramas, geralmente miligramas.

A separação do polônio é que, em geral, costuma ser complicada. Extração por solvente e troca iônica são técnicas que não são adequadas dado ao dano radioativo causado pelo polônio nessas quantidades. Contudo, são úteis para separação de traços de polônio.

As primeiras técnicas envolveram deposição eletrolítica sobre um metal menos nobre, em geral prata (Ag), aproveitando-se da volatilidade do polônio para separação posterior. Uma mistura de bismuto irradiado fundido com hidróxido de sódio fundido sob atmosfera inerte (nitrogênio ou argônio) apresenta melhores resultados, com uma recuperação que supera os 97% de polônio. Posteriormente, a dissolução do hidróxido de sódio enriquecido com polônio em ácido nítrico permite a recuperação do polônio, com subsequente precipitação usando dióxido de manganês e, então, eletrodeposição em platina. Sob baixa presssão, o polônio sublima da superfície da platina.

A produção de polônio metálico também pode ser feita a partir de seus compostos. A decomposição térmica do sulfeto de polônio é possível, assim como a redução de polônio em solução pela ação de agentes redutores, como hidrazina, Sn2+, Ti3+ e ditionita de sódio.

Aplicações do polônio

As aplicações do polônio são bem restritas. Ele pode ser usado como gerador termelétrico e como fonte de calor para satélites e sondas lunares, uma vez que poucas gramas do elemento atingem altas temperaturas durante a emissão alfa.

Os outros usos são mais tecnológicos, como um elemento importante para estudo das emissões alfa e para calibração de detectores de radiação.

Veja também: Urânio — elemento químico muito usado na geração de energia devido à sua propriedade radioativa

Precauções com o polônio

O polônio é cerca de oito vezes mais tóxico que o cianeto de hidrogênio (gás cianídrico). Contudo, o polônio só é um elemento perigoso se for ingerido ou inalado, já que a exposição externa não representa grande perigo, uma vez que o polônio é um emissor de partículas alfa, que não conseguem penetrar nos tecidos humanos.

Os efeitos causados pelo 210Po são muito semelhantes às de radiação aguda. Os sintomas são síndrome na medula óssea, síndrome gastrointestinal e síndrome do sistema nervoso central. A dose letal de polônio foi estipulada em 6 a 15 ng (nanograma) para cada quilograma de massa corporal, logo, para um ser humano de 80 kg, a dose letal é de, aproximadamente, 1 μg (micrograma).

Casos famosos por intoxicação de polônio são documentados. O mais famoso ocorreu no ano de 2006, quando o ex-espião russo Alexander Litvinenko foi intoxicado com polônio em um restaurante em Londres, Inglaterra, morrendo poucos dias depois.

História do polônio

Fotografia do casal Marie Curie e Pierre Curie, que descobriu o polônio em 1898.
Fotografia do casal Marie Curie e Pierre Curie, que descobriu o polônio em 1898.

A descoberta do polônio se dá no ano de 1898, pelo casal Marie Curie e Pierre Curie, após perceber que a radioatividade da pechblenda era cinco vezes maior que a esperada, de acordo com a quantidade de urânio presente.

Diversos testes foram realizados, e uma substância intesamente radioativa foi precipitada de uma solução de ácido clorídrico junto ao sulfeto de bismuto. Experimentos posteriores indicaram a presença de um novo elemento, o qual recebeu o nome de polônio, em homenagem à terra natal de Marie Curie, a Polônia.

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A descoberta levou a uma controvérsia no campo da radioquímica. Alguns cientistas alemães, entre eles Willy Marckwald e Friedrich Giesel, acreditavam que o “novo” elemento não passava de “bismuto ativado por indução”. Tudo foi resolvido em 1910, quando Marie Curie e André-Louis Debierne identificaram 0,1 mg de polônio em 2 mg de um resíduo de sulfeto. Em 1911, Marie Curie ganhou o Prêmio Nobel de Química pela descoberta dos elementos rádio e polônio, tornando-se a primeira pessoa na história a receber dois prêmios Nobel.

Fontes

ANSOBORLO, E. Poisonous polonium. Nature Chemistry. v. 6, n. 454, abr. 2014.

BAGNALL, K. W. The Chemistry of Polonium. Radiochimica Acta. 32, p. 153-161, 1983.

BROWN, S. A.; BROWN, P. L. The Aqueous Chemistry of Polonium and the Practical Application of Its Thermochemistry. 1. Ed. Elsevier: 2020.

HAYNES, W. M. (ed.) CRC Handbook of Chemistry and Physics. 95a ed. CRC Press: 2014.

HOUSECROFT, C. E.; SHARPE, A. G. Inorganic Chemistry. 2. ed. Pearson Education Limited: Londres, 2005.

ZINGARO, R. A. Polonium: Inorganic Chemistry. In: Encyclopedia of Inorganic Chemistry. 2. ed. Wiley: Nova Jersey, 2005.

Escritor do artigo
Escrito por: Stéfano Araújo Novais Stéfano Araújo Novais, além de pai da Celina, é também professor de Química da rede privada de ensino do Rio de Janeiro. É bacharel em Química Industrial pela Universidade Federal Fluminense (UFF) e mestre em Química pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

NOVAIS, Stéfano Araújo. "Polônio (Po)"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/polonio-po.htm. Acesso em 15 de julho de 2024.

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