El poloni és l'element químic de símbol Po i nombre atòmic 84. Està situat al grup 16 de la taula periòdica, grup dels calcògens, i al període 6è. Es tracta d'un metall rar i molt radioactiu sense isòtops estables. Químicament, és comparable al seleni i el tel·luri, tot i que el seu caràcter metàl·lic el fa similar als tres elements que el precedeixen en la taula periòdica: el tal·li, el plom i el bismut. El curt període de semidesintegració dels seus isòtops fa que la seva presència en la natura es limiti a traces minúscules de l'efímer poloni 210 (que té un període de semidesintegració de 138 dies) en mineral d'urani com a penúltim descendent de l'urani 238 natural. Els isòtops que tenen un període de semidesintegració una mica més llarg costen molt més de sintetitzar.
Fou descobert el 1898 per Pierre i Marie Curie a la pechblenda de Jáchymov, una varietat del mineral uraninita. És present a la natura com a producte de la desintegració de l'urani i del tori. És molt tòxic i és un dels responsables del càncer de pulmó als fumadors. S'ha emprat per cometre assassinats. Degut a la seva toxicitat i inestabilitat, té poques aplicacions pràctiques, destacant-ne l'ús com a font de particules alfa i, combinat amb el beril·li, com a font de neutrons.
Història esquerra|miniatura|Marie Skłodowska Curie cap el 1900 El 1897 la física polonesa Marie Curie (1867-1934) decidí que la seva tesi doctoral seria una investigació sistemàtica dels misteriosos "rajos d'urani" que el físic francès Antoine H. Becquerel (1852-1908) acabava de descobrir el 1896. Tenia a la seva disposició una ajuda excel·lent: un electròmetre per a la mesura de corrents elèctrics febles, construït pel seu marit el físic Pierre Curie (1859-1906) i el seu germà i basat en l'efecte piezoelèctric. Poc després d'uns dies, Marie descobrí que el tori desprèn els mateixos rajos que l'urani. La següent idea de Marie fou estudiar els minerals de museus geològics que contenien urani i tori i trobà que l'uranitita era quatre a cinc vegades més activa del que estava era d'esperar per la quantitat d'urani. La seva hipòtesi fou que un nou element més actiu que l'urani estava present en petites quantitats al mineral. Pierre renuncià a la seva investigació i s'uní al projecte de Marie. Observaren que la forta activitat es produïa amb les fraccions que contenien bismut o bari. Quan Marie continuà l'anàlisi de les fraccions de bismut, trobà que cada vegada que aconseguia treure una quantitat de bismut, quedava un residu amb més activitat. A finals de juny de 1898, tenien una substància que era aproximadament 300 vegades més activa que l'urani. El juliol de 1898 publicaren un article informant del probable descobriment d'un nou element que suggeriren que s'anomenés «poloni» pel nom del país de Marie. En aquella època, Polònia no era un país independent i es trobava sota el domini de Rússia, Prússia i Àustria, i Marie tenia l'esperança que aquest nomenament li donaria notorietat. Fou en aquest treball que s'utilitzà el terme «radioactivitat» per primera vegada. esquerra|miniatura|Uraninita L'espectroscopista francès Eugène Demarçay (1852-1903) examinà l'espectre atòmic del suposat nou element, però no fou capaç de distingir cap línia característica. Uns anys més tard, el 1910, M. Curie i el químic francès André-Louis Debierne (1874-1949) aïllaren 2 mg d'un producte final de diverses tones de residus de mineral d'urani, que contenia aproximadament 0,1 mg de poloni. Un nou estudi espectroscòpic confirmà el descobriment. El 1911, M. Curie rebé el Premi Nobel de Química pel descobriment del poloni i del radi.
Una combinació de poloni i beril·li foren emprats en les primeres bombes atòmiques com a iniciadors de la fissió nuclear. El beril·li absorbeix les partícules alfa emeses pel poloni i, tot seguit, emet neutrons segons la reacció:
^9_4Be + ^4_2He -> ^12_6C + ^1_0n
Els neutrons són els que inicien la reacció en cadena de la fissió nuclear.
Estat natural i obtenció esquerra|miniatura|Cadena de desintegració de l'urani 238 on es formen 3 isòtops del poloni El poloni és un element natural molt rar. Se'l troba als minerals d'urani, les seves menes en contenen al voltant de 100 μg per cada tona de mineral, un 0,2 % de la quantitat de radi en els mateixos minerals. El fet que sigui present en aquests minerals es deu al fet que s'origina en totes les cadenes de desintegració (de l'actini o de l'urani 235, de l'urani 238 i del tori).
La presència de poloni 210 a l'atmosfera es deu principalment a la difusió de la desintegració del radó 222 des del terra. L'interval de concentracions d'activitat de poloni 210 a la troposfera és de 0,03−0,3 Bq/m³. El poloni també s'emet a l'atmosfera per activitats antropogèniques, com durant la calcinació de fosfats com a part de la producció del fòsfor o durant l'erupció volcànica com fou el cas de la del volcà Eyjafjallajökull el 2010.
A l'aigua potable de pous, l'activitat deguda al poloni 210 és de l'ordre de 7−50 mBq/L, mentre que a les aigües pluvials i marines, és de l'ordre de 1−100 mBq/L i 1−5 mBq/L, respectivament.
El poloni es pot preparar a partir d'hidròxid de poloni(IV), i d'altres composts de poloni, en dissoldre'l en amoníac líquid. Tanmateix no és econòmic extreure’l de minerals i s'obté bombardejant el bismut 209 amb neutrons per donar el bismut 210, que després decau formant poloni 210. Tot el poloni produït comercialment al món es fabrica a Rússia.
^209Bi + ^1n -> ^210Bi -> ^210Po + ^0e
Propietats miniatura|Poloni dipositat sobre una làmina de llautó Propietats físiques El poloni és un element del grup 16 de la taula periòdica, situat a la zona de transició entre els metalls i els no-metalls. És de color gris argentat. Cap dels seus isòtops és estable. Les seves propietats són més semblants al tal·li, plom i bismut, que el precedeixen en el mateix període de la taula periòdica, que al tel·luri ubicat al mateix grup just a damunt. La seva densitat és de 9,20 g/cm³, el seu punt de fusió 254 °C i el d'ebullició 962 °C. En estat sòlid s'han descrit dues formes al·lotròpiques, totes dues estables a temperatura ambient i amb característiques metàl·liques. El fet que la seva conductivitat elèctrica disminueixi a mesura que augmenta la temperatura situa el poloni més a prop dels metalls que dels no-metalls.
Propietats químiques La configuració electrònica és [Xe] 4f^14 6s^2 5d^10 6p^4, com correspon a un element del grup 16 de la taula periòdica. Per això cal esperar un comportament químic semblant al tel·luri i al seleni, situats per damunt d'ell. En els composts que s'han obtingut d'ell actua amb nombres d'oxidació -1, 0, +2, +4 i +6, essent el més estable el +4. El poloni crema a l'aire per formar l'òxid de poloni(IV) PoO2, sòlid:
Po + O2 -> PoO2
El poloni reacciona en condicions controlades amb els halògens clor, brom i iode per formar els respectius tetrahalurs de colors groc, vermell i negre, respectivament:
Po(s) + 2Cl2(g) -> PoCl4(s)Po(s) + 2Br2(g) -> PoBr4(s)Po(s) + 2I2(g) -> PoI4(s)
El poloni es dissol en àcid clorhídric concentrat, àcid sulfúric o àcid nítric concentrat, inicialment per formar solucions que contenen poloni(2+).
Una de les propietats químiques més importants des de la perspectiva biològica és la seva tendència, com altres elements tetravalents, per hidrolitzar-se i formar col·loides quan hi ha prou massa disponible (Ks (Po(OH)4) = 10−37). El producte de solubilitat del sufur és molt baix (Ks (PoS2) = 10−28,3) és important, i fou la propietat utilitzada pels Curies per aïllar-lo.
Isòtops
esquerra|miniatura|Cadena de desintegració del tori on es formen dos isòtops del poloni Hi ha set isòtops de poloni presents de manera natural al medi ambient, que són tots radioactius: ^210Po, ^214Po i ^218Po que es generen en la sèrie de desintegració de l'urani 238; ^212Po i ^216Po en la sèrie del tori; i ^211Po i ^215Po de la sèrie de desintegració de l'actini o de l'urani 235.
L'isòtop amb un temps de semidesintegració més llarg és el poloni 210, que el té de poc més de 138 dies, i que és prou llarg per a tenir un pes significatiu en molts processos ambientals. Es desintegra per emissió d'una partícula alfa originant plom 206, que és estable:
_84^210Po -> _82^206Pb + _2^4He
Tots els altres isòtops que es produeixen de manera natural tenen un període de semidesintegració de tres minuts o menys.
Per una altra banda es coneixen 35 isòtops més, que s'han obtingut de forma artificial, generalment per bombardeig de bismut. El més important és el ^209Po, amb un període de semidesintegració de 102 anys, que es desintegra també per emissió d'una partícula alfa i forma plom 205 estable:
_84^209Po -> _82^205Pb + _2^4He
Aplicacions miniatura|Antigues bugies i eliminador d'electricitat estàtica amb poloni radioactiu No hi ha gaires aplicacions del poloni. Potser la més important és el seu ús com a font de partícules alfa i, combinat amb el beril·li, de neutrons d'alta energia per a recerca.
_84^210Po -> _82^206Pb + \alpha^9_4Be + \alpha -> ^12_6C + ^1_0n
S'empra per a calibrar aparells de detecció de radiació i per eliminar l'electricitat estàtica en alguns processos industrials, com ara en el desplegament de paper, filferro o xapa metàl·lica en fàbriques.
El poloni pot servir de vegades en «raspalls» per a eliminar la pols de les pel·lícules fotogràfiques i en la fabricació de bugies que fan que els sistemes d'encesa dels automòbils siguin més eficients, sobretot a temperatures extremadament fredes. Es pot utilitzar com a font d'energia portàtil de baix nivell i, atès que el poloni és fissible, s'utilitza en armes nuclears i plantes nuclears.
Toxicitat miniatura|Diagrama energètic de la desintegració del poloni 210 en plom 206 El poloni és aproximadament 2,5 x 1011 vegades més tòxic que l'àcid cianhídric, i s'ha trobat en el tabac com a contaminant. El poloni 210 emet partícules alfa amb l'energia 5,3 MeV. Té una activitat gamma molt petita amb quàntums d'energia 0,803 MeV amb una emissió per cada 100 000 d'una d'alfa. El període de semidesintegració és de 138,4 dies i l'activitat específica de 166 TBq/g. La dosi absorbida per Bq és molt elevada, 2,5 x 107 Sv/Bq, només superada pel radi 226. Aquesta característica, l'activitat alfa dominant, juntament amb un període de semidesintegració relativament curt, fa que sigui una substància utilitzada per enverinar i per atacs terroristes.
Assassinats miniatura|Tomba d'Aleksandr Litvinenko al Highgate Cemetery, al nord de Londres