Polonio-210

El polonio-210 (²¹⁰Po, Po-210, históricamente radio F) es un isótopo de polonio. Sufre desintegración alfa al isótopo estable ²⁰⁶Pb, y posee una vida media de 138,376 días, el más largo de todos los isótopos de polonio naturales.^[1]​ Identificado por primera vez en 1898, y también marcando el descubrimiento del elemento polonio, se puede generar ²¹⁰Po en la cadena de desintegración del uranio-238 y radio-226. ²¹⁰Po es un contaminante prominente del medio ambiente, que afecta principalmente a los mariscos y al tabaco. También es extremadamente tóxico para los humanos como resultado de su intensa radiactividad.

En 1898, Marie y Pierre Curie descubrieron una sustancia fuertemente radiactiva en la uraninita y determinaron que era un elemento nuevo; Fue uno de los primeros elementos radioactivos descubiertos. Habiéndolo identificado como tal, llamaron al elemento polonio por el país de origen de Marie, Polonia. Willy Marckwald descubrió una actividad radioactiva similar en 1902 y lo llamó radio-telurio, y más o menos al mismo tiempo, Ernest Rutherford identificó la misma actividad en su análisis de la cadena de descomposición del uranio y lo llamó radio F (originalmente radio E). Para 1905, Rutherford concluyó que todas estas observaciones se debían a la misma sustancia, ²¹⁰Po. Otros descubrimientos y el concepto de isótopos, propuesto por primera vez en 1913 por Frederick Soddy, colocó firmemente a ²¹⁰Po como el penúltimo paso en la serie del uranio.^[2]​

En 1943, ²¹⁰Po fue estudiado como un posible iniciador de neutrones en armas nucleares, como parte del Proyecto Dayton. En décadas posteriores, la preocupación por la seguridad de los trabajadores que manejaban ²¹⁰Po llevó a estudios extensos sobre sus efectos en la salud.^[3]​

En la década de 1950, los científicos de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos en los Laboratorios Mound, Ohio, exploraron la posibilidad de usar ²¹⁰Po en generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) como fuente de calor para alimentar satélites. En 1958 se desarrolló una batería nuclear de 2,5 vatios con ²¹⁰Po. Sin embargo, se eligió el isótopo plutonio-238, ya que tiene una vida media más larga (87,7 años).^[4]​

El polonio-210 se usó para matar al disidente ruso y exoficial del FSB Alexander Litvinenko en 2006,^[5]​^[6]​ y se sospechó que era una posible causa de la muerte de Yasser Arafat, luego de la exhumación y el análisis de su cadáver en 2012-2013.^[7]​

El ²¹⁰Po es un emisor alfa que tiene una vida media de 138,376 días,^[1]​ se descompone directamente a isótopos estables de ²⁰⁶Pb. La mayoría de las veces, ²¹⁰Po decae solo por emisión de una partícula alfa, no por emisión de una partícula alfa y un rayo gamma; aproximadamente uno de cada 100 000 desintegraciones resulta en la emisión de un rayo gamma.^[8]​ Esta baja tasa de producción de rayos gamma hace que sea más difícil encontrar e identificar este isótopo. En lugar de la espectroscopía de rayos gamma, la espectroscopía alfa es el mejor método para medir este isótopo.

Debido a su vida media mucho más corta, un miligramo de ²¹⁰Po emite tantas partículas alfa por segundo como 5 gramos de ²²⁶Ra.^[9]​ Unos pocos curios de ²¹⁰Po emiten un brillo azul causado por la excitación del aire circundante.

²¹⁰Po ocurre en cantidades diminutas en la naturaleza, donde es el penúltimo isótopo en la cadena de descomposición de la serie del uranio. Se genera a través de la desintegración beta de ²¹⁰Pb y ²¹⁰Bi.

El proceso S se termina en la descomposición de ²¹⁰Po, ya que el flujo de neutrones es insuficiente para conducir a más capturas neutrónicas en la corta vida útil de ²¹⁰Po. En cambio, ²¹⁰Po decae a ²⁰⁶Pb mediante desintegración alfa, que luego captura más neutrones para convertirse en ²¹⁰Po y repetir el ciclo, consumiendo así los neutrones restantes. Esto da como resultado una acumulación de plomo y bismuto, y asegura que los elementos más pesados como el torio y el uranio solo se produzcan en procesos R.^[10]​

Aunque ²¹⁰Po se produce en pequeñas cantidades en la naturaleza, no es lo suficientemente abundante (0,1 ppb) para que la extracción del mineral de uranio sea factible. En cambio, la mayoría de ²¹⁰Po se produce sintéticamente, a través del bombardeo de neutrones de ²⁰⁹Bi en un ciclotrón. Este proceso convierte ²⁰⁹Bi a ²¹⁰Bi, que mediante desintegración beta decae a ²¹⁰Po con una vida media de cinco días. Mediante este método, se producen aproximadamente 8 gramos de ²¹⁰Po en Rusia y se envían a los Estados Unidos cada mes para aplicaciones comerciales.^[3]​

Un solo gramo de ²¹⁰Po genera 140 vatios de potencia.^[11]​ Debido a que emite muchas partículas alfa, que se detienen dentro de una distancia muy corta en medios densos y liberan su energía, ²¹⁰Po se ha utilizado como una fuente de calor liviana para alimentar células termoeléctricas en satélites artificiales; por ejemplo, una fuente de calor de ²¹⁰Po también estaba en cada uno de los rovers Lunojod desplegados en la superficie de la Luna, para mantener calientes sus componentes internos durante las noches lunares.^[12]​ Algunos cepillos antiestáticos, utilizados para neutralizar la electricidad estática en materiales como películas fotográficas, contienen algunos microcurios de ²¹⁰Po como fuente de partículas cargadas.^[13]​ ²¹⁰Po también se usó en iniciadores para bombas atómicas a través de la reacción (α, n) con berilio.^[14]​

El ²¹⁰Po es extremadamente tóxico; él y otros isótopos de polonio son algunas de las sustancias más radiotóxicas para los humanos.^[5]​^[15]​ Con un microgramo es más que suficiente para matar al adulto promedio. 210Po es 250 000 veces más tóxico que el cianuro de hidrógeno en peso;^[16]​ también se cree que un gramo de ²¹⁰Po es suficiente para matar a 100 millones de personas.^[5]​ Esto es una consecuencia de su radiación alfa ionizante, ya que las partículas alfa son especialmente dañinas para los tejidos orgánicos dentro del cuerpo. Sin embargo, ²¹⁰Po no representa una amenaza fuera del cuerpo, ya que las partículas alfa no pueden penetrar en la piel humana.^[5]​

La toxicidad de ²¹⁰Po proviene completamente de su radioactividad. No es químicamente tóxico en sí mismo, pero su solubilidad en solución acuosa, así como la de sus sales, representa un peligro porque su propagación por todo el cuerpo se facilita en solución.^[5]​ La ingesta de ²¹⁰Po se produce principalmente a través del aire, alimentos o agua contaminados, así como a través de heridas abiertas. Una vez dentro del cuerpo, ²¹⁰Po se concentra en los tejidos blandos (especialmente en el sistema reticuloendotelial) y el torrente sanguíneo. Su semivida de eliminación es de aproximadamente 50 días.^[17]​

En el medio ambiente, ²¹⁰Po pueden acumularse en los mariscos.^[18]​ Se ha detectado en varios organismos en el Mar Báltico, donde puede propagarse y contaminar así la cadena alimentaria.^[15]​ También se sabe que ²¹⁰Po contamina la vegetación, principalmente originada por la descomposición del radón 222.^[19]​

En particular, ²¹⁰Po se adhiere y se concentra en las hojas de tabaco.^[3]​^[17]​ Se documentaron concentraciones elevadas de ²¹⁰Po en tabaco ya en 1964, y se descubrió que los fumadores de cigarrillos estaban expuestos a dosis considerablemente mayores de radiación de ²¹⁰Po y ²¹⁰Pb.^[19]​ Los fumadores empedernidos pueden estar expuestos a la misma cantidad de radiación (las estimaciones varían de 100 µSv^[15]​ a 160 mSv^[20]​ por año) que los polacos afectados por el desastre de Chernobyl.^[15]​ Como resultado, el ²¹⁰Po es más peligroso cuando se inhala del humo del cigarrillo, lo que proporciona más evidencia de un vínculo entre fumar y el cáncer de pulmón.^[21]​