Rádium - Radium

Rádium,  ₈₈ Ra

Rádium
Kiejtés	/ R eɪ d i ə m / ( RAY -dee-əm )
Megjelenés	ezüstös fehér metál
Tömegszám	[226]
Rádium a periódusos rendszerben
Hidrogén Hélium Lítium Berillium Bór Szén Nitrogén Oxigén Fluor Neon Nátrium Magnézium Alumínium Szilícium Foszfor Kén Klór Argon Kálium Kalcium Scandium Titán Vanádium Króm Mangán Vas Kobalt Nikkel Réz Cink Gallium Germánium Arzén Szelén Bróm Kripton Rubídium Stroncium Ittrium Cirkónium Nióbium Molibdén Technetium Ruténium Ródium Palladium Ezüst Kadmium Indium Ón Antimon Tellúr Jód Xenon Cézium Bárium Lantán Cérium Praseodymium Neodímium Promethium Szamárium Europium Gadolínium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Túlium Itterbium Lutetium Hafnium Tantál Volfrám Rénium Ozmium Iridium Platina Arany Higany (elem) Tallium Vezet Bizmut Polónium Astatine Radon Francium Rádium Aktínium Tórium Protactinium Uránium Neptunium Plutónium Americium Curium Berkelium Kalifornium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Kálium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson Ba ↑ Ra ↓ ( Ubn ) francium ← rádium → aktinium
Atomi szám ( Z )	88
Csoport	2. csoport (alkáliföldfémek)
Időszak	időszak 7
Blokk	s-blokk
Elektron konfiguráció	[ Rn ] 7s 2
Elektronok héjonként	2, 8, 18, 32, 18, 8, 2
Fizikai tulajdonságok
Fázis az  STP -n	szilárd
Olvadáspont	973  K (700 ° C, 1292 ° F) (vitatott)
Forráspont	2010 K (1737 ° C, 3159 ° F)
Sűrűség ( rt közelében  )	5,5 g/cm 3
Fúziós hő	8,5  kJ/mol
A párolgás hője	113 kJ/mol
Gőznyomás P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k a  T  (K) 819 906 1037 1209 1446 1799
Atomi tulajdonságok
Az oxidációs állapotok	+2 (várhatóan erősen bázikus oxidot tartalmaz)
Elektronegativitás	Pauling skála: 0,9
Ionizációs energiák
Kovalens sugár	221 ± 2  óra
Van der Waals sugara	283 óra
Színképvonalai rádium
Egyéb tulajdonságok
Természetes előfordulás	a bomlástól
Kristályszerkezet	tércentrált köbös (BCC)
Hővezető	18,6 W/(m⋅K)
Elektromos ellenállás	1 µΩ⋅m (20 ° C -on)
Mágneses rendezés	nem mágneses
CAS -szám	7440-14-4
Történelem
Felfedezés	Pierre és Marie Curie (1898)
Első elszigeteltség	Marie Curie (1910)
A rádium fő izotópjai
Izotóp Bőség Felezési idő ( t 1/2 ) Bomlási mód Termék 223 Ra nyom 11,43 d α 219 Rn 224 Ra nyom 3,6319 d α 220 Rn 225 Ra nyom 14,9 d β - 225 Ac 226 Ra nyom 1600 év α 222 Rn 228 Ra nyom 5,75 éves β - 228 Ac
Kategória: Rádium Kilátás beszélgetés szerkesztés | hivatkozások

Rádium egy kémiai elem a szimbólum  Ra és atomi száma  88. Ez a hatodik eleme a 2. csoport a periódusos , más néven a alkáliföldfémek . A tiszta rádium ezüstfehér, de levegővel való érintkezéskor könnyen reagál nitrogénnel (nem oxigénnel), és fekete felületű rádium-nitrid réteget képez (Ra ₃ N ₂ ). Minden izotópok rádium erősen radioaktív , a legstabilabb izotópja hogy rádium-226 , amely egy felezési 1600 év, és bomlások be radon gázt (konkrétan az izotóp radon-222 ). Amikor a rádium bomlik, az ionizáló sugárzás melléktermék, amely gerjesztheti a fluoreszkáló vegyi anyagokat és radiolumineszcenciát okozhat .

A rádium, formájában rádium-klorid , ben fedezték fel a Marie és Pierre Curie 1898-ban bányászott ércből a Jáchymov . Kivonták a rádiumvegyületet az uraninitből, és öt nappal később közzétették a felfedezést a Francia Tudományos Akadémián . Radium izoláljuk annak fémes állapotban Marie Curie és André-Louis Debierne keresztül elektrolízis rádium-klorid 1911.

A természetben a rádium az urán- és (kisebb mértékben) a tóriumércben található nyomokban, akár egy heted gramm / tonna uraninit nyomon. A rádium nem szükséges az élő szervezetek számára , és káros egészségkárosító hatások valószínűek, ha radioaktivitása és kémiai reakcióképessége miatt beépítik a biokémiai folyamatokba. Jelenleg a nukleáris gyógyászatban való felhasználásán kívül a rádiumnak nincs kereskedelmi alkalmazása; korábban radiolumineszcens eszközök radioaktív forrásaként használták, és feltételezett gyógyító ereje miatt radioaktív quackery -ben is . Ma ezek a korábbi alkalmazások már nem divatosak, mert a rádium toxicitása ismertté vált, és kevésbé veszélyes izotópokat használnak helyette a radiolumineszcens eszközökben.

Tömeges tulajdonságok

A rádium a legnehezebb ismert alkáliföldfém, és csoportja egyetlen radioaktív tagja. Fizikai és kémiai tulajdonságai leginkább a könnyebb rokon báriumhoz hasonlítanak .

A tiszta rádium illékony ezüstfehér fém, bár könnyebb rokonai kalcium , stroncium és bárium enyhe sárga árnyalatúak. Ez az árnyalat gyorsan eltűnik a levegő hatására, és fekete réteg radium -nitridet (Ra ₃ N ₂ ) kap. A olvadáspontja jelentése vagy 700 ° C (1,292 ° F) vagy 960 ° C (1760 ° F) és annak forráspontja jelentése 1,737 ° C (3.159 ° F). Mindkét érték valamivel alacsonyabb, mint a báriumé, ami megerősíti az időszakos tendenciákat a 2. csoport elemeiben. A báriumhoz és az alkálifémekhez hasonlóan a rádium szabványos hőmérsékleten és nyomáson kristályosodik a testközpontú köbös szerkezetben : a rádium-rádium kötés távolsága 514,8  pikométer . A rádium sűrűsége 5,5 g/cm ³ , magasabb, mint a báriumé, ami ismét megerősíti az időszakos tendenciákat; a rádium-bárium sűrűség arány a rádium-bárium atomtömeg-arányhoz hasonlítható, a két elem hasonló kristályszerkezete miatt.

Izotópok

Bomlási lánc a ²³⁸ U, az ősi progenitor ²²⁶ Ra

A rádiumnak 33 ismert izotópja van, tömegszáma 202 és 234 között van: mindegyik radioaktív . Ezek közül négy - ²²³ Ra ( felezési 11,4 nap), ²²⁴ Ra (3,64 nap), ²²⁶ Ra (1600 év), és a ²²⁸ Ra (5,75 év) - természetesen előfordulnak a bomlási láncok primordiális tórium -232, urá 235 és urán-238 ( ²²³ Ra az urán-235-ből, ²²⁶ Ra az urán-238-ból, és a másik kettő a tórium-232-ből). Ennek ellenére ezeknek az izotópoknak a felezési ideje túl rövid ahhoz, hogy ősradionuklidok legyenek, és csak ezekben a bomlási láncokban léteznek a természetben. A többnyire mesterséges ²²⁵ Ra -val (15 d) együtt, amely a természetben csak ²³⁷ Np -os apró nyomok bomlástermékeként fordul elő , ez a rádium öt legstabilabb izotópja. Az összes többi ismert rádium-izotóp felezési ideje két óra alatt van, a többségé pedig egy perc alatt. Legalább 12 nukleáris izomert jelentettek; közülük a legstabilabb a rádium-205m, felezési ideje 130 és 230 milliszekundum; ez még mindig rövidebb, mint huszonnégy alapállapotú rádium-izotóp.

A radioaktivitás vizsgálatának korai történetében a rádium különböző természetes izotópjai különböző neveket kaptak. Ebben a sémában ²²³ Ra -t actinium X (AcX), ²²⁴ Ra tórium X (ThX), ²²⁶ Ra rádium (Ra) és ²²⁸ Ra mezotórium ₁ (MsTh ₁ ) nevet kaptak . Amikor rájöttek, hogy ezek mind ugyanazon elem izotópjai, sok ilyen név kiesett a használatból, és a "rádium" az összes izotópra vonatkozik, nem csak a ²²⁶ Ra -ra . A rádium-226 bomlástermékeinek egy része történelmi neveket kapott, beleértve a "rádiumot", az A rádiumtól a G rádiumig, a betű pedig azt jelzi, hogy milyen messze vannak a láncban a szülő ²²⁶ Ra-tól. Rádiumemanáció = ²²² Rn, Raa = ²¹⁸ Po, RAB = ²¹⁴ Pb, RAC = ²¹⁴ Bi, az RaC ₁ = ²¹⁴ Po, az RaC ₂ = ²¹⁰ Tl, RAD = ²¹⁰ Pb, Rae = ²¹⁰ Bi, Raf = ²¹⁰ Po és a RAG = ²⁰⁶ Pb.

^{A 226} Ra a rádium legstabilabb izotópja, és az  urán-238 (4 n + 2) bomlási láncának utolsó izotópja , amelynek felezési ideje több mint egy évezred: ez teszi ki a természetes rádium szinte teljes mennyiségét. Közvetlen bomlásterméke a sűrű radioaktív nemesgáz -radon (különösen a ²²² Rn izotóp ), amely felelős a rádium környezeti veszélyeinek nagy részéért. 2,7 milliószor radioaktívabb, mint az azonos moláris mennyiségű természetes urán (többnyire urán-238), arányosan rövidebb felezési ideje miatt.

A rádiumfém mintája a sugárzás - alfa -részecskék , béta -részecskék és gamma -sugárzás - miatt magasabb hőmérsékleten tartja magát, mint környezete . Pontosabban, a természetes rádium (amely többnyire ²²⁶ Ra) többnyire alfa -részecskéket bocsát ki, de bomlási láncának más lépései (az urán- vagy rádium -sorozat ) alfa- vagy béta -részecskéket bocsátanak ki, és szinte minden részecske -kibocsátást gamma -sugárzás kísér.

2013-ban felfedezték, hogy a rádium-224 magja körte alakú. Ez volt az első aszimmetrikus mag felfedezése.

Kémia

A rádium, akárcsak a bárium, erősen reakcióképes fém, és csoportos oxidációs állapota mindig +2. Ez képezi az színtelen Ra ²⁺ kation a vizes oldatban , amely nagymértékben bázikus és nem képez komplexeket könnyen. A legtöbb rádiumvegyület tehát egyszerű ionos vegyület, bár a 6s és 6p elektronok részvétele (a 7 -es vegyértékű elektronokon kívül) a relativisztikus hatások miatt várható, és fokozza a rádiumvegyületek, például Ra F ₂ és Ra At ₂ kovalens jellegét . Emiatt, a standardpotenciál a fél-reakció Ra ²⁺ (aq) + 2e ^- → Ra (ek) -2,916  V , sőt valamivel alacsonyabb, mint az értéke -2,92 V bárium, mivel az értékek korábban simán csökkent a csoportban (Ca: -2,84 V; Sr: -2,89 V; Ba: -2,92 V). A bárium és a rádium értékei majdnem pontosan megegyeznek a nehezebb alkálifémek kálium , rubídium és cézium értékeivel .

Vegyületek

A szilárd rádiumvegyületek fehérek, mivel a rádium-ionok nem adnak különleges színezést, de fokozatosan sárgulnak, majd sötétednek az idő múlásával a rádium alfa-bomlása következtében bekövetkező ön- radiolízis miatt . Az oldhatatlan rádiumvegyületek minden bárium-, legtöbb stroncium- és ólomvegyülettel együtt kicsapódnak.

A rádium -oxidot (RaO) nem jellemezték jóval a létezése előtt, annak ellenére, hogy az oxidok a többi alkáliföldfém közös vegyületei. A rádium -hidroxid (Ra (OH) ₂ ) a legkönnyebben oldható az alkáliföldfém -hidroxidok közül, és erősebb bázis, mint bárium -rokonvegyülete, a bárium -hidroxid . Ez is jobban oldódik, mint az aktinium -hidroxid és a tórium -hidroxid : ezt a három szomszédos hidroxidot el lehet választani ammóniával történő kicsapással .

A rádium -klorid (RaCl ₂ ) színtelen, fényes vegyület. Sárgává válik egy idő után a rádium által kibocsátott alfa-sugárzás okozta önsérülés miatt, amikor lebomlik. Kis mennyiségű bárium -szennyeződés rózsaszínűvé teszi a vegyületet. Vízben oldódik, bár kevésbé, mint a bárium -klorid , és oldhatósága csökken a sósav koncentrációjának növekedésével . Kristályosítás vizes oldatot ad a dihidrát RaCl ₂ · 2H ₂ O, izomorfak a bárium-analóg.

A rádium -bromid (RaBr ₂ ) szintén színtelen, fényes vegyület. Vízben jobban oldódik, mint a rádium -klorid. Mint rádium-kloridot, kristályosítás vizes oldat adja a dihidrát RaBr ₂ · 2H ₂ O, izomorfak a bárium-analóg. A rádium -bromid által kibocsátott ionizáló sugárzás izgatja a nitrogénmolekulákat a levegőben. A rádium által kibocsátott alfa -részecskék gyorsan két elektronot nyernek, hogy semleges héliummá váljanak , amely felhalmozódik és gyengíti a rádium -bromid kristályokat. Ez a hatás néha a kristályok törését vagy akár felrobbanását okozza.

Radium nitrátot (Ra (NO ₃ ) ₂ ) egy fehér vegyület, amely lehet elő, feloldva a rádium-karbonát a salétromsav . A salétromsav koncentrációjának növekedésével a rádium -nitrát oldhatósága csökken, ami a rádium kémiai tisztításának fontos tulajdonsága.

A rádium nagyjából ugyanazokat az oldhatatlan sókat képezi, mint a könnyebb rokon bárium: oldhatatlan szulfátot (RaSO ₄ , a legelső oldhatatlanabb ismert szulfát), kromátot (RaCrO ₄ ), karbonátot (RaCO ₃ ), jodátot (Ra (IO ₃ ) ₂ ) , tetrafluor -berilát (RaBeF ₄ ) és nitrát (Ra (NO ₃ ) ₂ ). A karbonát kivételével mindezek kevésbé oldódnak vízben, mint a megfelelő bárium -sók, de mindegyikük izostrukturális bárium -társaikhoz képest. Ezenkívül a rádium -foszfát , oxalát és szulfit valószínűleg szintén oldhatatlanok, mivel a megfelelő oldhatatlan bárium -sókkal együtt kicsapódnak. A rádium -szulfát nagy oldhatatlansága (20 ° C -on csak 2,1  mg oldódik 1  kg vízben) azt jelenti, hogy a biológiailag kevésbé veszélyes rádiumvegyületek közé tartozik. A Ra ²⁺ nagy ionsugara (148 pm) gyenge komplexképződést és rossz rádium -kivonást eredményez a vizes oldatokból, ha nem magas pH -n.

Esemény

A rádium minden izotópjának felezési ideje jóval rövidebb, mint a Földé , így bármely ősrádium már régen elbomlott volna. A rádium ennek ellenére még mindig előfordul a környezetben , mivel a ²²³ Ra, ²²⁴ Ra, ²²⁶ Ra és ²²⁸ Ra izotópok a természetes tórium- és uránizotópok bomlási láncának részei; mivel a tóriumnak és az uránnak nagyon hosszú felezési ideje van, ezek a lányok folyamatosan regenerálódnak bomlásuk miatt. E négy izotóp közül a leghosszabb élettartamú ²²⁶ Ra (felezési ideje 1600 év), a természetes urán bomlásterméke. Viszonylag hosszú élettartama miatt a ²²⁶ Ra az elem leggyakoribb izotópja, amely a Föld kéregének ezermilliárdjánként körülbelül egy részét teszi ki ; lényegében minden természetes rádium ²²⁶ Ra. Így rádium megtalálható kis mennyiségben az uránérc uránszurokérc és egyéb urán ásványi anyagok és még apróbb mennyiségben tórium ásványi anyagokat. Egy tonna a uránszurokérc jellemzően hozamok mintegy hetede egy gramm rádium. Egy kilogramm a földkéreg körülbelül 900  pg rádium és egy liter a tengervíz körülbelül 89  femtogramm rádium.

Történelem

Marie és Pierre Curie rádiummal kísérletezik, André Castaigne rajza

Rádium -klorid üvegcső, amelyet az Egyesült Államok Szabványügyi Irodája őrzött, és amely 1927 -ben az Egyesült Államok elsődleges radioaktivitási szabványa volt.

Rádium-ben fedezték fel a Marie Sklodowska-Curie és férje , Pierre Curie december 21-én 1898-ben egy uránszurokérc (uránszurokérc) mintát Jáchymov . Az ásvány korábbi tanulmányozása során a Curies eltávolította az uránt, és megállapította, hogy a maradék anyag még mindig radioaktív. A július 1898, míg tanul uránszurokérc ezek elszigetelt eleme hasonló bizmut ami kiderült, hogy a polónium . Ezután izoláltak egy radioaktív keveréket, amely többnyire két komponensből állt: báriumvegyületekből , amelyek ragyogó zöld lángszínt adtak, és ismeretlen radioaktív vegyületekből, amelyek kármin spektrális vonalakat adtak, amelyeket korábban soha nem dokumentáltak. A Curies úgy találta, hogy a radioaktív vegyületek nagyon hasonlóak a báriumvegyületekhez, kivéve, hogy kevésbé oldódnak. Ez lehetővé tette, hogy a Curies izolálja a radioaktív vegyületeket, és új elemet fedez fel bennük. A Curies 1898. december 26 -án jelentette be felfedezését a Francia Tudományos Akadémiának. A rádium elnevezése körülbelül 1899 -re nyúlik vissza, a francia radium szóból , amelyet a modern latinban a sugárból ( ray ) alakítottak ki : ez a rádium kibocsátó erejének elismerése volt. energiát sugárzás formájában.

Szeptemberében 1910 Marie Curie és André-Louis Debierne bejelentették, hogy elszigetelt rádiumot, mint egy tiszta fém keresztül elektrolízis tiszta rádium -kloridot (RaCl ₂ ) oldatot a higany katód , termelő rádium-higany amalgám . Ezt az amalgámot ezután hidrogéngáz atmoszférában melegítették, hogy eltávolítsák a higanyt, és tiszta rádiumfém maradjon. Ugyanebben az évben E. Eoler izolálta a rádiumot az azid , Ra (N ₃ ) ₂ termikus bontásával . A rádiumfémet iparilag a 20. század elején állította elő iparilag a Biraco , a Union Minière du Haut Katanga (UMHK) leányvállalata a belgiumi Olen gyárban.

A radioaktivitás közös történelmi egysége, a curie a ²²⁶ Ra radioaktivitásán alapul .

Történelmi alkalmazások

Lumineszcens festék

Önállóan világító fehér festék, amely rádiumot tartalmaz egy régi óra arcán és kezén.

Rádium nézi a kezét ultraibolya fényben

A rádiumot korábban önvilágító festékekben használták órákhoz, nukleáris panelekhez, repülőgép-kapcsolókhoz, órákhoz és műszer-tárcsákhoz. Egy tipikus önvilágító óra, amely rádiumfestéket használ, körülbelül 1 mikrogramm rádiumot tartalmaz. Az 1920-as évek közepén pert indított az Egyesült Államok Radium Corporation ellen öt haldokló " Radium Girls "-számlapfestő, akik rádium-alapú fényes festéket festettek az órák számlapjaira. A számlapfestőket arra utasították, hogy nyalják meg az ecsetüket, hogy finom pontot kapjanak, ezáltal lenyelve a rádiumot. A rádiumnak való kitettségük súlyos egészségügyi hatásokat okozott, beleértve a sebeket, az anaemiát és a csontrákot . Ennek oka az, hogy a szervezet a rádiumot kalciumként kezeli, és a csontokban rakja le , ahol a radioaktivitás rontja a csontvelőt és mutálhatja a csontsejteket .

A peres eljárás során megállapították, hogy a vállalat tudósai és vezetése jelentős óvintézkedéseket tettek, hogy megvédjék magukat a sugárzás hatásaitól, mégsem látták megfelelőnek az alkalmazottaik védelmét. Ezenkívül a vállalatok több éven keresztül megpróbálták leplezni a hatásokat és elkerülni a felelősséget azzal, hogy ragaszkodtak ahhoz, hogy a Radium Girls szifiliszben szenvedjen . A munkavállalói jólétnek ez a teljes figyelmen kívül hagyása jelentős hatással volt a foglalkozási megbetegedések munkajogának megfogalmazására .

A per eredményeként a radioaktivitás káros hatásai széles körben ismertté váltak, és a rádium-tárcsás festőket megfelelő biztonsági óvintézkedésekre utasították, és védőfelszereléssel látták el. Különösen a tárcsázó festők már nem nyalták meg az ecseteket, hogy alakítsák azokat (ami némi rádium -só lenyelését okozta). A rádiumot még az 1960 -as években is használták a tárcsázásban, de a tárcsázó festők nem szenvedtek további sérüléseket. Ez rávilágított arra, hogy a Radium Girls ártalma könnyen elkerülhető lett volna.

Az 1960 -as évektől megszűnt a rádiumfesték használata. Sok esetben fényes tárcsákat valósítottak meg nem radioaktív fluoreszkáló anyagokkal, amelyeket fény gerjesztett; az ilyen eszközök a sötétben világítanak a fény hatására, de az izzás elhalványul. Ahol hosszú távú önvilágításra volt szükség sötétben, biztonságosabb radioaktív promethium -147 (felezési idő 2,6 év) vagy trícium (felezési idő 12 év) festéket használtak; mindkettőt ma is használják. Ezek további előnye volt, hogy a rádiumtól eltérően nem rontották a foszfort az idő múlásával. A trícium nagyon alacsony energiájú béta-sugárzást bocsát ki (még alacsonyabb energiájú, mint a prométium által kibocsátott béta-sugárzás), amely nem tud behatolni a bőrbe, nem pedig a rádium áthatoló gamma-sugárzását, és biztonságosabbnak tekinthető.

A 20. század első feléből származó órákat, műszereket, gyakran katonai célokra, radioaktív fényfestékkel festhették. Általában már nem világítanak; ez azonban nem a rádium radioaktív bomlásának köszönhető (amelynek felezési ideje 1600 év), hanem a cink-szulfid-fluoreszkáló közeg fluoreszcenciája, amelyet a rádium sugárzása elhasznál. A gyakran vastag zöld vagy sárgásbarna festékréteg megjelenése a készülékekben ebből az időszakból radioaktív veszélyre utal. Az ép készülék sugárzási dózisa viszonylag alacsony, és általában nem akut kockázat; de a festék veszélyes, ha kiszabadul, belélegzi vagy lenyeli.

Kereskedelmi használat

Szállodai képeslap hirdető rádium fürdők, 1940 -es évek

A rádium feltételezett gyógyító ereje miatt egykor adalékanyag volt olyan termékekben, mint a fogkrém, hajkrémek és még az élelmiszerek is. Az ilyen termékek hamar kiestek a divatból, és számos ország hatóságai betiltották, miután kiderült, hogy súlyos káros egészségügyi következményekkel járhatnak. (Lásd például a Radithor vagy Revigator típusú "rádium vizet" vagy "Standard Radium Solution for Drinking" -t.) A rádiumban gazdag vizet tartalmazó fürdőket időnként még mindig előnyösnek tartják, például Misasában, Tottori-ban , Japánban. Az Egyesült Államokban orr-rádium besugárzást is adtak a gyermekeknek, hogy megelőzzék a középfül problémáit vagy a megnagyobbodott mandulákat az 1940-es évek végétől az 1970-es évek elejéig.

Orvosi felhasználás

A Radior kozmetikumok hirdetése, amely a gyártó szerint rádiumot tartalmaz, állítólag jótékony hatással van a bőrre. A porok, bőrkrémek és szappanok ebbe a sorba tartoztak.

Rádiumot (általában rádium -klorid vagy rádium -bromid formájában ) használtak az orvostudományban radongáz előállítására, amelyet viszont rákkezelésként használtak ; például ezek közül a radonforrások közül többet használtak Kanadában az 1920 -as és 1930 -as években. Az 1900 -as évek elején alkalmazott kezeléseket azonban már nem használják a rádium -bromid -expozíció káros hatásai miatt. Néhány példa ezekre a hatásokra a vérszegénység , a rák és a genetikai mutációk . Biztonságosabb gamma -kibocsátókat, például a ⁶⁰ Co -t, amely olcsóbb és nagyobb mennyiségben kapható, ma általában a rádium korábbi felhasználásának helyettesítésére használják ebben az alkalmazásban.

Az 1900 -as évek elején a biológusok rádiumot használtak a mutációk kiváltására és a genetika tanulmányozására . Daniel MacDougal már 1904 -ben rádiumot használt annak megállapítására, hogy képes -e hirtelen nagy mutációkat kiváltani, és jelentős evolúciós változásokat okozni. Thomas Hunt Morgan rádiumot használt a változások kiváltására, amelyek fehér szemű gyümölcslegyeket eredményeztek. Hermann Muller Nobel-díjas biológus röviden tanulmányozta a rádium hatását a gyümölcslégy mutációira, mielőtt a kedvezőbb árú röntgenkísérletekhez fordult.

Howard Atwood Kelly , a Johns Hopkins Kórház egyik alapító orvosa úttörő szerepet játszott a rádium rákos megbetegedésekben történő orvosi felhasználásában. Első páciense 1904 -ben a saját nagynénje volt, aki nem sokkal a műtét után meghalt. Kellyről ismert, hogy túlzott mennyiségű rádiumot használt különböző rákok és daganatok kezelésére. Ennek eredményeképpen páciensei egy része meghalt a rádiumnak való kitettség miatt. Rádiumfelhordási módszere az volt, hogy rádiumkapszulát helyezett az érintett terület közelébe, majd a rádium "pontjait" közvetlenül a tumorhoz varrta . Ez ugyanaz volt, kezelésére alkalmazott módszer Henrietta Lacks , a fogadó az eredeti HeLa-sejtek , a méhnyakrák . Jelenleg biztonságosabb és elérhetőbb radioizotópokat használnak helyette.

Termelés

Rádium felfedezésének emlékműve Jáchymovban

A 19. század végén az uránnak nem volt nagy kiterjedésű alkalmazása, ezért nem léteztek nagy uránbányák. Az elején az egyetlen nagy forrása uránérc volt az ezüst bányák Jáchymov , Ausztria-Magyarország (ma Csehország ). Az uránérc csak a bányászati ​​tevékenység mellékterméke volt.

A rádium első extrakciójában Curie felhasználta az urán szurokból előállított maradványait. Az uránt kénsavban oldva extrahálták, és a rádium -szulfátot hagyták, amely hasonló a bárium -szulfáthoz, de még kevésbé oldódik a maradékokban. A maradékok meglehetősen jelentős mennyiségű bárium -szulfátot is tartalmaztak, amely így a rádium -szulfát hordozójaként működött. A rádiumkivonási eljárás első lépései közé tartozott a nátrium -hidroxiddal való forralás, majd a sósavkezelés, hogy minimálisra csökkentsék a többi vegyület szennyeződését. A maradékot nátrium -karbonáttal kezeltük, hogy a bárium -szulfátot bárium -karbonáttá alakítsuk át (a rádiumot hordozva), így sósavban oldhatóvá válik. Feloldódás után a báriumot és a rádiumot szulfát formájában újra kicsapjuk; ezt megismételtük a kevert szulfát további tisztítása érdekében. Néhány oldhatatlan szulfidot képező szennyeződést a klorid -oldat hidrogén -szulfiddal való kezelésével, majd szűréssel eltávolítottunk. Amikor a kevert szulfátok elég tiszták voltak, ismét kevert kloridokká alakultak át; a báriumot és a rádiumot ezután frakcionált kristályosítással elválasztottuk, miközben spektroszkóppal (a rádium jellegzetes vörös vonalakat ad a zöld báriumvonalakkal ellentétben) és az elektroszkóp segítségével figyelemmel kísértük a folyamatot .

Miután Marie és Pierre Curie elkülönítették a rádiumot a Joachimsthal -i uránércből, több tudós elkezdte kis mennyiségben elkülöníteni a rádiumot. Később a kis cégek bányadarabokat vásároltak a joachimsthali bányákból, és megkezdték a rádium izolálását. 1904 -ben az osztrák kormány államosította a bányákat, és leállította a nyers érc exportját. Egy ideig a rádium rendelkezésre állása alacsony volt.

Az osztrák monopólium kialakulása és más országok erős késztetése a rádiumhoz való hozzáféréshez világszerte uránérceket kerestek. Az Egyesült Államok az 1910 -es évek elején vette át a vezető gyártót. A koloratói homok Coloradóban biztosítja az elemek egy részét, de gazdagabb ércek találhatók Kongóban, valamint a Kanada északnyugati részén található Nagy Medve -tó és Nagy Szolga -tó területén. A lerakódások egyikét sem rádiumra bányásszák, de az urántartalom nyereségessé teszi a bányászatot.

A Curies -eljárást 1940 -ben még használták ipari rádium -extrakcióra, de ezután kevert bromidokat használtak a frakcionáláshoz. Ha az uránérc báriumtartalma nem elég magas, könnyű hozzáadni a rádium hordozásához. Ezeket az eljárásokat kiváló minőségű uránércekre alkalmazták, de lehet, hogy nem működnek jól alacsony minőségű ércekkel.

Az 1990 -es években még kis mennyiségű rádiumot vontak ki az uránércből ezzel a vegyes kicsapási és ioncserélési módszerrel, de ma már csak kiégett nukleáris fűtőanyagból nyerik ki. 1954 -ben a tisztított rádium összkínálata világszerte körülbelül 2,3 kg volt, és ma is ebben a tartományban van, míg a tiszta rádiumvegyületek éves termelése ma mindössze 100 g. A fő rádiumtermelő országok Belgium, Kanada, Csehország, Szlovákia , az Egyesült Királyság és Oroszország . Az előállított rádium mennyisége viszonylag kicsi volt és mindig is; például 1918 -ban 13,6 g rádiumot állítottak elő az Egyesült Államokban. A fémet a rádium -oxid redukálásával alumíniumfémmel vákuumban, 1200 ° C -on izolálják.

Modern alkalmazások

Atomi, molekuláris és optikai fizika kutatások

A rádium egyre nagyobb mértékben alkalmazható az atomi, molekuláris és optikai fizika területén . A szimmetria megtörő erők skálája arányos azzal , hogy a rádium, a legnehezebb alkáliföld elem, jól alkalmazható az új fizika korlátozására a standard modellen túl. Egyes rádium-izotópok, mint például a 225-ös rádium, oktupól-deformált paritás-duplákkal rendelkeznek, amelyek Hg- hez képest két-három nagyságrenddel növelik az új fizikát sértő töltésparitás érzékenységet . ${\ displaystyle Z^{3}}$${\ displaystyle ^{199}}$

A rádium ígéretes egy csapdába esett optikai óra tekintetében is . A rádiumionnak két subhertz-vonal szélességű átmenete van az alapállapotból, amelyek óraátmenetként szolgálhatnak egy optikai órában. Ezenkívül a rádium különösen jól alkalmazható egy hordozható optikai órához, mivel az óra működéséhez szükséges összes átmenetet közvetlen diódás lézerekkel lehet kezelni. ${\ displaystyle 7s^{2} S_ {1/2}}$

Bár a rádiumnak nincs stabil izotópja, tizenegy olyan rádium-izotóp van, amelyek felezési ideje egy percnél hosszabb, és nagy pontossággal összehasonlítható egy King-ábrán. Az izotópeltolódásokat nagy pontossággal lehetett mérni a rádiumion-szubhertz-vonal szélességű átmenetek bármelyikén az alapállapotból, vagy a semleges rádiumban az interkombinációs vonalon. Bármilyen lehetséges nemlinearitás mértéke egy ilyen King -parcellában határt szabhat az új fizikának a standard modellen túl. ${\ displaystyle ^{1} S_ {0}}$${\ displaystyle ^{3} P_ {0}}$

A rádium néhány gyakorlati felhasználásának egy része radioaktív tulajdonságaiból származik. A közelmúltban felfedezett radioizotópok , mint például a kobalt-60 és a cézium-137 , még ezekben a korlátozott felhasználásokban is helyettesítik a rádiumot, mivel ezek közül az izotópok közül több erőteljesebb kibocsátó, biztonságosabb kezelni és koncentráltabb formában is elérhető.

A ²²³ Ra izotópot ( Xofigo márkanév alatt ) az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala 2013 -ban hagyta jóvá az orvostudományban , csontáttétek rák kezelésére . A Xofigo-kezelés fő indikációja a kasztráció-rezisztens prosztatarákból származó csontos áttétek kezelése ezen alfa-sugárzó radiofarmakon kedvező tulajdonságai miatt. ^{A 225} Ra-t a terápiás besugárzással kapcsolatos kísérletekben is alkalmazták, mivel ez az egyetlen ésszerűen hosszú élettartamú rádium-izotóp, amelynek egyik leánya nem tartalmaz radont.

A rádiumot még ma is használják sugárforrásként egyes ipari röntgenkészülékeken, hogy ellenőrizzék a hibás fémrészeket, hasonlóan a röntgenképhez . Berilliummal keverve a rádium neutronforrásként működik . Rádium-berillium neutronforrásokat még ma is használnak néha, de más anyagok, mint például a polónium, ma már gyakoribbak: évente körülbelül 1500 polónium-berillium neutronforrást használtak Oroszországban , 1850 Ci (68 TBq) egyéni aktivitással . Ezek RaBeF ₄ -alapú (α, n) neutronforrás már elavult nagy száma ellenére a neutronok bocsátanak ki (1,84 × 10 ⁶ neutronok másodpercenként) mellett ²⁴¹ Am -be forrásokból. Manapság a ²²⁶ Ra izotópot elsősorban atomreaktorban történő neutron besugárzással ²²⁷ Ac képzésére használják .

Veszélyek

A rádium erősen radioaktív, és közvetlen leánya, a radon gáz is radioaktív. Lenyeléskor a bevitt rádium 80% -a a széklettel távozik a szervezetből , míg a többi 20% a véráramba kerül , többnyire a csontokban halmozódik fel. A belső vagy külső rádiumnak való kitettség rákot és más rendellenességeket okozhat, mivel a rádium és a radon bomlásuk során alfa- és gamma -sugarakat bocsátanak ki , amelyek elpusztítják és mutálják a sejteket. A manhattani projekt idején, 1944 -ben a dolgozók "tolerancia dózisa" 0,1 mikrogramm lenyelt rádium volt.

A rádium egyes biológiai hatásai közé tartozik az első "rádium-dermatitis" eset, amelyet 1900-ban jelentettek be, két évvel az elem felfedezése után. A francia fizikus, Antoine Becquerel hat órán keresztül hordott egy kis ampullát rádiumot a mellényzsebében, és arról számolt be, hogy a bőre fekélyesedett . Pierre -t és Marie Curie -t annyira felkeltette érdeklődésük a sugárzás iránt, hogy feláldozták saját egészségüket, hogy többet megtudjanak róla. Pierre Curie tíz órára rádiummal töltött csövet erősített a karjához, ami bőrkárosodás megjelenését eredményezte, ami azt sugallja, hogy rádiumot használnak a rákos szövetek megtámadására, ahogy az egészséges szöveteket támadta meg. Marie Curie aplasztikus anémia miatt bekövetkezett haláláért a rádium kezelését okolták . A rádium jelentős veszélye a leány radonból származik: mivel gáz, sokkal könnyebben juthat be a szervezetbe, mint az eredeti rádium.

Ma a ²²⁶ Ra -t tartják a legmérgezőbb mennyiségű rádióelemnek, és szűk kesztyűtartóban kell kezelni, jelentős légáramlással, amelyet ezután kezelnek, hogy elkerüljék ²²² Rn lánya környezetbe való menekülését . A rádium oldatokat tartalmazó régi ampullákat óvatosan kell kinyitni, mert a víz radiolitikus bomlása hidrogén és oxigéngáz túlnyomását okozhatja. A világ legnagyobb ²²⁶ Ra koncentrációját az ideiglenes hulladékgyűjtő szerkezetben tárolják , körülbelül 15,4 km -re északra a New York -i Niagara -vízeséstől .

Lásd még

Megjegyzések

Hivatkozások

Bibliográfia

• Kirby, HW; Salutsky, Murrell L. (1964). A rádium radiokémiája (PDF) . National Academies Press.
• Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Az elemek kémiája (2. kiadás). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.

További irodalom

• Albert Stwertka (1998). Útmutató az elemekhez - átdolgozott kiadás . Oxford University Press. ISBN 978-0-19-508083-4.
• Denise Grady (1998. október 6.). "Ragyogás a sötétben, és lecke a tudományos veszedelemben" . A New York Times . Lap 25-December 2007-es .
• Fröman dadus (1996. december 1.). "Marie és Pierre Curie és a polónium és a rádium felfedezése" . Nobel Alapítvány . Lap 25-December 2007-es .
• Macklis, RM (1993). "A nagy rádiumbotrány". Scientific American . 269 (2): 94–99. Bibcode : 1993SciAm.269b..94M . doi : 10.1038/scientificamerican0893-94 . PMID  8351514 .
• Clark, Claudia (1987). Rádium lányok: nők és ipari egészségügyi reform, 1910–1935 . University of North Carolina Press. ISBN 978-0-8078-4640-7.
• Marie Curie (1921), A rádium felfedezése (1. kiadás), Poughkeepsie: Vassar College , Wikidata  Q22920166

Külső linkek

• "Oldaltudomány: A rádium felfedezése" . 2012. július 8. Archiválva az eredetiből 2016. március 9 -én . Letöltve: 2017. május 13 .
• Fotók a Radium vízfürdőről Oklahomában
• NLM Veszélyes Anyagok Adatbank - Rádium, Radioaktív
• Annotált bibliográfia a rádium a Alsos Digital Library for Nuclear Issues archivált június 25, 2019 at a Wayback Machine
• Rádium a videók időszakos táblázatában (Nottinghami Egyetem)