Радий - Википедия - Radium

Не путать с радон.

Эта статья о химическом элементе. Для использования в других целях см. Радий (значения).

Радий,88Ра
Radium226.jpg
Радий
Произношение/ˈрeɪdяəм/ ​(РЭЙ-ди-əm )
Внешностьсеребристо-белый металлик
Массовое число[226]
Радий в периодическая таблица
ВодородГелий
ЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеон
НатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргон
КалийКальцийСкандийТитанВанадийХромМарганецУтюгКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптон
РубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийБанкаСурьмаТеллурЙодКсенон
ЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоМеркурий (элемент)ТаллийСвинецВисмутПолонийАстатинРадон
ФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБеркелиумКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБориумКалийМейтнерийДармштадтиумРентгенийКопернициумNihoniumФлеровийМосковиумЛиверморийTennessineОганессон
Ба
↑
Ра
↓
(Убн )
франций ← радий → актиний
Атомный номер (Z)88
Группагруппа 2 (щелочноземельные металлы)
Периодпериод 7
Блокироватьs-блок
Категория элемента  Щелочноземельный металл
Электронная конфигурация[Rn ] 7s2
Электронов на оболочку2, 8, 18, 32, 18, 8, 2
Физические свойства
Фаза вSTPтвердый
Температура плавления973 K (700 ° С, 1292 ° F) (оспаривается)
Точка кипения2010 К (1737 ° C, 3159 ° F)
Плотность (возлеr.t.)5,5 г / см3
Теплота плавления8.5 кДж / моль
Теплота испарения113 кДж / моль
Давление газа
п (Па)1101001 к10 тыс.100 тыс.
вТ (K)8199061037120914461799
Атомные свойства
Состояния окисления+2 (ожидается, что базовый окись)
ЭлектроотрицательностьШкала Полинга: 0,9
Энергии ионизации
  • 1-я: 509,3 кДж / моль
  • 2-я: 979,0 кДж / моль
Ковалентный радиус221±2 вечера
Радиус Ван-дер-Ваальса283 вечера
Цветные линии в спектральном диапазоне
Спектральные линии радия
Другие свойства
Естественное явлениеот разложения
Кристальная структура ​объемно-центрированный кубический (скрытая копия)
Объемно-центрированная кубическая кристаллическая структура радия
Теплопроводность18,6 Вт / (м · К)
Удельное электрическое сопротивление1 мкОм · м (при 20 ° C)
Магнитный заказнемагнитный
Количество CAS7440-14-4
История
ОткрытиеПьер и Мари Кюри (1898)
Первая изоляцияМари Кюри (1910)
Главный изотопы радия
ИзотопИзобилиеПериод полураспада (т1/2)Режим распадаПродукт
223Раслед11,43 гα219Rn
224Раслед3,6319 гα220Rn
225Раслед14,9 гβ−225Ac
226Раслед1600 гα222Rn
228Раслед5,75 годаβ−228Ac
Категория Категория: Радий
| Рекомендации

Радий это химический элемент с символ  Ра и атомный номер 88. Это шестой элемент в группа 2 из периодическая таблица, также известный как щелочноземельные металлы. Чистый радий серебристо-белый, но он легко реагирует с азотом (а не с кислородом) на воздухе, образуя черный поверхностный слой нитрида радия (Ra3N2). Все изотопы радия высоко радиоактивный, с наиболее стабильными изотоп существование радий-226, который имеет период полураспада 1600 лет и распадается в радон газ (в частности, изотоп радон-222 ). Когда радий распадается, ионизирующего излучения продукт, который может волновать флуоресцентный химикаты и причина радиолюминесценция.

Радий в виде хлорид радия, был обнаруженный к Мари и Пьер Кюри в 1898 г. из руды, добытой на Яхимов. Они извлекли соединение радия из уранинит и опубликовал открытие в Французская Академия Наук пять дней спустя. Радий был выделен в его металлический состояние Марии Кюри и Андре-Луи Дебьерн сквозь электролиз хлорида радия в 1911 г.[1]

В природе радий содержится в уран и (в меньшей степени) торий руды в следовых количествах - всего одна седьмая грамма на тонну уранинита. Радий не является необходимым для живых организмов, и при его включении в биохимические процессы из-за его радиоактивности и химической реактивности возможны неблагоприятные последствия для здоровья. В настоящее время кроме его использования в ядерная медицина, радий не имеет коммерческого применения; раньше он использовался как радиоактивный источник для радиолюминесцентный устройств, а также в радиоактивное шарлатанство за его предполагаемые лечебные свойства. Сегодня эти прежние применения уже не в моде, потому что стала известна токсичность радия, и вместо этого в радиолюминесцентных устройствах используются менее опасные изотопы.

Объемные свойства

Радий - самый тяжелый из известных щелочноземельный металл и это единственный радиоактивный член своей группы. Его физические и химические свойства больше всего напоминают его зажигалку. конгенер барий.[2]

Чистый радий - это летучий серебристо-белый металл, хотя его более светлые сородичи кальций, стронций, и барий имеют легкий желтый оттенок.[2] Этот оттенок быстро исчезает на воздухе, образуя черный слой нитрид радия (Ра3N2).[3] Его температура плавления составляет 700 ° C (1292 ° F) или 960 ° C (1760 ° F)[а] и это точка кипения составляет 1737 ° C (3159 ° F). Оба эти значения немного ниже, чем у бария, что подтверждает периодические тенденции вниз по группе 2 элементов.[4] Как барий и щелочных металлов, радий кристаллизуется в объемно-центрированный кубический структура на стандартная температура и давление: расстояние связи радий составляет 514,8пикометры.[5] Радий имеет плотность 5,5 г / см.3выше, чем у бария, что еще раз подтверждает периодические тенденции; отношение плотностей радия к барию сравнимо с отношением атомных масс радия и бария,[6] из-за схожих кристаллических структур двух элементов.[6][7]

Изотопы

Основная статья: Изотопы радия
Цепочка распада 238U, изначальный прародитель 226Ра

Радий имеет 33 известных изотопа, с массовые числа с 202 по 234: все они радиоактивный.[8] Четыре из них - 223Ра (период полураспада 11,4 суток), 224Ра (3,64 дня), 226Ра (1600 лет) и 228Ra (5,75 лет) - встречаются в природе в цепочки распада изначального торий -232, уран-235, и уран-238 (223Ra из урана-235, 226Ra из урана-238, а два других из тория-232). Тем не менее, эти изотопы имеют слишком короткий период полураспада, чтобы их можно было первичные радионуклиды и существуют в природе только из этих цепочек распада.[9] Вместе с наиболее искусственный 225Ra (15 d), который встречается в природе только как продукт распада мельчайших следов 237Np,[10] это пять самых стабильных изотопов радия.[9] Все другие известные изотопы радия имеют период полураспада менее двух часов, а большинство изотопов имеет период полураспада менее минуты.[8] Не менее 12 ядерные изомеры сообщалось; наиболее стабильным из них является радий-205m с периодом полураспада от 130 до 230 миллисекунд; это все еще короче двадцати четырех основное состояние изотопы радия.[8]

На раннем этапе изучения радиоактивности различным природным изотопам радия давались разные названия. На этой схеме 223Ra был назван актинием X (AcX), 224Ра торий X (ThX), 226Радий Ra (Ra) и 228Ra mesothorium 1 (MsTh1).[9] Когда стало понятно, что все это изотопы одного и того же элемента, многие из этих названий вышли из употребления, и «радий» стал обозначать все изотопы, а не только 226Ра.[9] Некоторые продукты распада радия-226 получили исторические названия, включая «радий», в диапазоне от радия A до радия G, с буквой, указывающей примерно, как далеко они были вниз по цепочке от своего родителя. 226Ра.[9]

226Ra - самый стабильный изотоп радия и последний изотоп в (4п + 2) цепочка распада урана-238 с периодом полураспада более тысячелетия: он составляет почти весь природный радий. Продукт его немедленного распада - плотный радиоактивный благородный газ радон (в частности, изотоп 222Rn ), который несет ответственность за большую часть опасности, связанной с радием в окружающей среде.[11] Он в 2,7 миллиона раз радиоактивнее того же молярное количество естественного уран (в основном уран-238) из-за его пропорционально более короткого периода полураспада.[12][13]

Образец металлического радия выдерживает более высокую температура чем его окружение из-за испускаемой радиации - альфа-частицы, бета-частицы, и гамма излучение. В частности, природный радий (который в основном 226Ra) испускает в основном альфа-частицы, но другие этапы в его цепочке распада ( серия урана или радия ) испускают альфа- или бета-частицы, и почти все выбросы частиц сопровождаются гамма-лучами.[14]

В 2013 году было обнаружено, что ядро ​​радия-224 имеет грушевидную форму.[15] Это было первое открытие асимметричного ядра.

Химия

Радий, как и барий, очень реактивный металл и всегда проявляет свою групповую степень окисления +2.[3] Образует бесцветный Ра2+ катион в водный раствор, что очень базовый и не образует комплексы охотно.[3] Поэтому большинство соединений радия просты. ионный соединения,[3] хотя ожидается участие 6s- и 6p-электронов (в дополнение к валентным 7s-электронам) из-за релятивистские эффекты и повысит ковалентный характер соединений радия, таких как RaF2 и РаВ2.[16] По этой причине стандартный электродный потенциал для полуреакции Ra2+ (водн.) + 2e− → Ra (s) равно −2,916V, даже немного ниже, чем значение –2,92 В для бария, тогда как значения ранее плавно увеличивались вниз по группе (Ca: –2,84 В; Sr: –2,89 В; Ba: –2,92 В).[17] Значения для бария и радия почти такие же, как и для более тяжелых щелочных металлов. калий, рубидий, и цезий.[17]

Соединения

Твердые соединения радия имеют белый цвет, так как ионы радия не дают определенной окраски, но они постепенно желтеют, а затем темнеют со временем из-за самообороны.радиолиз из радия альфа-распад.[3] Нерастворимые соединения радия соосаждать со всем барием, большинство стронций, и большинство вести соединения.[18]

Оксид радия (RaO) не был хорошо охарактеризован после своего существования, несмотря на то, что оксиды являются обычными соединениями для других щелочноземельных металлов. Гидроксид радия (Ра (ОН)2) является наиболее легко растворимым среди гидроксидов щелочноземельных металлов и является более сильным основанием, чем его родственный барий, гидроксид бария.[19] Он также более растворим, чем гидроксид актиния и гидроксид тория: эти три соседних гидроксида могут быть разделены путем осаждения их аммиак.[19]

Хлорид радия (RaCl2) представляет собой бесцветное светящееся соединение. Через некоторое время он станет желтым из-за самоповреждения альфа-излучение испускается радием при распаде. Небольшие примеси бария придают соединению розовый цвет.[19] Он растворим в воде, но меньше, чем хлорид бария, а его растворимость уменьшается с увеличением концентрации соляная кислота. Кристаллизация из водного раствора дает дигидрат RaCl2· 2H2О, изоморфен своему бариевому аналогу.[19]

Бромид радия (RaBr2) также представляет собой бесцветное светящееся соединение.[19] В воде он более растворим, чем хлорид радия. Как и хлорид радия, кристаллизация из водного раствора дает дигидрат RaBr2· 2H2О, изоморфен своему бариевому аналогу. Ионизирующее излучение бромида радия возбуждает азот молекулы в воздухе, заставляя его светиться. В альфа-частицы испускаемый радием быстро получает два электрона, чтобы стать нейтральным гелий, который накапливается внутри и ослабляет кристаллы бромида радия. Этот эффект иногда приводит к тому, что кристаллы ломаются или даже взрываются.[19]

Нитрат радия (Ра (НЕТ3)2) представляет собой белое соединение, которое можно получить, растворяя карбонат радия в азотная кислота. По мере увеличения концентрации азотной кислоты растворимость нитрата радия снижается, что является важным свойством для химической очистки радия.[19]

Радий образует почти те же нерастворимые соли, что и его более легкий родственный барий: он образует нерастворимые сульфат (RaSO4, самый нерастворимый из известных сульфатов), хромат (RaCrO4), карбонат (RaCO3), йодат (Ра (IO3)2), тетрафторобериллат (RaBeF4) и нитратов (Ra (NO3)2). За исключением карбоната, все они менее растворимы в воде, чем соответствующие соли бария, но все они изоструктурны своим аналогам бария. Кроме того, фосфат радия, оксалат, и сульфит вероятно, также нерастворимы, поскольку они соосаждать с соответствующими нерастворимыми солями бария.[20] Высокая нерастворимость сульфата радия (при 20 ° C всего 2,1мг растворится в 1кг воды) означает, что это одно из менее биологически опасных соединений радия.[21] Большой ионный радиус Ra2+ (148 пм) приводит к слабому комплексообразованию и плохому извлечению радия из водных растворов при невысоком pH.[22]

Вхождение

Все изотопы радия имеют период полураспада намного короче, чем возраст Земли, так что любой первозданный радий давно бы распался. Тем не менее радий все еще встречается в окружающей среде, поскольку изотопы 223Ра, 224Ра, 226Ра и 228Ra являются частью цепочек распада природных изотопов тория и урана; поскольку у тория и урана очень длительный период полураспада, эти дочери постоянно регенерируются в результате их распада.[9] Из этих четырех изотопов самым долгоживущим является 226Ra (период полураспада 1600 лет), продукт распада природного урана. Из-за относительной долговечности 226Ra - наиболее распространенный изотоп элемента, составляющий около одного часть на триллион земной коры; практически весь природный радий 226Ра.[23] Таким образом, радий содержится в урановой руде в незначительных количествах. уранинит и разный другой уран минералы, и в еще меньших количествах в минералах тория. Один тонна из уран обычно дает около одной седьмой части грамм радия.[24] Один килограмм земной коры содержит около 900пикограммы радия и один литр из морская вода содержит около 89фемтограммы радия.[25]

История

Мария и Пьер Кюри экспериментируют с радием, рисунок Андре Кастень
Стеклянная трубка с хлоридом радия, хранящаяся в Бюро стандартов США, служила основным эталоном радиоактивности для США в 1927 году.
Дальнейшая информация: Мария Кюри § Новые элементы

Радий был обнаруженный к Мария Склодовская-Кюри и ее муж Пьер Кюри 21 декабря 1898 г. уранинит (урана) образец в Яхимов.[26] Изучая минерал ранее, Кюри удалили из него уран и обнаружили, что оставшийся материал все еще радиоактивен. В июле 1898 г., изучая урану, они выделили элемент, похожий на висмут который оказался полоний. Затем они выделили радиоактивную смесь, состоящую в основном из двух компонентов: соединений барий, который давал ярко-зеленый цвет пламени, и неизвестные радиоактивные соединения, которые давали кармин спектральные линии это никогда не было задокументировано. Кюри обнаружили, что радиоактивные соединения очень похожи на соединения бария, за исключением того, что они менее растворимы. Это позволило семье Кюри выделить радиоактивные соединения и открыть в них новый элемент. Кюри объявили о своем открытии Французская Академия Наук 26 декабря 1898 г.[27][28] Название радия датируется примерно 1899 годом от французского слова радий, образованный на современной латыни из радиус (луч): это было признание способности радия излучать энергию в форме лучей.[29][30][31]

В сентябре 1910 года Мария Кюри и Андре-Луи Дебьерн объявили, что они изолировали радий как чистый металл сквозь электролиз чистого радия хлористый (RaCl2) решение с использованием Меркурий катод, производя радий-ртутный амальгама.[32] Затем эту амальгаму нагревали в атмосфере водород газ для удаления ртути, оставляя чистый металлический радий.[33] Позднее в том же году Э. Эолер выделил радий с помощью термическое разложение своего азид, Ra (N3)2.[9] Металлический радий был впервые промышленно произведен в начале 20 века компанией Бирако, дочерняя компания Union Minière du Haut Katanga (УМХК) в своем Олен завод в Бельгии.[34]

Общая историческая единица радиоактивности - кюри, основан на радиоактивности 226Ра.[35]

Исторические приложения

Люминесцентная краска

Самосветящаяся белая краска, содержащая радий, на циферблате и стрелке старых часов.
Радиевые стрелки часов в ультрафиолетовом свете

Радий раньше использовался в самосветящийся краски для часов, ядерных панелей, переключателей самолетов, часов и циферблатов приборов. Типичные самосветящиеся часы, в которых используется радиевая краска, содержат около 1 микрограмма радия.[36] В середине 1920-х против Радиевая корпорация США пятью умирающими "Radium Girls "- художники по циферблатам, рисовавшие на основе радия светящаяся краска на циферблатах часов и часов. Мастерам, занимающимся рисованием циферблатов, было приказано лизать кисти, чтобы придать им остроту, тем самым поглощая радий.[37] Их воздействие радия вызвало серьезные последствия для здоровья, в том числе язвы, анемия, и рак кости. Это потому, что организм воспринимает радий как кальций и откладывает это в костях, где радиоактивность ухудшается костный мозг и может мутировать костные клетки.[11]

В ходе судебного разбирательства было установлено, что ученые и руководство компании приняли значительные меры предосторожности, чтобы защитить себя от воздействия радиации, но не сочли нужным защитить своих сотрудников. Кроме того, в течение нескольких лет компании пытались скрыть последствия и избежать ответственности, настаивая на том, что Radium Girls вместо этого страдают от сифилис. Это полное пренебрежение благосостоянием сотрудников оказало значительное влияние на формулировку профессиональное заболевание Трудовой кодекс.[38]

В результате судебного процесса о вредных последствиях радиоактивности стало широко известно, и маляры с радиевыми циферблатами были проинструктированы о надлежащих мерах предосторожности и обеспечены защитным снаряжением. В частности, мастера по рисованию циферблатов больше не облизывали кисти, чтобы придать им форму (что привело к попаданию в организм некоторых солей радия). Радий все еще использовался в циферблатах вплоть до 1960-х годов, но у художников по циферблатам больше не было травм. Это подчеркнуло, что вреда для Radium Girls можно было легко избежать.[39]

С 1960-х годов использование радиевой краски было прекращено. Во многих случаях светящиеся циферблаты были выполнены из нерадиоактивных флуоресцентных материалов, возбуждаемых светом; такие устройства светятся в темноте после воздействия света, но свечение тускнеет.[11] Там, где требовалось длительное самосветление в темноте, более безопасный радиоактивный прометий -147 (период полураспада 2,6 года) или тритий (период полураспада 12 лет) использовалась краска; оба продолжают использоваться сегодня.[40] У них было дополнительное преимущество, заключающееся в том, что люминофор не ухудшался со временем, в отличие от радия.[41] Тритий выделяет очень низкую энергию бета-излучение (даже с меньшей энергией, чем бета-излучение, испускаемое прометием)[8] который не может проникнуть через кожу,[42] а не проникающее гамма-излучение радия и считается более безопасным.[43]

Часы, часы и инструменты, датируемые первой половиной 20-го века, часто используемые в военных целях, могли быть окрашены радиоактивной светящейся краской. Обычно они больше не светятся; однако это происходит не из-за радиоактивного распада радия (период полураспада которого составляет 1600 лет), а из-за износа флуоресцентной среды из сульфида цинка под действием излучения радия.[44] Появление на устройствах этого периода часто толстого слоя зеленой или желтовато-коричневой краски указывает на радиоактивную опасность. Доза облучения от неповрежденного устройства относительно мала и обычно не представляет острого риска; но краска опасна при утечке, вдыхании или проглатывании.[45][46]

Коммерческое использование

Открытка отеля с рекламой радиевых ванн, 1940-е годы
Основная статья: Радиоактивное шарлатанство

Радий когда-то был добавкой в ​​такие продукты, как зубная паста, кремы для волос и даже продукты питания из-за его предполагаемых целебных свойств.[47] Такие продукты вскоре вышли из моды и были запрещены властями многих стран после того, как было обнаружено, что они могут иметь серьезные неблагоприятные последствия для здоровья. (См., Например, Radithor или же Revigator виды «радиевой воды» или «стандартного раствора радия для питья».)[44] Спас содержащие воду, богатую радием, все еще иногда рекламируются как полезные, например, в Мисаса, Тоттори, Япония. В США с конца 1940-х до начала 1970-х годов детям назальное облучение радием также применялось для предотвращения проблем со средним ухом или увеличения миндалин.[48]

Медицинское использование

Радий (обычно в виде хлорид радия или же бромид радия ) использовался в лекарство для производства газа радона, который, в свою очередь, использовался как рак лечение; например, некоторые из этих источников радона использовались в Канаде в 1920-х и 1930-х годах.[45][49] Однако многие методы лечения, которые использовались в начале 1900-х годов, больше не используются из-за вредных последствий воздействия бромида радия. Некоторые примеры этих эффектов: анемия, рак и генетические мутации.[50] Более безопасные гамма-излучатели, такие как 60Co, который является менее дорогостоящим и доступен в больших количествах, сегодня обычно используется вместо радия, использовавшегося в прошлом в этом приложении.[22]

В начале 1900-х годов биологи использовали радий, чтобы вызвать мутации и исследовать генетика. Еще в 1904 году Дэниел МакДугал использовал радий в попытке определить, может ли он вызвать внезапные большие мутации и вызвать серьезные эволюционные сдвиги. Томас Хант Морган использовали радий, чтобы вызвать изменения, приводящие к появлению белоглазых плодовых мушек. Нобелевский биолог Герман Мюллер кратко изучил влияние радия на мутации плодовых мух, прежде чем перейти к более доступным рентгеновским экспериментам.[51]

Говард Этвуд Келли, один из врачей-основателей Больница Джона Хопкинса, был главным пионером в области медицинского использования радия для лечения рака.[52] Его первым пациентом была его собственная тетя в 1904 году, которая умерла вскоре после операции.[53] Известно, что Келли использовала чрезмерное количество радия для лечения различных видов рака и опухолей. В результате некоторые из его пациентов умерли от облучения радием.[54] Его метод применения радия заключался в введении капсулы с радием возле пораженной области, а затем пришивании радиевых «точек» непосредственно к пораженному участку. опухоль.[54] Это был тот же метод лечения Генриетта Лакс, хозяин оригинала Клетки HeLa, за рак шейки матки.[55] В настоящее время вместо них используются более безопасные и доступные радиоизотопы.[11]

Производство

Памятник открытию радия в Яхимов

В конце 19 века уран не применялся в больших масштабах, и поэтому крупных урановых рудников не существовало. Вначале единственным крупным источником урановой руды была серебро мины в Яхимов, Австро-Венгрия (сейчас же Чехия ).[26] Урановая руда была всего лишь побочный продукт горнодобывающей деятельности.[56]

При первом извлечении радия Кюри использовал остатки после извлечения урана из урана. Уран был извлечен растворением в серной кислоте с образованием сульфата радия, который аналогичен сульфат бария но еще меньше растворяется в остатках. Остатки также содержат довольно значительные количества сульфата бария, который, таким образом, действует как носитель для сульфата радия. Первые шаги процесса извлечения радия включали кипячение с гидроксидом натрия, а затем соляная кислота обработка для минимизации примесей других соединений. Оставшийся остаток затем обрабатывали карбонат натрия превращать сульфат бария в карбонат бария (несущий радий), тем самым делая его растворимым в соляной кислоте. После растворения барий и радий переосаждены в виде сульфатов; затем это повторяли для дополнительной очистки смешанного сульфата. Некоторые примеси, образующие нерастворимые сульфиды, удаляли обработкой раствора хлорида сероводородом с последующей фильтрацией. Когда смешанные сульфаты стали достаточно чистыми, их снова превратили в смешанные хлориды; барий и радий после этого были разделены фракционная кристаллизация при отслеживании прогресса с помощью спектроскоп (радий дает характерные красные линии в отличие от зеленых линий бария), а электроскоп.[57]

После выделения радия Мари и Пьером Кюри из урановой руды из Иоахимсталя несколько ученых начали выделять радий в небольших количествах. Позже небольшие компании приобрели хвосты рудников Иоахимстала и начали выделять радий. В 1904 году австрийское правительство национализированный шахты и прекратили экспорт сырой руды. Некоторое время доступность радия была низкой.[56]

Формирование австрийской монополии и сильное стремление других стран получить доступ к радию привели к поиску урановых руд во всем мире. Соединенные Штаты стали ведущим производителем в начале 1910-х годов. В Карнотит пески в Колорадо содержат часть этого элемента, но более богатые руды находятся в Конго и площадь Большое Медвежье озеро и Большое Невольничье озеро северо-западной Канады.[26][58] Ни одно из месторождений не добывается для радия, но содержание урана делает добычу прибыльной.

Процесс Кюри все еще использовался для промышленного извлечения радия в 1940 году, но затем для фракционирования использовались смешанные бромиды.[59] Если содержание бария в урановой руде недостаточно высоко, легко добавить немного для переноса радия. Эти процессы применялись к рудам с высоким содержанием урана, но могут не работать с рудами с низким содержанием.

Небольшие количества радия все еще извлекались из урановой руды этим методом смешанного осаждения и ионного обмена вплоть до 1990-х годов.[23] но сегодня их добывают только из отработавшего ядерного топлива.[60] В 1954 году общие мировые поставки очищенного радия составляли около 5 фунтов (2,3 кг).[36] и сегодня он все еще находится в этом диапазоне, в то время как годовое производство чистых соединений радия в настоящее время составляет всего около 100 г.[23] Основные страны-производители радия - Бельгия, Канада, Чехия, Словакия, Соединенное Королевство и Россия.[23] Количество произведенного радия было и остается относительно небольшим; например, в 1918 г. в США было произведено 13,6 г радия.[61] Металл выделяют восстановлением оксида радия металлическим алюминием в вакууме при 1200 ° C.[22]

Современные приложения

Некоторые из немногих практических применений радия связаны с его радиоактивными свойствами. Недавно обнаружил радиоизотопы, Такие как кобальт-60 и цезий-137, заменяют радий даже в этих ограниченных применениях, потому что некоторые из этих изотопов являются более мощными излучателями, более безопасными в обращении и доступны в более концентрированной форме.[62][63]

Изотоп 223Ра (под торговым наименованием Ксофиго ) был одобрен США Управление по контролю за продуктами и лекарствами в 2013 году для использования в лекарство как рак лечение кости метастаз.[64][65] Основным показанием к лечению Ксофиго является терапия костных метастазов от кастрационно-резистентного рака простаты из-за благоприятных характеристик этого радиофармпрепарата с альфа-излучателем.[66] 225Ра также использовался в экспериментах по терапевтическому облучению, поскольку это единственный достаточно долгоживущий изотоп радия, у которого нет радона в качестве одной из дочерей.[67]

Радий до сих пор используется в качестве источника излучения в некоторых промышленная радиография устройства для проверки металлических частей на наличие дефектов, аналогично Рентгеновское изображение.[11] При смешивании с бериллий, радий действует как источник нейтронов.[44][68] Радий-бериллиевые источники нейтронов иногда используются даже сегодня,[11][69] но другие материалы, такие как полоний в настоящее время более распространены: около 1500 полоний-бериллиевых источников нейтронов с индивидуальной активностью 1850 Ки (68 ТБк) ежегодно используются в Россия.[70] Эти RaBeF4источники нейтронов на основе (α, n) устарели, несмотря на большое количество нейтронов, которые они излучают (1,84 × 106 нейтронов в секунду) в пользу 241Являюсь –Будьте источниками.[22] Сегодня изотоп 226Ра в основном используется для формирования 227Ac к нейтронное облучение в ядерном реакторе.[22]

Опасности

Радий очень радиоактивен, и его ближайшая дочь, радон газ, также радиоактивен. При проглатывании 80% попавшего внутрь радия покидает организм через кал, а остальные 20% уходят в кровоток, в основном накапливаются в костях.[11] Воздействие радия, внутреннего или внешнего, может вызвать рак и другие расстройства, поскольку радий и радон излучают альфа и гамма излучение при их распаде убивают и видоизменяют клетки.[11] Во время Манхэттенский проект в 1944 г. «допустимая доза» для рабочих была установлена ​​на уровне 0,1 мкг принятого внутрь радия.[71][72]

Некоторые из биологических эффектов радия включают первый случай «радиевого дерматита», зарегистрированный в 1900 году, через два года после открытия этого элемента. Французский физик Антуан Беккерель в течение шести часов носил в кармане жилета небольшую ампулу с радием и сообщил, что его кожа стала изъязвленный. Пьер и Мария Кюри были настолько заинтригованы радиацией, что пожертвовали собственным здоровьем, чтобы узнать о ней больше. Пьер Кюри прикрепил к руке трубку, наполненную радием, на десять часов, что привело к появлению кожного поражения, что предполагает использование радия для поражения раковых тканей, поскольку он поражает здоровые ткани.[73] Обращение с радием было обвинено в смерти Марии Кюри из-за апластическая анемия. Значительную опасность радий представляет его дочерний радон: будучи газом, он может проникать в организм гораздо легче, чем его родительский радий.[11]

Сегодня, 226Ра считается наиболее токсичным из множества радиоэлементов, и с ним следует обращаться в плотных перчаточных боксах со значительной циркуляцией воздушного потока, которая затем обрабатывается, чтобы избежать побега его дочери. 222Р-н в окружающую среду. Старые ампулы, содержащие растворы радия, необходимо открывать с осторожностью, поскольку радиолитическое разложение воды может вызвать избыточное давление газообразного водорода и кислорода.[22] Самая большая в мире концентрация 226Ra хранится в Структура временного содержания отходов, примерно в 9,6 миль (15,4 км) к северу от Ниагарский водопад, Нью-Йорк.[74]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Оба значения встречаются в источниках, и среди ученых нет единого мнения относительно истинного значения точки плавления радия.

Рекомендации

  1. ^ «Радий». Королевское химическое общество. В архиве из оригинала 24 марта 2016 г.. Получено 5 июля 2016.
  2. ^ а б Гринвуд и Эрншоу, стр. 112
  3. ^ а б c d е Кирби и др., Стр. 4
  4. ^ Лиде, Д. Р. (2004). CRC Справочник по химии и физике (84-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. ISBN  978-0-8493-0484-2.
  5. ^ Weigel, F .; Тринкл, А. (1968). "Zur Kristallchemie des Radiums". Радиохим. Acta. 10 (1–2): 78. Дои:10.1524 / ract.1968.10.12.78.
  6. ^ а б Янг, Дэвид А. (1991). «Радий». Фазовые диаграммы элементов. Калифорнийский университет Press. п. 85. ISBN  978-0-520-91148-2.
  7. ^ «Кристаллические структуры химических элементов при давлении 1 бар» В архиве 26 августа 2014 г. Wayback Machine. uni-bielefeld.de.
  8. ^ а б c d Audi, G .; Кондев, Ф. Г .; Wang, M .; Huang, W. J .; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF). Китайская физика C. 41 (3): 030001. Bibcode:2017ЧФК..41с0001А. Дои:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
  9. ^ а б c d е ж грамм Кирби и др., Стр. 3
  10. ^ Пеппард, Д. Ф .; Mason, G.W .; Gray, P.R .; Мех, Дж. Ф (1952). «Возникновение серии (4n + 1) в природе». Журнал Американского химического общества. 74 (23): 6081–6084. Дои:10.1021 / ja01143a074. В архиве с оригинала 28 июля 2019 г.. Получено 6 июля 2019.
  11. ^ а б c d е ж грамм час я Радий: радиационная защита. Агентство по охране окружающей среды США
  12. ^ Содди, Фредерик (25 августа 2004 г.). Интерпретация радия. С. 139–. ISBN  978-0-486-43877-1. В архиве из оригинала 5 сентября 2015 г.. Получено 27 июн 2015.
  13. ^ Малли, Марджори С. (2011). Радиоактивность. Издательство Оксфордского университета. стр.115 –. ISBN  978-0-19-983178-4. Получено 27 июн 2015.
  14. ^ Стратт, Р. Дж. (7 сентября 2004 г.). Лучи Беккереля и свойства радия. С. 133–. ISBN  978-0-486-43875-7. В архиве из оригинала 5 сентября 2015 г.. Получено 27 июн 2015.
  15. ^ «Первые наблюдения короткоживущих атомных ядер грушевидной формы - ЦЕРН». home.cern. В архиве с оригинала 12 июня 2018 г.. Получено 8 июн 2018.
  16. ^ Тайер, Джон С. (2010), "Релятивистские эффекты и химия более тяжелых элементов основной группы", Релятивистские методы для химиков, Проблемы и достижения вычислительной химии и физики, 10, п. 81, Дои:10.1007/978-1-4020-9975-5_2, ISBN  978-1-4020-9974-8
  17. ^ а б Гринвуд и Эрншоу, стр. 111
  18. ^ Кирби и др., Стр. 8
  19. ^ а б c d е ж грамм Кирби и др., Стр. 4–8
  20. ^ Кирби и др., Стр. 8–9
  21. ^ Кирби и др., Стр. 12
  22. ^ а б c d е ж Келлер, Корнелиус; Вольф, Уолтер; Шани, Джашовам. «Радионуклиды, 2. Радиоактивные элементы и искусственные радионуклиды». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. С. 97–98. Дои:10.1002 / 14356007.o22_o15.
  23. ^ а б c d Гринвуд и Эрншоу, стр. 109–110.
  24. ^ «Радий» В архиве 15 ноября 2012 г. Wayback Machine, Лос-Аламосская национальная лаборатория. Проверено 5 августа 2009 года.
  25. ^ Секция 14, Геофизика, астрономия и акустика; Изобилие элементов в земной коре и в море, в Лиде, Дэвид Р. (ред.), CRC Справочник по химии и физике, 85-е издание. CRC Press. Бока-Ратон, Флорида (2005 г.).
  26. ^ а б c Хаммонд, К. Р. «Радий» в Хейнс, Уильям М., изд. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN  1439855110.
  27. ^ Кюри, Пьер; Кюри, Мари и Бемон, Гюстав (1898). "Sur une nouvelle субстанция fortement radio-active, contenue dans la pechblende (О новом сильно радиоактивном веществе, содержащемся в урановой обманке)". Comptes Rendus. 127: 1215–1217. В архиве из оригинала от 6 августа 2009 г.. Получено 1 августа 2009.
  28. ^ Недели, Мэри Эльвира (1933). «Открытие элементов. XIX. Радиоактивные элементы». Журнал химического образования. 10 (2): 79. Bibcode:1933JChEd..10 ... 79Вт. Дои:10.1021 / ed010p79.
  29. ^ Болл, Дэвид В. (1985). «Элементная этимология: что в имени?». Журнал химического образования. 62 (9): 787–788. Bibcode:1985JChEd..62..787B. Дои:10.1021 / ed062p787.
  30. ^ Карвалью, Фернандо П. (2011), «Мария Кюри и открытие радия», Новый бум добычи урана, Springer Geology, стр. 3–13, Дои:10.1007/978-3-642-22122-4_1, ISBN  978-3-642-22121-7
  31. ^ Недели, Мэри Эльвира (1933). «Открытие элементов. XIX. Радиоактивные элементы». Журнал химического образования. 10 (2): 79. Bibcode:1933JChEd..10 ... 79Вт. Дои:10.1021 / ed010p79.
  32. ^ Фрэнк Мур Колби; Аллен Леон Черчилль (1911). Новый международный ежегодник: сборник мировых достижений. Додд, Мид и Ко, стр.152 –.
  33. ^ Кюри, Мари и Дебьерн, Андре (1910). "Sur le radium métallique" (О металлическом радии) ". Comptes Rendus (На французском). 151: 523–525. В архиве из оригинала 20 июля 2011 г.. Получено 1 августа 2009.
  34. ^ Ronneau, C .; Битчаева, О. (1997). Биотехнологии для управления отходами и восстановления территорий: технологические, образовательные, деловые, политические аспекты. Отдел по научным вопросам, Организация Североатлантического договора. п. 206. ISBN  978-0-7923-4769-9. В архиве из оригинала 5 сентября 2015 г.. Получено 27 июн 2015.
  35. ^ Кадр, Пол В. "Как появилась Кюри". В архиве с оригинала 30 мая 2012 г.. Получено 30 апреля 2008.
  36. ^ а б Terrill Jr, J. G .; Ingraham Sc, 2-й; Мёллер, Д. У. (1954). «Радий в искусстве исцеления и в промышленности: радиационное воздействие в США». Отчеты общественного здравоохранения. 69 (3): 255–62. Дои:10.2307/4588736. JSTOR  4588736. ЧВК  2024184. PMID  13134440.
  37. ^ Рамка, Пол. Радиолюминесцентная краска В архиве 31 июля 2014 г. Wayback Machine, Ассоциированные университеты Ок-Ридж. Проверено 17 сентября 2007 года.
  38. ^ "Хронология истории окружающей среды - Radium Girls". 20 июля 2012 г. В архиве из оригинала 2 сентября 2018 г.. Получено 1 сентября 2018.
  39. ^ Роуленд, Р. Э. (1995) Радий в организме человека: обзор исследований в США В архиве 9 ноября 2011 г. Wayback Machine. Аргоннская национальная лаборатория. п. 22
  40. ^ Тыква, Ричард; Берг, Дитер (2004). Техногенная и естественная радиоактивность в загрязнении окружающей среды и радиохронологии. Springer. п. 78. ISBN  978-1-4020-1860-2.
  41. ^ Лаврухина Августа Константиновна; Поздняков, Александр Александрович (1966). Аналитическая химия технеция, прометия, астатина и франция [Аналитическая химия технеция, прометия, астатина и франция] (на русском). Наука. п. 118.
  42. ^ Паспорт безопасности нуклида: Водород-3. ehso.emory.edu
  43. ^ Зерриффи, Хишам (январь 1996 г.). «Тритий: экологические, медицинские, бюджетные и стратегические последствия решения Министерства энергетики о производстве трития». Институт энергетики и экологических исследований. В архиве из оригинала 13 июля 2010 г.. Получено 15 сентября 2010.
  44. ^ а б c Эмсли, Джон (2003). Строительные блоки природы: руководство по элементам от А до Я. Издательство Оксфордского университета. стр.351 –. ISBN  978-0-19-850340-8. Получено 27 июн 2015.
  45. ^ а б Радий. Британская энциклопедия
  46. ^ Светящаяся радиевая краска В архиве 4 марта 2013 г. Wayback Machine. vintagewatchstraps.com
  47. ^ «Французский веб-сайт, на котором представлены продукты (лекарства, минеральная вода, даже нижнее белье), содержащие радий». В архиве из оригинала 15 марта 2011 г.. Получено 1 августа 2009.
  48. ^ Шербонье, Алиса (1 октября 1997 г.). «Назальное облучение детей радием приводит к ухудшению здоровья». Baltimore Chronicle. В архиве из оригинала 28 сентября 2011 г.. Получено 1 августа 2009.
  49. ^ Хейтер, Чарльз (2005). «Политика радонотерапии в 1930-е годы». Элемент надежды: радий и реакция на рак в Канаде, 1900–1940 гг.. McGill-Queen's Press. ISBN  978-0-7735-2869-7.
  50. ^ Харви, Дэвид И. (1999). «Радиевый век». Стараться. 23 (3): 100–5. Дои:10.1016 / S0160-9327 (99) 01201-6. PMID  10589294.
  51. ^ Гамильтон, Вивьен (2016). «Тайны жизни: историк Луис Кампос возрождает роль радия в ранних генетических исследованиях». Дистилляции. 2 (2): 44–45. В архиве из оригинала 23 марта 2018 г.. Получено 22 марта 2018.
  52. ^ "Четыре врача-основателя". В архиве из оригинала 10 марта 2015 г.. Получено 10 апреля 2013.
  53. ^ Дастур, Ади Э .; Танк, П. Д. (2011). "Говард Этвуд Келли: намного больше, чем просто стежок". Журнал акушерства и гинекологии Индии. 60 (5): 392–394. Дои:10.1007 / s13224-010-0064-6. ЧВК  3394615.
  54. ^ а б Aronowitz, Jesse N .; Робисон, Роджер Ф. (2010). «Ховард Келли внедряет гинекологическую брахитерапию в США». Брахитерапия. 9 (2): 178–184. Дои:10.1016 / j.brachy.2009.10.001. PMID  20022564.
  55. ^ Ребекка Склот (2 февраля 2010 г.). Бессмертная жизнь Генриетты Лакс. Random House Digital, Inc. ISBN  978-0-307-58938-5. В архиве из оригинала 17 июня 2013 г.. Получено 8 апреля 2013.
  56. ^ а б Черански, Беате (2008). "Tauschwirtschaft, Reputationsökonomie, Bürokratie". NTM Zeitschrift für Geschichte der Wissenschaften, Technik und Medizin. 16 (4): 413–443. Дои:10.1007 / s00048-008-0308-z.
  57. ^ "Боковая наука" В архиве 2 апреля 2015 г. Wayback Machine. lateralscience.blogspot.se. Ноябрь 2012 г.
  58. ^ Просто, Эван; Суэйн, Филип В. и Керр, Уильям А. (1952). «Мирное воздействие атомной энергии». Журнал финансовых аналитиков. 8 (1): 85–93. Дои:10.2469 / faj.v8.n1.85. JSTOR  40796935.
  59. ^ Кюбель, А. (1940). «Извлечение радия из канадской урановой обманки». Журнал химического образования. 17 (9): 417. Bibcode:1940JChEd..17..417K. Дои:10.1021 / ed017p417.
  60. ^ Эмсли, Джон (2011). Строительные блоки природы: руководство по элементам от А до Я. Издательство Оксфордского университета. п. 437. ISBN  9780199605637.
  61. ^ Виоль, К. Х. (1919). «Радиевое производство». Наука. 49 (1262): 227–8. Bibcode:1919Sci .... 49..227V. Дои:10.1126 / science.49.1262.227. PMID  17809659.
  62. ^ Комитет по использованию и замене источников излучения, Национальный исследовательский совет (США); Совет по ядерным и радиационным исследованиям, Национальный исследовательский совет (США) (январь 2008 г.). Использование и замена источников излучения: сокращенная версия. п. 24. ISBN  978-0-309-11014-3. В архиве из оригинала 5 сентября 2015 г.. Получено 27 июн 2015.
  63. ^ Бентел, Гунилла Карлесон (1996). Планирование лучевой терапии. п. 8. ISBN  978-0-07-005115-7. В архиве из оригинала 5 сентября 2015 г.. Получено 27 июн 2015.
  64. ^ «Управление по контролю за продуктами и лекарствами определяет лекарство от рака простаты Xofigo от Bayer, Algeta». Архивировано из оригинал 28 июня 2013 г.. Получено 1 октября 2014.
  65. ^ «FDA одобряет Xofigo для лечения рака простаты на поздних стадиях». Cancer.org. (2013-05-15)
  66. ^ Maffioli, L .; Florimonte, L .; Коста, Д. С .; Correia Castanheira, J .; Grana, C .; Глянец, М .; Bodei, L .; Чинол, М. (2015). «Новые радиофармпрепараты для лечения кастрационно-резистентного рака простаты». Q J Nucl Med Mol Imaging. 59 (4): 420–38. PMID  26222274.
  67. ^ Штоль, Вольфганг (2005). «Торий и соединения тория». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайли-ВЧ. п. 717. Дои:10.1002 / 14356007.a27_001. ISBN  978-3-527-31097-5.
  68. ^ l'Annunziata, Майкл Ф. (2007). "Ядерные реакции, вызванные альфа-частицами". Радиоактивность: введение и история. Эльзевир. С. 260–261. ISBN  978-0-444-52715-8.
  69. ^ Holden, N.E .; Ресиниелло, Р. Н .; Hu, J. P .; Рорер, Дэвид С. (2004). «Дозиметрия излучения радий-бериллиевого источника с графитовым замедлителем» (PDF). Физика здоровья. 86 (5 Прил.): S110–2. Bibcode:2003rdtc.conf..484H. Дои:10.1142/9789812705563_0060. PMID  15069300. В архиве (PDF) из оригинала 23 июля 2018 г.. Получено 25 октября 2017.
  70. ^ Красивая версия "самоубийства" Литвиненко греборукости В архиве 22 июня 2012 в WebCite (на русском). stringer.ru (26 ноября 2006 г.).
  71. ^ Вейсгалл, Джонатан М. (1994). Операционный перекресток: атомные испытания на атолле Бикини. Издательство Военно-морского института. п.238. ISBN  978-1-55750-919-2. Получено 20 августа 2011.
  72. ^ Фрай, Ширли А. (1998). "Приложение: Открытие радия мадам Кюри (1898 г.): День памяти женщин в области радиационных наук". Радиационные исследования. 150 (5): S21 – S29. Bibcode:1998РадР..150С..21Ф. Дои:10.2307/3579805. JSTOR  3579805. PMID  9806606.
  73. ^ Реднисс, Лорен (2011). Радиоактивный: Мари и Пьер Кюри: сказка о любви и осадках. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: HarperCollins. п. 70. ISBN  978-0-06-135132-7.
  74. ^ Дженкс, Эндрю (июль 2002 г.). «Образцовый город США: цена победы для окружающей среды во Второй мировой войне и холодной войне». История окружающей среды. 12 (77): 552–577. Дои:10.1093 / envhis / 12.3.552. (требуется подписка)

Библиография

дальнейшее чтение

внешняя ссылка