Интересные факты о радии (химический элемент)

Что такое радий?

Интересные факты о радии

Радий является шестым элементом второго столбца периодической таблицы. Это самый тяжелый из щелочноземельных металлов. Атомы радия имеют 88 электронов и 88 протонов с 2 валентными электронами во внешней оболочке.

Он был открыт Марией Кюри и ее мужем Пьером в 1898 году. В 1903 году Королевская академия наук наградила Мари и Пьера Кюри и Анри Беккереля Нобелевской премией по физике, что сделало Мари первой женщиной, получившей такую награду.

Применение

В настоящее время радий иногда используют в компактных источниках нейтронов, для этого небольшие его количества сплавляются с бериллием. Под действием альфа-излучения (ядер гелия-4) из бериллия выбиваются нейтроны: 9Be + 4He → 12C + 1n.

В медицине радий используют как источник радона для приготовления радоновых ванн (хотя в настоящее время их полезность оспаривается). Кроме того, радий применяют для кратковременного облучения при лечении злокачественных заболеваний кожи, слизистой оболочки носа, мочеполового тракта.

Однако в настоящее время существует множество более подходящих для этих целей радионуклидов с нужными свойствами, которые получают на ускорителях или в ядерных реакторах, например, 60Co (T1/2 = 5,3 года), 137Cs (T1/2 = 30,2 года), 182Ta (T1/2 = 115 сут.), 192Ir (T1/2 = 74 сут.), 198Au (T1/2 = 2,7 сут.) и т. д.

Ранее радий часто использовался для приготовления светящихся красок постоянного свечения (для разметки циферблатов часов и других приборов), однако сейчас его обычно заменяют менее опасными изотопами: тритием (T1/2 = 12,3 года) или 147Pm (T1/2 = 2,6 года).

История радия

Мари и Пьер Кюри, химики польского и французского происхождения, обнаружили радий в 1898 году. Открытие было получено в результате изучения pitchblende (тип урановой руды), обнаруженного в Богемии (современная Чешская Республика). Уран был выделен из руды, и в результате было обнаружено, что его остатки радиоактивны.

К 1910 году радий был произведен синтетическим путем в США. Но до того, его использовали в самых странных местах, например, в шоколаде или воде, но об этом немного позже.

Где используется

Использовать новое вещество начали сразу. Супруги Кюри не запатентовали продукт, считая его всеобщим достоянием. Предприимчивые граждане воспользовались этим.

«Философский камень»

Рынок Европы и Америки заполонила чудодейственная продукция: «молодильные» кремы, пудры, зубные пасты. Мошенники изготавливали также хлеб, печенье, шоколадки, «лечебную» воду, средство для повышения потенции.

Бум продержался двадцать лет, пока не была доказана опасность увлечения веществом.

Промышленность

Радий был микрокомпонентом светящейся краски. Ею снабжали циферблаты армейских компасов, часов, авиационных, морских приборов. В 1970-х радий заменили менее агрессивным тритием.

Советский армейский компас. Жёлтая краска содержит радий
Советский армейский компас. Жёлтая краска содержит радий

Сферы применения единичны:

  • В сплаве с бериллием – производитель альфа-частиц в радиево-бериллиевых накопителях нейтронов.
  • Светящиеся составы (с сульфидом цинка).
  • Маркер качества литья, сварных швов.
  • Нейтрализация электростатических зарядов.

Применение вещества ограничивается главным недостатком – радиоактивностью.

Другие сферы

  • Геологи применяют радиевые изотопы для определения возраста минералов, осадочных пород.
  • Для геохимиков это индикатор движения океанской воды и концентрации урана.
  • Ювелиры облучают радием драгоценные камни для улучшения цвета.
  • Для медицины радий – источник газа радона (его добавляют в лечебные ванны). Кратковременное облучение радием – метод борьбы с онкологией.

Как был открыт

Открытие радия (1898 год) – заслуга Марии Кюри:

  • Годами она работала с урановой смолкой. Это были отходы с местного предприятия. После извлечения урана они должны были быть «чистыми», но «фонили» сильнее чистого урана.
  • Позднее к ней присоединился супруг Пьер и коллега Жан Бемон.
  • Лишь через 12 лет была получена первая в истории «песчинка» чистого радия.

Реплики продуктов начала XX века, содержащих радий, на витрине в Музее Марии Кюри, Париж
Реплики продуктов начала XX века, содержащих радий, на витрине в Музее Марии Кюри, Париж

В тонне урановой смолки, которую перерабатывали супруги Кюри, было 0,1 г радия.

  • Первые образцы стали самым дорогим веществом на планете: цена 1 г радия превосходила стоимость двух центнеров золота.

Попутно Мария открыла элемент, который назвала полонием – в честь своей родной страны Польши.

Отопление радием-камин 21 века. Французская карточка 1910 года
Отопление радием-камин 21 века. Французская карточка 1910 года

За открытие радия Марии Склодовской-Кюри присудили в 1911 году Нобелевскую премию.

В радии как металле с «подсветкой» видели неисчерпаемый источник тепла и света. Однако вскоре обнаружилась смертельная опасность радиации для биологических структур.

Название восходит к латинскому radius – луч. Так радиоактивный элемент назвали за постоянную светимость.

Ра – верховный бог Солнца у древних египтян.

Физические и химические свойства

Радий при нормальных условиях представляет собой блестящий белый металл, на воздухе темнеет (вероятно, вследствие образования нитрида радия). Реагирует с водой. Ведёт себя подобно барию и стронцию, но более химически активен. Обычная степень окисления — 2.

Кристаллическая решётка радия:

511 Кристаллическая решётка #1
512 Структура решётки Кубическая объёмно-центрированная

Кристаллическая решетка радия

513 Параметры решётки 5,148 Å
514 Отношение c/a
515 Температура Дебая
516 Название пространственной группы симметрии Im_ 3m
517 Номер пространственной группы симметрии 229

Нахождение в природе

Радий – рассеянный элемент, микроконцентрации обнаружены в различных объектах.

Радиоактивный элемент Радия
Радиоактивный элемент Радия

Элемент распределен по биосфере неравномерно:

  • Главный источник металла – урановая руда.
  • Радий всегда содержат руды тория.
  • Вымываясь оттуда, попадает в воду, нефтяные, газоносные пласты. Найден во вторичных минералах свинца.

Тонна урана из урановой руды содержит 0,34 г радия. Тонна земной коры – 1 мкг.

За более чем 120 лет – со времени открытия – на Земле удалось получить полтора кг вещества.

Все природные изотопы радия сведены в таблицу:

ИзотопИсторическое названиеСемействоПериод полураспадаТип распадаДочерний изотоп (историческое название)
Радий-223 актиний Х (AcX) ряд урана-235 11,435 дня α радон-219 (актинон, An)
Радий-224 торий Х (ThX) ряд тория-232 3,66 дня α радон-220 (торон, Tn)
Радий-226 радий (Ra) ряд урана-238 1602 года α радон-222 (радон, Rn)
Радий-228 мезоторий I (MsTh1) ряд тория-232 5,75 года β актиний-228 (мезоторий II, MsTh2)

Получение

Получить чистый радий в начале XX века стоило огромного труда. Мария Кюри трудилась 12 лет, чтобы получить крупинку чистого радия. Чтобы получить всего 1 г чистого радия, нужно было несколько вагонов урановой руды, 100 вагонов угля, 100 цистерн воды и 5 вагонов разных химических веществ. Поэтому на начало XX века в мире не было более дорогого металла. За 1 г радия нужно было заплатить больше 200 кг золота.

Обычно радий добывается из урановых руд. В рудах, достаточно старых для установления векового радиоактивного равновесия в ряду урана-238, на тонну урана приходится 333 миллиграмма радия-226.

Существует также способ добычи радия из радиоактивных природных вод, выщелачивающих радий из урансодержащих минералов. Содержание радия в них может доходить до 7,5×10−9 г/г. Так, на месте нынешнего поселка Водный Ухтинского района Республики Коми с 1931 по 1956 год действовало единственное в мире предприятие, где радий выделяли из подземных минерализованных вод Ухтинского месторождения, так называемый «Водный промысел».

Из анализа документов, сохранившихся в архиве правопреемника этого завода (ОАО Ухтинский электрокерамический завод «Прогресс»), было подсчитано, что до закрытия на «Водном промысле» было выпущено примерно 271 г радия. В 1954 году мировой запас добытого радия оценивался в 2,5 кг. Таким образом, к началу 1950-х годов примерно каждый десятый грамм радия был получен на «Водном промысле».

Химические свойства радия:

300 Химические свойства  
301 Степени окисления +2
302 Валентность II
303 Электроотрицательность 0,9 (шкала Полинга) − предположительно
304 Энергия ионизации (первый электрон) 509,29 кДж/моль (5,2784239(25) эВ)
305 Электродный потенциал Ra2+ + 2e— → Ra, Eo = -2,92 В
306 Энергия сродства атома к электрону 9,6485 кДж/моль (0,10 эВ) – предположительно

Технология получения

  1. Радий выделяют из урановой руды, получение металла базируется на электролизе. Рабочим материалом выступают растворенный хлорид радия и ртуть как катод.
  2. Второй способ получения – из природных вод, которые выщелачивают радий из минералов с ураном в составе.

Производство относится к вредным: требуются специальные средства защиты, соблюдение правил техники безопасности.

Характеристики радия

Радий в стандартных условиях представляет собой серебристый металл. Это очень радиоактивное вещество, излучающие световые лучи, которые заставляют его светиться в темноте. При контакте с воздухом он быстро образует черное покрытие, вступая в реакцию с азотом в воздухе.

Излучение, испускаемое радием, чрезвычайно опасно. Он более чем в миллион раз радиоактивнее урана. Чрезмерное воздействие радия может вызвать рак и, в конечном итоге, смерть. Мария Кюри, одна из первых ученых, которые работали с радием, в конечном итоге умерла от чрезмерного воздействия радиации.

Биологическая роль

Радий чрезвычайно радиотоксичен. В организме он ведёт себя подобно кальцию — около 80 % поступившего в организм радия накапливается в костной ткани. Большие концентрации радия вызывают остеопороз, самопроизвольные переломы костей и злокачественные опухоли костей и кроветворной ткани. Опасность представляет также радон — газообразный радиоактивный продукт распада радия.

Преждевременная смерть Марии Кюри произошла вследствие хронического отравления радием, так как в то время опасность облучения ещё не была осознана.

Происхождение названия

Название «радий» связано с излучением ядер атомов Ra (лат. radius — луч).

Единица измерения радия

Стандартная единица, используемая для измерения радиоактивности вещества, называется беккерелем, другая единица, кюри, получена из сравнительной радиоактивности изотопа радия, Ra-226.

Свойства атома радия :

200 Свойства атома
201 Атомная масса ( молярная масса ) 226,0254 а.е.м. (г/моль)
202 Электронная конфигурация 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10

6s2 6p6 7s2

203 Электронная оболочка K2 L8 M18 N32 O18 P8 Q2 R0

Электронная оболочка радия

204 Радиус атома (вычисленный)
205 Эмпирический радиус атома 215 пм
206 Ковалентный радиус* 221 пм
207 Радиус иона (кристаллический) Ra2+

162 (8) пм,

184 (12) пм

(в скобках указано координационное число – характеристика, которая определяет число ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле)

208 Радиус Ван-дер-Ваальса 283 пм
209 Электроны, Протоны, Нейтроны 88 электронов, 88 протонов, 138 нейтронов
210 Семейство (блок) элемент s-семейства
211 Период в периодической таблице 7
212 Группа в периодической таблице 2-ая группа (по старой классификации – главная подгруппа 2-ой группы)
213 Эмиссионный спектр излучения Спектр_Радия

Изотопы

Известны 25 изотопов радия. Изотопы 223Ra, 224Ra, 226Ra, 228Ra встречаются в природе, являясь членами радиоактивных рядов. Остальные изотопы могут быть получены искусственным путём. Радиоактивные свойства некоторых изотопов радия.

Массовое число
Период полураспада
Тип распада
213 2,74(6) мин. α
219 10(3) мс α
220 17,9(14) мс α (99%)
221 28(2) с α
222 38,0(5) с α
223 (AcX) 11,43(5) дня α
224 (ThX) 3,6319(23) дня α
225 14,9(2) дня β
226 1602(7) лет α
227 42,2(5) мин. β
228 (MsTh1) 5,75(3) года β
230 93(2) мин. β

Общие сведения:

100 Общие сведения  
101 Название Радий
102 Прежнее название
103 Латинское название Radium
104 Английское название Radium
105 Символ Ra
106 Атомный номер (номер в таблице) 88
107 Тип Металл
108 Группа Радиоактивный, щёлочноземельный металл
109 Открыт Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри, Франция , 26 декабря 1898 г.
110 Год открытия 26 декабря 1898 г.
111 Внешний вид и пр. Блестящий, радиоактивный металл серебристо-белого цвета. Радиотоксичен
112 Происхождение Природный материал
113 Модификации
114 Аллотропные модификации
115 Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга
116 Конденсат Бозе-Эйнштейна
117 Двумерные материалы
118 Содержание в атмосфере и воздухе (по массе) 0 %
119 Содержание в земной коре (по массе) 9,9·10-12 %
120 Содержание в морях и океанах (по массе) 1,0·10-15 %
121 Содержание во Вселенной и космосе (по массе) 0 %
122 Содержание в Солнце (по массе)
123 Содержание в метеоритах (по массе)
124 Содержание в организме человека (по массе) 1,0·10-13 %

Дополнительные сведения:

900 Дополнительные сведения
901 Номер CAS 7440-14-4

Интересный факт о радии

Радий имеет температуру плавления 700 градусов Цельсия и температуру кипения 1736 градусов. Его плотность составляет 5,0 г / см 3 при 118 С.

Где использовался радий раньше:

Шоколад с радием

  • В шоколаде. Пищевые продукты, содержащие радий, такие как шоколадный батончик Radium Schokolade, производимый Burk & Braun, и хлебопекарня Radium Bread, которая использовала для своих нужд радий, были популярны за рубежом до тех пор, пока в 1936 году их не запретили.
  • В игрушках. Radiumscope, игрушка, продаваемая в 1942 году, позволяла увидеть радий в действии.Она светилась ночью и говорили, что это незаменима вещь, для детей, боящихся темноты.
  • В косметике. Человек по имени Альфред Кюри (он не был связан с учеными, открывшими элемент) использовал радий в косметике и зубной пасте. Такая линия называлась Tho-Radia.
  • Для лечения импотенции. Еще до изобретения Виагры были придуманы восковые свечи с содержанием радия, которые мужчины должны были вводить в уретру для повышения потенции.
  • В часах. Между 1917 и 1926 годами, в разгар расцвета популярности элемента, американская Радиевая Корпорация наняла более ста рабочих (практически все женщины) для окраски часов и циферблатов своей запатентованной светящейся краской Undark. Более 70 женщин были наняты для смешивания краски Undark, состоящей из клея, воды и порошка радия.

18/08/201928/08/2019TanyaVU 3111 Добавить комментарий Отменить ответ Комментарий <текстареа id="comment" name="comment" cols="45" rows="8" maxlength="65525" required="required">

Имя

Топы и подборки

ТОП5 сайтов знакомств с удобным и понятным интерфейсом

  • ТОП5 оригинальных подводных ресторанов мира

  • Источники

    • https://vtopetop.ru/prochee/chto-takoe-radij-i-pochemu-ego-ispolzovali-v-ede.html
    • http://himsnab-spb.ru/article/ps/ra/
    • https://jgems.ru/metally/radij
    • https://ChemicalStudy.ru/radiy-svoystva-atoma-himicheskie-i-fizicheskie-svoystva/
    • https://chem.ru/radij.html

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Сайт каталог о камнях / gorodgranit