Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Радій



План:


Введення

Радій - елемент головної підгрупи другої групи, сьомого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 88. Позначається символом Ra ( лат. Radium ). Проста речовина радій ( CAS-номер : 7440-14-4) - блискучий лужноземельний метал сріблясто-білого кольору, швидко тускнеющій на повітрі. Має високу хімічну активність. Радіоактивний; найбільш стійкий нуклід 226 Ra (період напіврозпаду близько 1600 років).


1. Історія

Французькі вчені П'єр і Марія Кюрі виявили, що відходи, що залишаються після виділення урану з уранової руди ( уранова смолка, ловили в місті Іоахімсталь, Чехія), більш радіоактивні, ніж чистий уран. З цих відходів подружжя Кюрі після кількох років інтенсивної роботи виділили два сильно радіоактивних елементи: полоній і радій. Перше повідомлення про відкриття радію (у вигляді суміші з барієм) Кюрі зробили 26 грудня 1898 у Французькій Академії наук. У 1910 Кюрі і Андре Дебьерн виділили чистий радій шляхом електролізу хлориду радію на ртутному катоді і подальшої дистиляції в водні. Виділений елемент був, як зараз відомо, ізотоп радій-226, продукт розпаду урану-238. За відкриття радію і полонія подружжя Кюрі отримали Нобелівську премію. Радій утворюється через багато проміжних стадії при радіоактивному розпаді ізотопу урану-238 і тому знаходиться в невеликих кількостях в урановій руді.

В Росії радій вперше був отриманий в експериментах відомого радянського радіохіміки В. Г. Хлопіна. У 1918 році на базі Державного рентгенівського інституту було організовано Радиевом відділення. Це відділення в 1922 році отримало статус окремого наукового інституту. Одним із завдань Радієвого інституту були дослідження радіоактивних елементів, в першу чергу - радію. Директором нового інституту став В. І. Вернадський, його заступником - В. Г. Хлопін, фізичний відділ інституту очолив Л. В. Мисовської. [3]

Багато радіонукліди, що виникають при радіоактивному розпаді радію, до того, як була виконана їх хімічна ідентифікація, отримали найменування виду радій А, радій B, радій C і т. д. Хоча зараз відомо, що вони представляють собою ізотопи інших хімічних елементів, їх історично склалися назви за традицією іноді використовуються:

Ізотоп
Еманація радію 222 Rn
Радій A 218 Po
Радій B 214 Pb
Радій C 214 Bi
Радій C 1 214 Po
Радій C 2 210 Tl
Радій D 210 Pb
Радій E 210 Bi
Радій F 210 Po

Названа на честь Кюрі позасистемна одиниця радіоактивності кюрі заснована на активності 1 г радію-226: 3,7 10 жовтня розпадів в секунду, або 37 ГБк.


2. Походження назви

Назва "радій" пов'язане з випромінюванням ядер атомів Ra ( лат. radius - Промінь).

3. Знаходження в природі

Радій досить рідкісний. За минулий з моменту його відкриття час - понад століття - у всьому світі вдалося добути всього лише 1,5 кг чистого радію. Одна тонна уранової смолки, з якої подружжя Кюрі отримали радій, містить лише близько 0,0001 г радію-226. Весь природний радій є радіогенних - виникає при розпаді урану-238, урану-235 або торію-232; з чотирьох знайдених в природі найбільш поширеним і довготривалим ізотопом (період напіврозпаду 1602) є радій-226, що входить до радіоактивний ряд урану-238. У рівновазі відношення вмісту урану-238 і радію-226 в руді дорівнює відношенню їх періодів напіврозпаду: (4,468 10 9 років) / (1602 року) = 2,789 10 6. Таким чином, на кожні три мільйонів атомів урану в природі припадає лише один атом радію або 1,02 мкг / т ( кларк в земній корі).

Всі природні ізотопи радію зведені в таблицю:

Ізотоп Історична назва Сімейство Період напіврозпаду Тип розпаду Дочірній ізотоп (історична назва)
Радій-223 актиній Х (AcX) ряд урану-235 11,435 дня α радон-219 ( актинон, An)
Радій-224 торій Х (ThX) ряд торію-232 3,66 дня α радон-220 ( торон, Tn)
Радій-226 радій (Ra) ряд урану-238 1602 α радон-222 ( радон, Rn)
Радій-228 мезоторий I (MsTh 1) ряд торію-232 5,75 року β актиній-228 ( мезоторий II, MsTh 2)

Геохімія радію багато в чому визначається особливостями міграції та концентрації урану, а також хімічними властивостями самого радію - активного лужноземельних металів. Серед процесів, що сприяють концентрування радію, слід вказати в першу чергу на формування на невеликих глибинах геохімічних бар'єрів, в яких концентрується радій. Такими бар'єрами можуть бути, наприклад, сульфатні бар'єри в зоні окислення. Піднімаються знизу хлоридні сірководневі радійсодержащіе води в зоні окислення стають сульфатними, радій осідає з BaSO 4 і CaSО 4, де він стає практично нерозчинним постійним джерелом радону. Через високу міграційної здатності урану і здатності його до концентрування, формуються багато типів уранових рудоутворення в гідротермах, вугіллі, бітумах, вуглистих сланцях, пісковиках, торфовищах, фосфоритах, бурих залізняках, глинах з кістковими залишками риб (літофацій). При спалюванні вугілля зола і шлаки збагачуються 226 Ra. Також зміст радію підвищено в фосфатних породах.

У результаті розпаду урану і торію і вилуговування з вміщуючих порід в нафті постійно утворюються радіонукліди радію. У статичному стані нафта знаходиться в природних пастках, обміну радієм між нафтою і підпирають її водами немає (крім зони контакту вода-нафта) і в результаті є надлишок радію в нафті. При розробці родовища пластові і закачується води інтенсивно надходять у нафтові пласти, поверхня розділу вода-нафта різко збільшується і в результаті радій йде у потік фільтруються вод. При підвищеному вмісті сульфат-іонів розчинені у воді радій і барій осідають у вигляді радиобарита Ва (Ra) SО 4, який випадає на поверхні труб, арматури, резервуарів. Типова об'ємна активність надходить на поверхню водонефтяной суміші по 226 Rа і 228 Rа може бути близько 10 Бк / л (відповідає рідким радіоактивних відходів).

Основна маса радію знаходиться в розсіяному стані в гірських породах. Радій - хімічний аналог лужних і лужноземельних породоутворюючих елементів, з яких складаються польові шпати, що становлять половину маси земної кори. Калієві польові шпати - головні породообразующие мінерали кислих магматичних порід - гранітів, сієнітів, гранодиоритов та ін Відомо, що граніти мають природну радіоактивністю трохи вище фонової через що міститься в них урану. Хоча кларк урану не перевищує 3 г / т, але в гранітах його вміст становить вже 25 г / т. Але якщо набагато більш поширений хімічний аналог радію барій входить до складу досить рідкісних калій-барієвих польових шпатів (гіалофанов), а "чистий" барієвий польовий шпат, мінерал цельзіан BaAl 2 Si 2 O 8 дуже рідкісний, то накопичення радію з утворенням радієвий польових шпатів і мінералів взагалі не відбувається через короткого періоду напіврозпаду радію. Радій розпадається на радон, що підноситься по порах і мікротріщини і вимиваються з грунтовими водами. У природі іноді зустрічаються молоді радієві мінерали, що не містять уран, наприклад радіобаріт і радіокальціт, при кристалізації яких з розчинів, збагачених радієм (у безпосередній близькості від легкорозчинних вторинних уранових мінералів), радій сокрісталлізуется з барієм і кальцієм завдяки ізоморфізму.



4. Отримання

Отримати чистий радій на початку ХХ ст. коштувало величезної праці. Марія Кюрі працювала 12 років, щоб отримати крупинку чистого радію. Щоб отримати всього 1 г чистого радію, потрібно було кілька вагонів уранової руди, 100 вагонів вугілля, 100 цистерн води та 5 вагонів різних хімічних речовин. Тому на початок ХХ ст. в світі не було більш дорогого металу. За 1 г радію потрібно було заплатити більше 200 кг золота.

5. Фізичні та хімічні властивості

Радій при нормальних умовах являє собою блискучий білий метал, на повітрі темніє (ймовірно, внаслідок утворення нітриду радію). Реагує з водою. Поводиться подібно барію і стронцію, але більш хімічно активний. Звичайна ступінь окислення - +2. Гідроксид радію Ra (OH) 2 - сильне, корозійне підставу.

6. Застосування

В даний час радій іноді використовують у компактних джерелах нейтронів, для цього невеликі його кількості сплавляються з берилієм. Під дією альфа-випромінювання (ядер гелію-4) з берилію вибиваються нейтрони: 9 Be + 4 He → 12 C + 1 n.

У медицині радій використовують як джерело радону для приготування радонових ванн (хоча в даний час їх корисність заперечується). Крім того, радій застосовують для короткочасного опромінення при лікуванні злоякісних захворювань шкіри, слизової оболонки носа, сечостатевого тракту.

Проте в даний час існує безліч більш підходящих для цих цілей радіонуклідів з потрібними властивостями, які отримують на прискорювачах або в ядерних реакторах, наприклад, 60 Co (T 1 / 2 = 5,3 року), 137 Cs (T 1 / 2 = 30,2 року), 182 Ta (T 1 / 2 = 115 сут.), 192 Ir (T 1 / 2 = 74 сут.), 198 Au (T 1 / 2 = 2, 7 діб.) і т. д.

Опалення радієм: камін 21 століття. Французька картка 1910

До 70-х років XX століття радій часто використовувався для виготовлення світних фарб постійного світіння (для розмітки циферблатів авіаційних і морських приладів, спеціальних годинників та інших приладів), проте зараз його зазвичай заміняють менш небезпечними ізотопами: тритієм (T 1 / 2 = 12,3 року) або 147 Pm (T 1 / 2 = 2,6 року). Небезпека таких приладів полягає в тому що вони не містили попереджає маркування, виявити їх можна лише дозиметрами.


7. Біологічна роль

Радій надзвичайно радіотоксічен. В організмі він поводиться подібно кальцію - близько 80% надходження в організм радію накопичується в кістковій тканині. Великі концентрації радію викликають остеопороз, мимовільні переломи кісток та злоякісні пухлини кісток і кровотворної тканини. Небезпека представляє також радон - газоподібний радіоактивний продукт розпаду радію.

Передчасна смерть Марії Кюрі сталася внаслідок хронічного отруєння радієм, тому що в той час небезпека опромінення ще не була усвідомлена.


8. Ізотопи

Відомі 25 ізотопів радію. Ізотопи 223 Ra, 224 Ra, 226 Ra, 228 Ra зустрічаються в природі, будучи членами радіоактивних рядів. Решта ізотопи можуть бути отримані штучним шляхом. Радіоактивні властивості деяких ізотопів радію [4] :

Масове число Період напіврозпаду Тип розпаду
213 2,74 (6) хв. α
219 10 (3) мс α
220 17,9 (14) мс α (99%)
221 28 (2) з α
222 38,0 (5) з α
223 (AcX) 11,43 (5) дня α
224 (ThX) 3,6319 (23) дня α
225 14,9 (2) дня β
226 1602 (7) років α
227 42,2 (5) хв. β
228 (MsTh 1) 5,75 (3) роки β
230 93 (2) хв. β

9. Цікаві факти

На початку століття, після свого відкриття, радій вважався корисним і включався до складу багатьох продуктів і побутових предметів: хліб, шоколад, питна вода, зубна паста, пудри і креми для обличчя, фарба циферблатів наручних годинників, засіб для підвищення тонусу і потенції. [ 5] [6]

  • Продукти з радієм
  • Репродукції продуктів, що містять радій, що випускалися в початку 20-го століття, на вітрині в Музеї Марії Кюрі, Париж.

  • Напис на баночці: "Пудра ТО-РАДІЙ на основі радію і торію за формулою Альфреда Кюрі ... "


Примітки

  1. Редкол.: Зефиров Н. С. (гол. ред.) Хімічна енциклопедія: у 5 т - Москва: Велика Російська енциклопедія, 1995. - Т. 4. - С. 153-154. - 639 с. - 20 000 екз . - ISBN 5-85270-092-4.
  2. WebElements Periodic Table of the Elements | Radium | crystal structures - www.webelements.com / radium / crystal_structure.html
  3. Мещеряков М. Г., Перфілов Н. А. Пам'яті Льва Володимировича Мисовської (К семідесятіпятілетію з дня народження) - ufn.ru/ru/articles/1963/11/g / / / Випуск УФН: Збірник УФН. - М .: 1963. - В. Листопад.
  4. Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties - amdc.in2p3.fr/web/nubase_en.html, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
  5. ANR | Radium Face Cream, 1918 - home.gwi.net / ~ dnb / gallery / radior / radior.htm
  6. 10 Radioactive Products That People Actually Used - www.environmentalgraffiti.com/offbeat-news/10-radioactive-products-that-people-actually-used/1388

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Радій-228
Фіш, Радій Геннадійович
Буруль, Радій Миколайович
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru