البنية
ليست رسماً تخطيطياً لنقاط على حلقات — بل عينة مونت كارلو لكثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل مستوى فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير اللونان الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين للدالة الموجية، وهو ما يجعل الترابط ممكناً.
القيم المقيسة
يوضح كل شريط موضع راديوم بين العناصر الـ118 جميعها بالنسبة إلى تلك الخاصية.
المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.
الحجم، وفق مقياس
Radius 221 pm — that is 0.221 nm, so about 2262 million of them side by side would span a millimetre.
النطاق الحراري
راديوم is liquid over a 1037 K window, from 973 K to 2010 K.
القصة
The element that glowed in the dark on watch dials, and killed the women who painted them.
اكتُشف الراديوم عام 1898 على يد ماري وبيير كوري في باريس، إلى جانب البولونيوم، أثناء بحثهما في النشاط الإشعاعي الغامض لخام البيتشبلند. ولاحظت ماري كوري أن البيتشبلند كان أكثر نشاطاً إشعاعياً من اليورانيوم النقي، مما يشير إلى وجود عناصر مجهولة. ومن خلال عمليات فصل كيميائي شاقة، عزل آل كوري أجزاءً تحتوي على نشاط إشعاعي مكثف، وتمكنا في نهاية المطاف من تحديد عنصرين جديدين أطلقا عليهما اسمي البولونيوم والراديوم.
عالج آل كوري أطناناً فعلية من بقايا البيتشبلند في سقيفة محوّلة، باستخدام معدات بدائية ومن دون وسائل حماية من السلامة. أمضت ماري كوري أربع سنوات في تنقية الراديوم، وتمكنت أخيراً من عزل عُشر غرام من كلوريد الراديوم النقي عام 1902. وتطلب العمل معالجة أكثر من 8 أطنان من البيتشبلند للحصول على هذه العينة الصغيرة، مما أظهر ندرة الراديوم الشديدة والتفاني المذهل اللازم لاكتشافه.
اكتشف آل كوري أن الراديوم يتوهج في الظلام، ويبعث الحرارة باستمرار، ويجعل المواد المحيطة به مشعة. وقد أحدثت هذه الخصائص غير المسبوقة ثورة في فهم البنية الذرية والطاقة. وكان بيير كوري يحمل قارورة من الراديوم في جيبه، ولاحظ الحروق التي سببتها في جلده، مبرهناً من دون قصد على قوته وخطره معاً.
أكسب اكتشاف الراديوم ماري وبيير كوري جائزة نوبل في الفيزياء عام 1903 (بالاشتراك مع هنري بيكريل عن أبحاث النشاط الإشعاعي)، كما أكسب ماري كوري جائزة نوبل ثانية في الكيمياء عام 1911 لعزل الراديوم النقي وتحديد وزنه الذري. وأصبحت ماري كوري أول شخص يفوز بجائزتي نوبل في مجالين علميين مختلفين، وكان ذلك مستنداً بدرجة كبيرة إلى أبحاثها عن الراديوم.
الاستخدامات
أدى الراديوم-226 تاريخياً دوراً محورياً في علاج السرطان من خلال المعالجة الكثبية (العلاج الإشعاعي الداخلي). فمنذ القرن العشرين وحتى سبعينياته، أُدخلت إبر الراديوم وأدوات تطبيقه مباشرةً في الأورام أو تجاويف الجسم لإيصال جرعات عالية من الإشعاع إلى الخلايا السرطانية. وعلى الرغم من استبداله إلى حد كبير بنظائر أكثر أماناً مثل السيزيوم-137 والإريديوم-192، فقد أرسى الراديوم أسس علم الأورام الإشعاعي الحديث وأنقذ أرواحاً لا تُحصى عندما كانت علاجات السرطان الأخرى قليلة.
يُستخدم الراديوم معياراً أولياً لقياسات النشاط الإشعاعي ومعايرة الأجهزة. وقد استند التعريف الأصلي للكوري (وحدة النشاط الإشعاعي) إلى معدل تحلل غرام واحد من الراديوم-226. واليوم، تساعد مصادر الراديوم المقاسة بدقة على معايرة معدات الكشف عن الإشعاع، والتحقق من تقنيات القياس، وتوفير معايير مرجعية للمختبرات الوطنية في جميع أنحاء العالم. كما يساهم الراديوم في أبحاث الفيزياء النووية التي تدرس عمليات تحلل ألفا.
قبل أن تُفهم مخاطره الصحية فهماً كاملاً، كان للراديوم العديد من التطبيقات الصناعية. فقد استُخدم الطلاء المضيء المحتوي على الراديوم في أقراص الساعات ولوحات الأجهزة ومقاييس الطائرات من عام 1917 إلى ستينيات القرن العشرين. وفرت هذه التطبيقات إضاءة موثوقة دون مصادر طاقة خارجية، وكانت مهمة للتطبيقات العسكرية والطيران خلال الحربين العالميتين. كما استُخدم الراديوم في مانعات الصواعق وكإضافة إلى بعض أنواع الفولاذ المتخصص.
تواصل مصادر الراديوم المغلقة أداء أدوار تعليمية مهمة في تدريب المتخصصين في السلامة الإشعاعية، وفيزياء الصحة، والهندسة النووية. وتساعد هذه المصادر الخاضعة للرقابة الطلاب على فهم مبادئ الكشف عن الإشعاع، وحسابات التدريع، وإجراءات التحكم في التلوث. وتستخدم التطبيقات التعليمية الحديثة كميات ضئيلة في أجهزة مؤمّنة مصممة لمنع التعرض مع توفير تجارب تعليمية قيّمة.
أُوقفت معظم الاستخدامات التاريخية للراديوم بسبب المخاطر الصحية والبيئية الشديدة. وحُظرت المنتجات الاستهلاكية المحتوية على الراديوم، بما في ذلك الطلاءات المضيئة والمقويات الصحية ومستحضرات التجميل، في معظم البلدان بحلول سبعينيات القرن العشرين. وأدت القصص المأساوية لدهّاني أقراص الساعات بالراديوم، الذين أصيبوا بـ"فك الراديوم" وأمراض مميتة أخرى، إلى سن لوائح صارمة وتطوير معايير حديثة للوقاية من الإشعاع.
يقتصر استخدام الراديوم اليوم على تطبيقات خاضعة لرقابة شديدة، تشمل بعض الأبحاث الطبية، ومعايرة الأجهزة، وتجارب الفيزياء النووية. ويمثل Ra-223 (Xofigo) تطبيقاً طبياً حديثاً، فهو مستحضر صيدلاني مشع معتمد من FDA لعلاج النقائل العظمية لدى مرضى سرطان البروستاتا. ويستهدف هذا النظير الباعث لجسيمات ألفا النسيج العظمي تحديداً، فيوصل الإشعاع مباشرةً إلى مواقع السرطان مع تقليل التعرض لكامل الجسم.
تحتفظ المختبرات الوطنية ومؤسسات البحث بمصادر للراديوم لمعايرة معدات قياس الإشعاع ودراسة عمليات التحلل النووي. وتتطلب هذه التطبيقات تراخيص صارمة، ومنشآت متخصصة، وبروتوكولات سلامة شاملة. وتُعد هذه الاستخدامات ضرورية للحفاظ على دقة قياسات الإشعاع المستخدمة في الطب والطاقة النووية والرصد البيئي.
تعمل نظائر الراديوم كمتتبعات طبيعية لدراسة حركة المياه الجوفية، ودوران المحيطات، ونقل الرواسب. ويقيس العلماء تراكيز الراديوم لتتبع الكتل المائية، وتقدير معدلات تصريف المياه الجوفية، وفهم العمليات الجيوكيميائية الحيوية في الأنظمة المائية. وتساعد هذه التطبيقات على إدارة موارد المياه ورصد التغيرات البيئية دون الحاجة إلى إضافة راديوم اصطناعي.
مصدره
9.00e-7 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 28% of elements
يوجد الراديوم طبيعياً كناتج وسيط في سلسلة تحلل اليورانيوم-238، إذ يتكون عندما يتحلل الرادون-222. وبعمر نصف يبلغ 1,600 عام، يتراكم الراديوم-226 في الخامات والصخور الحاوية لليورانيوم، ويصل إلى تراكيز اتزان يحددها التوازن بين التكوّن والتحلل. وتوجد رواسب راديوم كبيرة في المناطق الغنية باليورانيوم، ومنها هضبة كولورادو وحوض أثاباسكا في كندا، ومواقع مختلفة في أستراليا وكازاخستان وأفريقيا.
يذوب الراديوم بسهولة في المياه الجوفية، ولا سيما في المناطق التي تحتوي صخوراً أساساً أو رواسب حاوية لليورانيوم. وتؤثر تراكيز الراديوم المرتفعة في إمدادات مياه الشرب على آلاف المجتمعات في أنحاء العالم، خصوصاً تلك التي تستخدم آباراً عميقة في طبقات المياه الجوفية الجليدية أو في مناطق تحوي رواسب الفوسفات. وتحدد وكالة حماية البيئة EPA المستويات القصوى للملوثات من الراديوم-226 والراديوم-228 مجتمعين عند 5 pCi/L في إمدادات المياه العامة.
تتراكم المواد المشعة الموجودة طبيعياً (NORM) المحتوية على الراديوم في معدات إنتاج النفط والغاز، وعمليات تعدين الفوسفات، ورماد الفحم. ويتركز الراديوم في المحاليل الملحية والرواسب القشرية داخل أنابيب وخزانات حقول النفط، مما يخلق تحديات كبيرة للتخلص منها في صناعة البترول. وغالباً ما تحتوي الأسمدة الفوسفاتية على مستويات مرتفعة من الراديوم، مما يساهم في التعرض الإشعاعي الزراعي.
يمكن أن تحتوي بعض مواد البناء، ومنها الخرسانة المصنوعة من خبث الفوسفات أو الرماد المتطاير، على مستويات مرتفعة من الراديوم. ويساهم الراديوم الموجود في مواد البناء في تراكيز الرادون داخل المباني، إذ يتحلل Ra-226 منتجاً غاز الرادون. وقد تحتوي بعض الأحجار الطبيعية المستخدمة في البناء، ولا سيما أنواع الغرانيت، على تراكيز مهمة من الراديوم تتطلب الرصد واتخاذ إجراءات تخفيف محتملة.
التعامل
راديوم مشع. It has no stable isotope — every nucleus decays. يتطلب التعامل معه تدريعًا وترخيصًا مناسبين.
الراديوم شديد الخطورة بسبب نشاطه الإشعاعي المكثف وسلوكه البيولوجي. فعند ابتلاعه أو استنشاقه، يتراكم الراديوم في العظام، حيث يواصل إصدار إشعاع ألفا لعقود. ويسبب هذا التعرض الداخلي سرطان العظام، واللوكيميا، وفقر الدم الشديد. وقد أدت الوفيات المأساوية لدهّاني أقراص الساعات بالراديوم في أوائل القرن العشرين، الذين أصيبوا بـ"فك الراديوم" وسرطانات العظام نتيجة لعق فرش الطلاء بالراديوم، إلى معايير الوقاية الحديثة من الإشعاع.
يتطلب العمل بالراديوم كله منشآت متخصصة مزودة بأنظمة احتواء وتهوية ورصد مناسبة. ويجب على العاملين ارتداء معدات الوقاية الكاملة، بما في ذلك أجهزة التنفس، لمنع استنشاق غبار الراديوم أو غاز الرادون الناتج عن التحلل. ويجب تخزين مصادر الراديوم في حاويات مؤمّنة ومدرعة، ولا يجوز التعامل معها إلا باستخدام أدوات التشغيل عن بُعد. ويلزم إجراء رصد حيوي منتظم لكل شخص يُحتمل تعرضه للراديوم.
يشكل تلوث إمدادات مياه الشرب بالراديوم تحديات مستمرة للصحة العامة. وتحتاج المجتمعات ذات المستويات المرتفعة من الراديوم إلى أنظمة لمعالجة المياه أو إلى إمدادات بديلة. ولا تزال مواقع معالجة الراديوم السابقة، ومنها منشآت طلاء أقراص الساعات ومصانع المستلزمات الطبية، ملوثة بعد عقود من إغلاقها، مما يتطلب جهود تنظيف مكلفة ورصداً طويل الأمد.
تتطلب انسكابات الراديوم أو الحوادث إخلاءً فورياً وإجراءات تنظيف متخصصة. وقد تظل المناطق الملوثة خطرة لآلاف السنين بسبب عمر النصف للراديوم البالغ 1,600 عام. ويجب تدريب المستجيبين للطوارئ على الكشف عن الإشعاع وتزويدهم بالمعدات المناسبة لتقييم مستويات التلوث. ويركز العلاج الطبي للتعرض للراديوم على منع امتصاصه وتسريع التخلص منه من الجسم باستخدام العلاج بالاستخلاب.
إجابات سريعة
راديوم (symbol Ra) is element 88 on the periodic table, a فلز قلوي ترابي in period 7, group 2. The element that glowed in the dark on watch dials, and killed the women who painted them. At room temperature it is a solid, and it is radioactive.
[Rn] 7s², giving 7 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 18, 8, 2 electrons respectively.راديوم melts at 973 K (699.9 °C) and boils at 2010 K (1736.9 °C).
راديوم has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 226, is the mass number of its longest-lived known isotope.
راديوم has a density of 5.5 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of راديوم is about 5.5× heavier.
راديوم has a Pauling electronegativity of 0.9. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.
راديوم was discovered in 1898 by Marie & Pierre Curie. It is named after latin radius, "ray".
راديوم makes up about 9.00e-7 mg/kg of the Earth's crust — genuinely rare, which is why it is expensive.
Yes. راديوم has no stable isotope — every one of its nuclei decays. Trace amounts occur naturally as decay products of heavier elements.