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 رادون 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 150 pm — that is 0.15 nm, so about 3333 million of them side by side would span a millimetre.
النطاق الحراري
رادون is liquid over a 9 K window, from 202 K to 211 K.
القصة
رادون هو غاز نبيل مشع يمكن أن يتراكم في المباني.
اكتشف الفيزيائي الألماني Friedrich Ernst Dorn الرادون عام 1900 في جامعة هاله، أثناء دراسته للتحلل المشع للراديوم. ولاحظ Dorn أن عينات الراديوم تنتج باستمرار غازًا مشعًا سماه في البداية «انبعاث الراديوم». وكان هذا الاكتشاف جزءًا من أبحاث الإشعاع المبكرة التي أعقبت اكتشاف Henri Becquerel للنشاط الإشعاعي عام 1896 وأعمال Marie وPierre Curie مع الراديوم.
بعد اكتشاف Dorn الأولي، عزل العالمان William Ramsay وRobert Whytlaw-Gray الرادون عام 1910 وحددا وزنه الذري، مؤكدين أنه غاز نبيل. وقاسا كثافته ووجدا أنه كان أثقل غاز معروف في ذلك الوقت. وسُمي العنصر في البداية «نيتون» (من اللاتينية «nitens» بمعنى متلألئ) بسبب خصائصه المضيئة، لكنه أعيدت تسميته «رادون» عام 1923.
في أوائل القرن العشرين، اعتُبر الرادون ذا قيمة بسبب خصائصه العلاجية المزعومة. وأنشأ رواد أعمال «منتجعات الرادون» وسوقوا المياه المشبعة بالرادون باعتبارها مقويات صحية. وأدى اكتشاف قدرة الرادون على جعل المواد مضيئة إلى استخدامه في الطلاء ذاتي الإضاءة لأقراص الساعات ولوحات الأجهزة، وهو تطبيق استمر حتى أصبحت المخاطر الصحية واضحة في ستينيات القرن العشرين.
تطور فهم خطر الرادون ببطء. فقد لوحظت معدلات سرطان الرئة بين عمال مناجم اليورانيوم منذ القرن السادس عشر، لكن الصلة بالرادون لم تُثبت حتى خمسينيات القرن العشرين. وبدأت الدراسات الشاملة لآثار الرادون الصحية في سبعينيات القرن العشرين، مما أدى إلى الاعتراف بالرادون خطرًا رئيسيًا على الصحة العامة وتطوير برامج الاختبار والحد من الرادون الحديثة في ثمانينيات القرن العشرين.
الاستخدامات
استُخدم الرادون تاريخيًا في «علاج الرادون» من عشرينيات القرن العشرين حتى خمسينياته، حيث كان المرضى يتعرضون لغاز الرادون أو لماء مشع يحتوي على الرادون لعلاج التهاب المفاصل وارتفاع ضغط الدم وأمراض أخرى. وكانت هذه العلاجات، التي يُعرف الآن أنها شديدة الخطورة، تستند إلى اعتقاد خاطئ بأن الكميات الصغيرة من الإشعاع مفيدة. واليوم، لا يزال الرادون-222 يُستخدم أحيانًا في أبحاث طبية شديدة التحكم لدراسة آليات سرطان الرئة واختبار أساليب الوقاية من الإشعاع.
يعمل الرادون كمتتبع قيّم في أبحاث الغلاف الجوي والجيولوجيا. ويستخدم العلماء تركيزات الرادون لدراسة حركة الكتل الهوائية، وتتبع انتشار التلوث، وفهم أنماط تدفق المياه الجوفية. ويعمل الرادون-222 كـ«بصمة» طبيعية لتحديد الكتل الهوائية ودراسة عمليات الخلط الجوي. وتساعد نواتج تحلله الباحثين على فهم فيزياء الجسيمات واختبار معدات الكشف عن الإشعاع.
أصبح قياس الرادون أداة حاسمة في الصحة العامة والعقارات. وتستخدم خدمات اختبار الرادون المتخصصة كواشف مخصصة لقياس تركيزات الرادون في المنازل والمدارس وأماكن العمل. وقد أدى هذا التطبيق إلى نشوء صناعة كاملة تركز على الكشف عن الرادون والحد منه والوقاية منه، مما يحمي ملايين الأشخاص من هذا الخطر الصحي غير المرئي.
تُستخدم مصادر الرادون الخاضعة للتحكم لتدريب المتخصصين في السلامة الإشعاعية وفيزياء الصحة والعلماء البيئيين. وتساعد هذه التطبيقات على تطوير معدات الكشف عن الرادون واختبارها، ومعايرة أجهزة المراقبة، والبحث في تقنيات جديدة للحد منه. ويعمل الرادون أيضًا كنظام نموذجي لدراسة سلوك الغازات المشعة الأخرى في البيئة.
يتضمن الاستخدام الحديث الأكثر شيوعًا لتقنيات الرادون خدمات اختبار مهنية تساعد أصحاب المنازل والشركات على تحديد مستويات الرادون الخطرة. وتستخدم الاختبارات قصيرة الأجل (2-90 يومًا) وطويلة الأجل (أكثر من 90 يومًا) كواشف الفحم المنشط أو كواشف المسار ألفا أو أجهزة المراقبة الإلكترونية المستمرة لقياس تركيزات الرادون. وتوظف هذه الصناعة آلاف المتخصصين المعتمدين وتحقق إيرادات سنوية تبلغ مئات الملايين، مع حماية الصحة العامة.
يقود فهم سلوك الرادون إلى تصميم أنظمة للحد منه، تشمل خفض الضغط تحت البلاطة، وتهوية الفراغات أسفل المباني، وأنظمة تبديل الهواء. ويستخدم المهندسون نمذجة مصادر الرادون لتصميم أنظمة فعالة تخفض التركيزات الداخلية إلى ما دون مستويات الإجراء التي تحددها EPA (4 pCi/L). وتحمي هذه الأنظمة ملايين المنازل، وتفرضها قوانين البناء في العديد من المناطق ذات المستويات المرتفعة من الرادون.
تستخدم الوكالات الحكومية ومؤسسات البحث شبكات مراقبة الرادون لتتبع الاتجاهات البيئية، ودراسة آثار تغير المناخ، وتحديد المخاطر الجيولوجية. وتساعد المراقبة المستمرة للرادون على التنبؤ بالزلازل في بعض المناطق، إذ يمكن لحركة الأرض أن تغير أنماط انبعاث الرادون. وتسهم هذه التطبيقات في كل من السلامة العامة والفهم العلمي لعمليات الأرض.
على خلاف الاستخدامات التاريخية، لم يعد الرادون يُستخدم في المنتجات الاستهلاكية بسبب مخاطره الصحية الشديدة. وشملت الاستخدامات السابقة الطلاء المضيء لأقراص الساعات ولوحات الأجهزة (وأُوقف ذلك في ستينيات القرن العشرين) والأجهزة العلاجية (التي حُظرت لأسباب تتعلق بالسلامة). واليوم، يخضع أي استخدام تجاري للرادون لتنظيم صارم ويقتصر على تطبيقات بحثية متخصصة في بيئات خاضعة للتحكم.
مصدره
0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements
يوجد الرادون طبيعيًا في كل مبنى تقريبًا على الأرض، وينشأ من التحلل المشع لليورانيوم-238 الموجود في التربة والصخور ومواد البناء. وتختلف التركيزات اختلافًا كبيرًا تبعًا للجيولوجيا المحلية، مع مستويات مرتفعة بصفة خاصة في المناطق ذات الصخور القاعدية الجرانيتية أو رواسب الفوسفات أو الترب الغنية باليورانيوم. وتقدر EPA أن منزلًا واحدًا من كل 15 منزلًا في الولايات المتحدة يحتوي على مستويات مرتفعة من الرادون، مما يجعله ثاني سبب رئيسي لسرطان الرئة بعد التدخين.
يتشكل الرادون-222 باستمرار ضمن سلسلة تحلل اليورانيوم، التي تبدأ باليورانيوم-238 في الصخور والتربة. وتشمل المناطق ذات المستويات المرتفعة من الرادون منطقة Reading Prong (بنسلفانيا ونيوجيرسي ونيويورك)، وأجزاء من كولورادو وآيوا وداكوتا الشمالية. ويمكن أن ينشأ الرادون أيضًا من مياه الآبار، ولا سيما في المناطق ذات الصخور القاعدية الجرانيتية أو طبقات المياه الجوفية الغنية باليورانيوم. وقد تكون بعض مواد البناء، ومنها الخرسانة المصنوعة من ركام يحتوي على اليورانيوم، مصادر مهمة للرادون الداخلي.
تكون تركيزات الرادون في الهواء الطلق منخفضة عادةً (0.1-0.4 pCi/L) بسبب التخفيف الجوي، لكن المستويات الداخلية قد تكون أعلى بمقدار 10-100 مرة بسبب تراكمه في الأماكن المغلقة. ويدخل الرادون إلى المباني عبر تشققات الأساسات ومضخات التصريف ومصارف الأرضية والفجوات حول الأنابيب. وتؤثر الأحوال الجوية ورطوبة التربة والتغيرات في الضغط الجوي تأثيرًا كبيرًا في معدلات دخول الرادون وتركيزاته الداخلية.
يذوب الرادون بسهولة في المياه الجوفية، ولا سيما في المناطق ذات الصخور القاعدية الحاملة لليورانيوم. وعند استخدام المياه الملوثة بالرادون للاستحمام أو الغسل أو الشرب، يمكن أن يتحرر الغاز في الهواء الداخلي أو يُبتلع مباشرة. وتقدر EPA أن الرادون الموجود في المياه يسبب نحو 168 وفاة سنويًا، مع أعلى المخاطر في الآبار الخاصة التي تستمد مياهها من الصخور الجرانيتية أو طبقات المياه الجوفية الغنية باليورانيوم.
التعامل
رادون مشع. It has no stable isotope — every nucleus decays. يتطلب التعامل معه تدريعًا وترخيصًا مناسبين.
يُعد الرادون ثاني سبب رئيسي لسرطان الرئة في الولايات المتحدة، إذ يتسبب في نحو 21,000 وفاة سنويًا. وعند استنشاقه، تلتصق نواتج تحلل الرادون (البولونيوم-218 والبولونيوم-214) بأنسجة الرئة وتطلق إشعاع ألفا، مما يسبب تلفًا في الحمض النووي قد يؤدي إلى السرطان. ويزداد الخطر كثيرًا لدى المدخنين، إذ يؤثر دخان التبغ والتعرض للرادون تأثيرًا تآزريًا في تطور سرطان الرئة.
توصي EPA باختبار جميع المنازل للكشف عن الرادون، إذ يمكن أن تختلف المستويات اختلافًا كبيرًا حتى بين المنازل المتجاورة. وتتطلب تركيزات الرادون التي تتجاوز 4 pCi/L اتخاذ إجراءات للحد منه، رغم أن أي مستوى لا يُعد آمنًا تمامًا. ويكون الأطفال أكثر عرضة للخطر بسبب ارتفاع معدلات تنفسهم وطول أعمارهم المتوقعة. وينبغي أيضًا اختبار المدارس وأماكن العمل بانتظام.
تشمل الأساليب الفعالة للحد من الرادون أنظمة خفض الضغط تحت البلاطة، وتحسين التهوية، وإغلاق تشققات الأساسات. ويُوصى بالتركيب على يد متخصصين، لأن الحد غير السليم قد يزيد مستويات الرادون فعليًا. ويُعد الاختبار بعد تنفيذ إجراءات الحد منه ضروريًا للتحقق من فعالية النظام. وينبغي لأصحاب المنازل أيضًا اختبار إمدادات المياه، ولا سيما الآبار الخاصة، إذ يمكن أن يتحرر الرادون أثناء الاستحمام والغسل.
تتذبذب مستويات الرادون موسميًا ويوميًا بسبب الأحوال الجوية ورطوبة التربة والتغيرات في الضغط الجوي. ويوفر الاختبار طويل الأجل (أكثر من 90 يومًا) أدق تقييم لمتوسط التعرض. ويمكن لأجهزة المراقبة الإلكترونية المستمرة تتبع التغيرات اليومية والمساعدة على تحديد العوامل التي تؤثر في دخول الرادون. ويوصى بإعادة الاختبار بانتظام كل 2-5 سنوات، ولا سيما بعد تجديد المنزل.
إجابات سريعة
رادون (symbol Rn) is element 86 on the periodic table, a غاز نبيل in period 6, group 18. A radioactive noble gas that seeps out of granite and is the second leading cause of lung cancer. At room temperature it is a gas, and it is radioactive.
[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶, giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 18, 8 electrons respectively. Its outer shell holds 8 electrons, which is what sets its bonding behaviour.رادون melts at 202 K (-71.1 °C) and boils at 211.3 K (-61.8 °C).
رادون has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 222, is the mass number of its longest-lived known isotope.
رادون is a gas at room temperature; its density is about 9.7 g/L at 0 °C and 1 atm — roughly heavier than air.
رادون has a Pauling electronegativity of 2.2. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
رادون was discovered in 1900 by Friedrich Ernst Dorn. It is named after from radium, its parent element.
رادون does not occur naturally on Earth in any meaningful quantity — it is made in a reactor or an accelerator.
Yes. رادون has no stable isotope — every one of its nuclei decays. Trace amounts occur naturally as decay products of heavier elements.