86 Rn رادون 222*
غاز نبيل المستوى الفرعي p الدورة 6 المجموعة 18 مشعة

رادون

Rn · العنصر 86 · غاز نبيل

غاز نبيل مشع يتسرب من الغرانيت، وهو ثاني سبب رئيسي لسرطان الرئة.

الحالة عند 20°C غاز
الكتلة الذرية 222 u
التوزيع الإلكتروني[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶
85At كل العناصر الـ118 87Fr

البنية

ذرة رادون

ليس مخططًا لنقاط على حلقات — بل عينة مونتِ كارلو من كثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل غلاف فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين لدالة الموجة، وهذا ما يجعل الترابط ممكنًا.

سحابة المدار

القيم المقاسة

ورقة الخصائص

يوضح كل شريط موضع رادون بين جميع العناصر الـ118 بالنسبة إلى تلك الخاصية.

الفيزيائية

الكثافة 0.01 g/cm³ 9%
نقطة الانصهار 202 K 10%
نقطة الغليان 211.3 K 8%
الحرارة النوعية 0.094 J/g·K
الموصلية الحرارية 0.00361 W/m·K 0%

الذرية

نصف القطر الذري 150 pm 43%
نصف القطر التساهمي 150 pm
نصف قطر فان دير فالس 220 pm

الإلكترونية

الكهروسلبية 2.2 78%
طاقة التأين 1037.2 kJ/mol 89%
الألفة الإلكترونية —

الوجود

الوفرة في القشرة 0 mg/kg 0%

الهوية

الرمزRn
العدد الذري86
الكتلة الذرية222 u
الفئةغاز نبيل
المستوى الفرعيp
البنية البلوريةمكعب متمركز الوجوه
حالات الأكسدة0, +2, +6
سنة الاكتشاف1900
اكتشفهFriedrich Ernst Dorn

المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.

الحجم، وفق المقياس

ما حجم ذرة رادون؟

نصف القطر 150 pm — أي 0.15 nm، ولذلك فإن نحو 3.33 مليون ذرة منها متجاورة ستغطي ملليمترًا واحدًا.

المدى الحراري

صلب، سائل، غاز — ومتى

يكون رادون سائلًا ضمن مجال 9 K، من 202 K إلى 211 K.

موضعه

موضعه في الجدول

تقع رادون في الدورة 6، والمجموعة 18. تشترك جميع العناصر في المجموعة 18 في العدد نفسه من الإلكترونات الخارجية، ولذلك تتصرف بطريقة متشابهة جدًا.

عناصر الغازات النبيلة الأخرى

2He 10Ne 18Ar 36Kr 54Xe 118Og
جميع عناصر الغازات النبيلة

القصة

ماهيّة رادون وكيف اكتشفناه

الرادون غاز نبيل مشع يمكن أن يتراكم في المباني.

اكتشاف رادون

Friedrich Ernst Dorn (1900)

اكتُشف الرادون في عام 1900 على يد الفيزيائي الألماني Friedrich Ernst Dorn في جامعة هاله، أثناء دراسة الاضمحلال المشع للراديوم. ولاحظ Dorn أن عينات الراديوم تنتج باستمرار غازاً مشعاً أطلق عليه في البداية «انبثاق الراديوم». وكان هذا الاكتشاف جزءاً من أبحاث الإشعاع المبكرة التي أعقبت اكتشاف Henri Becquerel للنشاط الإشعاعي في عام 1896 وعمل Marie وPierre Curie على الراديوم.

التوصيف المبكر

بعد اكتشاف Dorn الأولي، عزل العالمان William Ramsay وRobert Whytlaw-Gray الرادون في عام 1910 وحددا كتلته الذرية، مؤكدين أنه غاز نبيل. وقاسا كثافته ووجدا أنه أثقل غاز معروف في ذلك الوقت. وكان العنصر يُسمى في البداية «نيتون» (من اللاتينية «nitens» التي تعني مشرق) بسبب خصائصه المضيئة، لكنه أُعيدت تسميته «رادون» في عام 1923.

عصر الاستغلال التجاري

في أوائل القرن العشرين، اعتُبر الرادون ذا قيمة بسبب خصائصه العلاجية المزعومة. وأنشأ رواد الأعمال «منتجعات الرادون» وسوّقوا المياه المشبعة بالرادون كمقويات صحية. وأدى اكتشاف قدرة الرادون على جعل المواد مضيئة إلى استخدامه في الطلاء المضيء ذاتياً لواجهات الساعات ولوحات الأجهزة، وهو استخدام استمر حتى أصبحت المخاطر الصحية واضحة في ستينيات القرن العشرين.

إدراك الخطر الصحي

تطور فهم خطر الرادون ببطء. ولوحظت معدلات سرطان الرئة بين عمال مناجم اليورانيوم في وقت مبكر من 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 بوصفه تهديداً رئيسياً للصحة العامة وتطوير برامج حديثة لاختباره والحد منه في ثمانينيات القرن العشرين.

الاستخدامات

استخدامات رادون

التطبيقات الطبية (تاريخية)

استُخدم الرادون تاريخياً في «علاج الرادون» من عشرينيات القرن العشرين حتى خمسينياته، حيث عُرّض المرضى 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 الاعتقاد الخاطئ بأن الكميات الصغيرة من الإشعاع مفيدة. واليوم، لا يزال الرادون-222 يُستخدم أحياناً في أبحاث طبية خاضعة لضوابط شديدة لدراسة آليات سرطان الرئة واختبار طرائق الحماية من الإشعاع.

أدوات البحث العلمي

يعمل الرادون كمتتبّع قيّم في أبحاث الغلاف الجوي والأبحاث الجيولوجية. ويستخدم العلماء تراكيز الرادون لدراسة تحركات الكتل الهوائية، وتتبع انتشار التلوث، وفهم أنماط تدفق المياه الجوفية. ويعمل الرادون-222 «كبصمة» طبيعية للتعرف على الكتل الهوائية ودراسة عمليات اختلاط الغلاف الجوي. وتساعد نواتج اضمحلاله الباحثين على فهم فيزياء الجسيمات واختبار معدات الكشف عن الإشعاع.

مؤشر جودة الهواء الداخلي

أصبح قياس الرادون أداة حاسمة في الصحة العامة والعقارات. وتستخدم خدمات اختبار الرادون المهنية كاشفات متخصصة لقياس تراكيز الرادون في المنازل والمدارس وأماكن العمل. وقد أوجد هذا التطبيق صناعة كاملة تركز على الكشف عن الرادون والحد منه والوقاية منه، مما يحمي ملايين الأشخاص من هذا الخطر الصحي غير المرئي.

التعليم والتدريب

تُستخدم مصادر الرادون الخاضعة للضبط لتدريب المتخصصين في السلامة الإشعاعية وفيزياء الصحة والعلماء البيئيين. وتساعد هذه التطبيقات على تطوير معدات الكشف عن الرادون واختبارها، ومعايرة أدوات المراقبة، والبحث في تقنيات جديدة للحد منه. ويعمل الرادون أيضاً كنظام نموذجي لدراسة سلوك الغازات المشعة الأخرى في البيئة.

خدمات اختبار الرادون

يتضمن الاستخدام الحديث الأكثر شيوعاً لتقنيات الرادون خدمات الاختبار المهنية التي تساعد أصحاب المنازل والشركات على تحديد مستويات الرادون الخطرة. وتستخدم الاختبارات القصيرة (2-90 يوماً) والاختبارات الطويلة (أكثر من 90 يوماً) كاشفات الفحم المنشط أو كاشفات المسار ألفا أو أجهزة المراقبة الإلكترونية المستمرة لقياس تراكيز الرادون. وتوظف هذه الصناعة آلاف المتخصصين المعتمدين وتحقق إيرادات سنوية تبلغ مئات الملايين، مع حماية الصحة العامة.

تصميم أنظمة الحد من الرادون

يقود فهم سلوك الرادون إلى تصميم أنظمة للحد منه، تشمل خفض الضغط أسفل البلاطة، وتهوية المساحات الزاحفة، وأنظمة تبادل الهواء. ويستخدم المهندسون نمذجة مصادر الرادون لتصميم أنظمة فعالة تخفض التراكيز 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.

المراقبة البيئية

تستخدم الوكالات الحكومية والمؤسسات البحثية شبكات مراقبة الرادون لتتبع الاتجاهات البيئية، ودراسة آثار تغير المناخ، وتحديد الأخطار الجيولوجية. وتساعد المراقبة المستمرة للرادون على التنبؤ بالزلازل في بعض المناطق، إذ يمكن لحركة الأرض أن تغير أنماط انبعاث الرادون. وتسهم هذه التطبيقات في السلامة العامة وفي الفهم العلمي لعمليات الأرض.

لا توجد منتجات تجارية

خلافاً للاستخدامات التاريخية، لم يعد الرادون يُستخدم في المنتجات الاستهلاكية بسبب مخاطره الصحية الشديدة. وشملت الاستخدامات السابقة الطلاء المضيء لواجهات الساعات ولوحات الأجهزة (وأوقف استخدامه في ستينيات القرن العشرين) والأجهزة العلاجية (التي حُظرت لأسباب تتعلق بالسلامة). واليوم، يخضع أي استخدام تجاري للرادون لتنظيم شديد، ويقتصر على تطبيقات بحثية متخصصة في بيئات خاضعة للضبط.

مصدره

الوجود الطبيعي

0 mg/kg من القشرة الأرضية · أوفر من 0% من العناصر

وجود داخلي واسع الانتشار

يوجد الرادون طبيعياً في كل مبنى تقريباً على الأرض، وينشأ من الاضمحلال المشع لليورانيوم-238 الموجود في التربة والصخور ومواد البناء. وتختلف التراكيز اختلافاً كبيراً تبعاً للجيولوجيا المحلية، مع مستويات مرتفعة بصفة خاصة في المناطق التي تحتوي على صخور أساس جرانيتية أو رواسب فوسفاتية أو ترب غنية باليورانيوم. وتقدّر EPA أن منزلاً واحداً من كل 15 منزلاً في الولايات المتحدة يحتوي على مستويات مرتفعة من الرادون، مما يجعله ثاني أكبر سبب لسرطان الرئة بعد التدخين.

المصادر الجيولوجية

يتكون الرادون-222 باستمرار في سلسلة اضمحلال اليورانيوم، بدءاً من اليورانيوم-238 في الصخور والتربة. وتشمل المناطق ذات المستويات المرتفعة من الرادون Reading Prong (بنسلفانيا ونيوجيرسي ونيويورك)، وأجزاء من كولورادو وأيوا وداكوتا الشمالية. ويمكن أن ينشأ الرادون أيضاً من مياه الآبار، ولا سيما في المناطق ذات الصخور الأساس الجرانيتية أو الخزانات الجوفية الغنية باليورانيوم. وقد تكون بعض مواد البناء، ومنها الخرسانة المصنوعة من ركام حامل لليورانيوم، مصادر مهمة للرادون الداخلي.

التوزيع الجوي

تكون تراكيز 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 شقوق الأساسات، ومضخات التجميع، ومصارف الأرضيات، والفجوات المحيطة بالأنابيب. وتؤثر الأحوال الجوية ورطوبة التربة وتغيرات الضغط الجوي تأثيراً كبيراً في معدلات دخول الرادون وتراكيزه الداخلية.

مصادر المياه

يذوب الرادون بسهولة في المياه الجوفية، ولا سيما في المناطق ذات الصخور الأساس الحاملة لليورانيوم. وعند استخدام المياه الملوثة بالرادون للاستحمام أو الغسل أو الشرب، يمكن أن يتحرر الغاز إلى الهواء الداخلي أو يُبتلع مباشرةً. وتقدّر EPA أن الرادون الموجود في الماء يسبب نحو 168 وفاة سنوياً، مع أعلى المخاطر في الآبار الخاصة التي تستمد مياهها من خزانات جوفية جرانيتية أو غنية باليورانيوم.

التعامل

السلامة

رادون مشع. لا يملك نظيرًا مستقرًا — تتحلل كل نواة. يتطلب التعامل معه تدريعًا وترخيصًا مناسبين.

سبب رئيسي لسرطان الرئة

الرادون هو ثاني أكبر سبب لسرطان الرئة في الولايات المتحدة، ويتسبب في نحو 21,000 وفاة سنوياً. وعند استنشاقه، تلتصق نواتج اضمحلال الرادون (البولونيوم-218 والبولونيوم-214) بأنسجة الرئة وتطلق إشعاع ألفا، مما يسبب تلفاً في DNA يمكن أن يؤدي إلى السرطان. ويزداد الخطر زيادة كبيرة لدى المدخنين، إذ يملك دخان التبغ والتعرض للرادون تأثيرات تآزرية في تطور سرطان الرئة.

تهديد لجودة الهواء الداخلي

توصي EPA باختبار جميع المنازل للكشف عن الرادون، إذ يمكن أن تختلف المستويات اختلافاً كبيراً حتى بين المنازل المتجاورة. وتتطلب تراكيز الرادون التي تتجاوز 4 pCi/L اتخاذ إجراءات للحد منه، مع أنه لا يوجد مستوى يُعد آمناً تماماً. ويكون الأطفال أكثر عرضة للخطر بسبب ارتفاع معدلات تنفسهم وطول أعمارهم المتوقعة. وينبغي أيضاً اختبار المدارس وأماكن العمل بانتظام.

استراتيجيات الحد من الرادون

يشمل الحد الفعال من الرادون أنظمة خفض الضغط أسفل البلاطة، وتحسين التهوية، وإغلاق شقوق الأساسات. ويوصى بالتركيب المهني، لأن الحد غير السليم قد يؤدي فعلياً إلى زيادة مستويات الرادون. ويُعد الاختبار بعد تنفيذ إجراءات الحد ضرورياً للتحقق من فعالية النظام. وينبغي لأصحاب المنازل أيضاً اختبار إمدادات المياه، ولا سيما الآبار الخاصة، إذ يمكن أن يتحرر الرادون أثناء الاستحمام والغسل.

يُوصى بالمراقبة المستمرة

تتذبذب مستويات الرادون موسمياً ويومياً بسبب الأحوال الجوية ورطوبة التربة وتغيرات الضغط الجوي. ويوفر الاختبار الطويل (أكثر من 90 يوماً) أدق تقييم لمتوسط التعرض. ويمكن لأجهزة المراقبة الإلكترونية المستمرة تتبع التغيرات اليومية والمساعدة على تحديد العوامل التي تؤثر في دخول الرادون. ويُوصى بإعادة الاختبار بانتظام كل 2-5 سنوات، ولا سيما بعد تجديد المنزل.

إجابات سريعة

أسئلة شائعة عن رادون

ما هو رادون؟

رادون (رمزه Rn) هو العنصر 86 في الجدول الدوري، وينتمي إلى غاز نبيل في الدورة 6 والمجموعة 18. غاز نبيل مشع يتسرب من الغرانيت، وهو ثاني سبب رئيسي لسرطان الرئة. في درجة حرارة الغرفة، يكون غازاً، وهو مشع.

ما التوزيع الإلكتروني لـ رادون؟

التوزيع الإلكتروني للحالة الأرضية لـرادون هو [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶، ويشغل 6 مستويات من مستويات الطاقة بتوزيع 2, 8, 18, 32, 18, 8. يحتوي غلافه الخارجي على 8 إلكتروناتٍ، وهذا ما يحدد سلوكه في الترابط.

ما نقطتا انصهار وغليان رادون؟

ينصهر رادون عند 202 K (-71.1 °C) ويغلي عند 211.3 K (-61.8 °C).

ما الكتلة الذرية لـ رادون؟

لا يملك رادون أي نظير مستقر، ولذلك لا يملك وزناً ذرياً معيارياً. والرقم المذكور، 222، هو العدد الكتلي لأطول نظائره المعروفة عمراً.

ما كثافة رادون؟

رادون غاز في درجة حرارة الغرفة؛ وتبلغ كثافته نحو 9.7 g/L عند 0 °C وضغط 1 atm — وهو أثقل من الهواء تقريباً.

ما الكهروسلبية لـ رادون؟

تبلغ كهروسلبية رادون وفق مقياس باولنغ 2.2. ويتراوح المقياس من 0.70 (الفرانسيوم، الأقل ميلاً إلى جذب الإلكترونات) إلى 3.98 (الفلور، الأكثر ميلاً). تميل القيم ضمن هذا النطاق المتوسط إلى تكوين روابط تساهمية بدلًا من الروابط الأيونية القوية.

من اكتشف رادون ومتى؟

اكتُشف رادون في 1900 على يد Friedrich Ernst Dorn. سُمّي على اسم من الراديوم، وهو العنصر الأم له.

ما مدى وفرة رادون على الأرض؟

لا يوجد رادون طبيعيًا على الأرض بأي كمية تُذكر — بل يُنتج في مفاعل أو مُسرّع.

هل رادون مشع؟

نعم. لا يوجد لـ رادون أي نظير مستقر — إذ تتحلل كل نواته. توجد كميات ضئيلة منه طبيعيًا بوصفها نواتج اضمحلال العناصر الأثقل.

→ السابق At أستاتين العنصر 85 · شبه فلز التالي ← Fr فرانسيوم العنصر 87 · فلز قلوي