Struktur
Kein Diagramm aus Punkten auf Ringen — eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um die Ansicht zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.
Gemessene Werte
Jeder Balken zeigt, wo Radium bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.
Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Werte mit ~ sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 221 pm — das entspricht 0,221 nm; etwa 2,26 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.
Temperaturbereich
Radium ist über einen Bereich von 1037 K flüssig, von 973 K bis 2010 K.
Die Geschichte
Das Element, das auf Zifferblättern im Dunkeln leuchtete und die Frauen tötete, die sie bemalten.
Radium wurde 1898 von Marie und Pierre Curie in Paris zusammen mit Polonium entdeckt, als sie die geheimnisvolle Radioaktivität von Pechblende untersuchten. Marie Curie bemerkte, dass Pechblende radioaktiver war als reines Uran, was auf das Vorhandensein unbekannter Elemente hindeutete. Durch aufwendige chemische Trennverfahren isolierten die Curies Fraktionen mit intensiver Radioaktivität und identifizierten schließlich zwei neue Elemente, die sie Polonium und Radium nannten.
Die Curies verarbeiteten buchstäblich Tonnen von Pechblendenrückständen in einem umgebauten Schuppen, mit primitiver Ausrüstung und ohne jeglichen Schutz. Marie Curie verbrachte vier Jahre mit der Aufreinigung von Radium und isolierte 1902 schließlich ein Zehntel Gramm reines Radiumchlorid. Für diese winzige Probe mussten mehr als 8 Tonnen Pechblende verarbeitet werden, was die extreme Seltenheit von Radium und den unglaublichen Einsatz verdeutlicht, der für seine Entdeckung erforderlich war.
Die Curies entdeckten, dass Radium im Dunkeln leuchtet, kontinuierlich Wärme abgibt und umliegende Materialien radioaktiv macht. Diese beispiellosen Eigenschaften revolutionierten das Verständnis von Atomstruktur und Energie. Pierre Curie trug berühmt ein Fläschchen Radium in seiner Tasche und bemerkte die Verbrennungen, die es auf seiner Haut verursachte, wodurch er unwissentlich sowohl seine Kraft als auch seine Gefahr demonstrierte.
Die Entdeckung von Radium brachte Marie und Pierre Curie 1903 den Nobelpreis für Physik ein, den sie sich für ihre Forschungen zur Radioaktivität mit Henri Becquerel teilten, sowie Marie Curie 1911 einen zweiten Nobelpreis, diesmal für Chemie, für die Isolierung von reinem Radium und die Bestimmung seiner Atommasse. Marie Curie wurde die erste Person, die Nobelpreise in zwei verschiedenen wissenschaftlichen Fachgebieten gewann, vor allem aufgrund ihrer Radiumforschung.
Anwendungen
Radium-226 spielte historisch durch die Brachytherapie (interne Strahlentherapie) eine entscheidende Rolle bei der Krebsbehandlung. Von den 1900er- bis in die 1970er-Jahre wurden Radiumnadeln und Applikatoren direkt in Tumore oder Körperhöhlen eingeführt, um Krebszellen einer hoch dosierten Strahlung auszusetzen. Obwohl Radium inzwischen weitgehend durch sicherere Isotope wie Cäsium-137 und Iridium-192 ersetzt wurde, legte es die Grundlagen der modernen Strahlenonkologie und rettete unzählige Leben, als nur wenige andere Krebsbehandlungen verfügbar waren.
Radium dient als Primärstandard für Radioaktivitätsmessungen und die Kalibrierung von Instrumenten. Die ursprüngliche Definition des Curie (Einheit der Radioaktivität) basierte auf der Zerfallsrate von einem Gramm Radium-226. Heute helfen präzise vermessene Radiumquellen bei der Kalibrierung von Strahlungsdetektoren, der Validierung von Messverfahren und der Bereitstellung von Referenzstandards für nationale Laboratorien weltweit. Radium trägt außerdem zur kernphysikalischen Forschung über Alphazerfallsprozesse bei.
Bevor seine Gesundheitsrisiken vollständig verstanden waren, wurde Radium in zahlreichen industriellen Anwendungen eingesetzt. Selbstleuchtende radiumhaltige Farbe wurde von 1917 bis in die 1960er-Jahre auf Zifferblättern von Uhren, Instrumententafeln und Flugzeuginstrumenten verwendet. Diese Anwendungen ermöglichten eine zuverlässige Beleuchtung ohne externe Energiequellen, was während beider Weltkriege für militärische und luftfahrttechnische Anwendungen entscheidend war. Radium wurde außerdem in Blitzableitern und als Zusatz in bestimmten Spezialstählen eingesetzt.
Versiegelte Radiumquellen spielen weiterhin eine wichtige Rolle bei der Ausbildung von Fachkräften für Strahlenschutz, Medizinphysikern und Kerntechnikern. Diese kontrollierten Quellen helfen Studierenden, die Grundlagen der Strahlendetektion, Abschirmungsberechnungen und Verfahren zur Kontaminationskontrolle zu verstehen. Moderne Bildungsanwendungen verwenden minimale Mengen in gesicherten Geräten, die eine Exposition verhindern und zugleich wertvolle Lernerfahrungen ermöglichen.
Die meisten historischen Verwendungen von Radium wurden wegen schwerwiegender Gesundheits- und Umweltrisiken eingestellt. Verbraucherprodukte mit Radium, darunter Leuchtfarben, Gesundheitstonika und Kosmetika, wurden bis in die 1970er-Jahre in den meisten Ländern verboten. Die tragischen Geschichten der Zifferblattmalerinnen, die einen sogenannten „Radiumkiefer“ und andere tödliche Krankheiten entwickelten, führten zu strengen Vorschriften und zur Entwicklung moderner Strahlenschutzstandards.
Heute ist die Verwendung von Radium auf streng kontrollierte Anwendungen beschränkt, darunter bestimmte medizinische Forschungsarbeiten, die Kalibrierung von Instrumenten und kernphysikalische Experimente. Ra-223 (Xofigo) ist eine moderne medizinische Anwendung – ein von der FDA zugelassenes Radiopharmakon zur Behandlung von Knochenmetastasen bei Patienten mit Prostatakrebs. Dieses Alphastrahlung emittierende Isotop zielt gezielt auf Knochengewebe und gibt die Strahlung direkt an den Krebsherden ab, während die Ganzkörperexposition minimiert wird.
Nationale Laboratorien und Forschungseinrichtungen bewahren Radiumquellen zur Kalibrierung von Messgeräten für Strahlung und zur Untersuchung nuklearer Zerfallsprozesse auf. Diese Anwendungen erfordern strenge Genehmigungen, spezialisierte Einrichtungen und umfassende Sicherheitsprotokolle. Solche Verwendungen sind unerlässlich, um die Genauigkeit von Strahlungsmessungen in Medizin, Kernenergie und Umweltüberwachung sicherzustellen.
Radiumisotope dienen als natürliche Tracer zur Untersuchung der Bewegung von Grundwasser, der Meereszirkulation und des Sedimenttransports. Wissenschaftler messen Radiumkonzentrationen, um Wassermassen zu verfolgen, Grundwasseraustrittsraten zu schätzen und biogeochemische Prozesse in aquatischen Systemen zu verstehen. Diese Anwendungen helfen bei der Bewirtschaftung von Wasserressourcen und der Überwachung von Umweltveränderungen, ohne dass künstlich Radium zugesetzt werden muss.
Woher es stammt
9,00e-7 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 28 % der Elemente
Radium kommt in der Natur als Zwischenprodukt in der Zerfallskette von Uran-238 vor und entsteht beim Zerfall von Radon-222. Mit einer Halbwertszeit von 1.600 Jahren reichert sich Radium-226 in uranhaltigen Erzen und Gesteinen an, wobei die Gleichgewichtskonzentrationen durch das Verhältnis von Bildung und Zerfall bestimmt werden. Bedeutende Radiumvorkommen gibt es in uranreichen Gebieten, darunter auf dem Colorado-Plateau, im Athabasca-Becken in Kanada sowie an verschiedenen Orten in Australien, Kasachstan und Afrika.
Radium löst sich leicht im Grundwasser, insbesondere in Gebieten mit uranhaltigem Grundgestein oder Sedimenten. Hohe Radiumkonzentrationen in Trinkwasserversorgungen betreffen weltweit Tausende von Gemeinden, besonders solche, die Tiefbrunnen in glazialen Grundwasserleitern oder Gebieten mit Phosphatvorkommen nutzen. Die EPA legt den maximalen Schadstoffgehalt für Radium-226 und Radium-228 zusammen in öffentlichen Wasserversorgungen auf 5 pCi/L fest.
Natürlich vorkommende radioaktive Materialien (NORM), die Radium enthalten, reichern sich in Anlagen der Öl- und Gasförderung, im Phosphatbergbau und in Kohleasche an. Radium konzentriert sich in Sole und Ablagerungen in Rohren und Tanks von Ölfeldern und stellt dadurch die Erdölindustrie vor erhebliche Entsorgungsprobleme. Phosphatdünger enthalten häufig erhöhte Radiumwerte und tragen zur Strahlenexposition in der Landwirtschaft bei.
Bestimmte Baumaterialien, darunter Beton aus Phosphatschlacke oder Flugasche, können erhöhte Radiumwerte enthalten. Radium in Baumaterialien trägt zu Radonkonzentrationen in Innenräumen bei, da Ra-226 unter Bildung von Radongas zerfällt. Einige beim Bau verwendete Natursteine, insbesondere Granitarten, können bedeutende Radiumkonzentrationen enthalten, die eine Überwachung und möglicherweise Gegenmaßnahmen erfordern.
Handhabung
Radium ist radioaktiv. Es besitzt kein stabiles Isotop — jeder Atomkern zerfällt. Die Handhabung erfordert eine geeignete Abschirmung und Genehmigungen.
Radium ist aufgrund seiner intensiven Radioaktivität und seines biologischen Verhaltens äußerst gefährlich. Wenn es verschluckt oder eingeatmet wird, reichert sich Radium in den Knochen an, wo es über Jahrzehnte weiterhin Alphastrahlung aussendet. Diese innere Exposition verursacht Knochenkrebs, Leukämie und schwere Anämie. Die tragischen Todesfälle von Zifferblattmalerinnen zu Beginn des 20. Jahrhunderts, die durch das Ablecken von mit Radiumfarbe bestrichenen Pinseln einen sogenannten „Radiumkiefer“ und Knochenkrebs entwickelten, führten zu modernen Strahlenschutzstandards.
Jede Arbeit mit Radium erfordert spezialisierte Einrichtungen mit geeigneter Abschirmung, Belüftung und Überwachungstechnik. Das Personal muss vollständige Schutzausrüstung einschließlich Atemschutz tragen, um das Einatmen von Radiumstaub oder durch Zerfall entstehendem Radongas zu verhindern. Radiumquellen müssen in sicheren, abgeschirmten Behältern aufbewahrt und ausschließlich mit Fernbedienungswerkzeugen gehandhabt werden. Für alle Personen, die möglicherweise Radium ausgesetzt waren, ist eine regelmäßige Bioassay-Überwachung erforderlich.
Die Kontamination von Trinkwasserversorgungen mit Radium stellt weiterhin eine Herausforderung für die öffentliche Gesundheit dar. Gemeinden mit erhöhten Radiumwerten benötigen Wasseraufbereitungsanlagen oder alternative Versorgungsquellen. Ehemalige Radiumverarbeitungsstandorte, darunter Einrichtungen zur Zifferblattbemalung und Hersteller medizinischer Produkte, sind Jahrzehnte nach ihrer Schließung weiterhin kontaminiert und erfordern kostspielige Sanierungsmaßnahmen sowie eine langfristige Überwachung.
Radiumverschüttungen oder Unfälle erfordern eine sofortige Evakuierung und spezialisierte Reinigungsverfahren. Kontaminierte Gebiete können aufgrund der 1.600-jährigen Halbwertszeit von Radium über Tausende von Jahren gefährlich bleiben. Einsatzkräfte müssen in Strahlendetektion geschult sein und über geeignete Ausrüstung verfügen, um Kontaminationswerte zu ermitteln. Die medizinische Behandlung einer Radiumexposition konzentriert sich darauf, die Aufnahme zu verhindern und die Ausscheidung aus dem Körper mithilfe einer Chelattherapie zu beschleunigen.
Schnelle Antworten
Radium (Symbol Ra) ist Element 88 im Periodensystem, ein Erdalkalimetall in der 7, Gruppe 2. Das Element, das auf Zifferblättern im Dunkeln leuchtete und die Frauen tötete, die sie bemalten. Bei Raumtemperatur ist es fest und radioaktiv.
[Rn] 7s²; sie ergibt 7 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 18, 32, 18, 8, 2.Radium schmilzt bei 973 K (699.9 °C) und siedet bei 2010 K (1736.9 °C).
Radium hat kein stabiles Isotop und daher keine Standardatommasse. Die angegebene Zahl 226 ist die Massenzahl seines langlebigsten bekannten Isotops.
Radium hat eine Dichte von 5.5 g/cm³. Wasser hat eine Dichte von 1.0 g/cm³, daher ist ein Block aus Radium ungefähr 5.5× schwerer.
Radium hat eine Elektronegativität von 0.9 nach Pauling. Die Skala reicht von 0,70 (Francium, das Elektronen am wenigsten stark anzieht) bis 3,98 (Fluor, das stärkste). Ein so niedriger Wert bedeutet, dass es seine Außenelektronen leicht abgibt und dabei positive Ionen bildet.
Radium wurde 1898 von Marie & Pierre Curie entdeckt. Es ist nach lateinisch radius, „Strahl“ benannt.
Radium macht Über 9.00e-7 mg/kg der Erdkruste aus — es ist tatsächlich selten, weshalb es teuer ist.
Ja. Radium hat kein stabiles Isotop — jeder seiner Atomkerne zerfällt. Spurenmengen kommen natürlich als Zerfallsprodukte schwererer Elemente vor.