Struktur
Kein Diagramm aus Punkten auf Schalen – eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um 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. Mit ~ gekennzeichnete Werte sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 221 pm — that is 0.221 nm, so about 2262 million of them side by side would span a millimetre.
Temperaturbereich
Radium is liquid over a 1037 K window, from 973 K to 2010 K.
Die Geschichte
The element that glowed in the dark on watch dials, and killed the women who painted them.
Radium wurde 1898 von Marie und Pierre Curie in Paris zusammen mit Polonium entdeckt, als sie die rätselhafte 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 und verwendeten primitive Ausrüstung ohne jeglichen Sicherheitsschutz. Marie Curie verbrachte vier Jahre mit der Aufreinigung von Radium und isolierte 1902 schließlich ein Zehntelgramm reines Radiumchlorid. Für diese winzige Probe mussten mehr als 8 Tonnen Pechblende verarbeitet werden, was die extreme Seltenheit von Radium und die unglaubliche Hingabe zeigt, die für seine Entdeckung erforderlich war.
Die Curies entdeckten, dass Radium im Dunkeln leuchtet, kontinuierlich Wärme abgibt und umgebende Materialien radioaktiv macht. Diese beispiellosen Eigenschaften revolutionierten das Verständnis von Atomstruktur und Energie. Pierre Curie trug bekanntermaßen ein Fläschchen mit Radium in seiner Tasche und bemerkte die Verbrennungen, die es auf seiner Haut verursachte, womit er unwissentlich sowohl seine Wirkung 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 Forschung zur Radioaktivität mit Henri Becquerel teilten. Marie Curie erhielt 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, hauptsächlich aufgrund ihrer Radiumforschung.
Anwendungen
Radium-226 spielte historisch durch die Brachytherapie (interne Strahlentherapie) eine entscheidende Rolle bei der Krebsbehandlung. Von den 1900er-Jahren bis in die 1970er-Jahre wurden Radiumnadeln und Applikatoren direkt in Tumore oder Körperhöhlen eingeführt, um Krebszellen mit hoch dosierter Strahlung zu behandeln. Obwohl Radium inzwischen weitgehend durch sicherere Isotope wie Caesium-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 Messgeräten. Die ursprüngliche Definition des Curie (Einheit der Radioaktivität) basierte auf der Zerfallsrate von einem Gramm Radium-226. Heute helfen präzise vermessene Radiumquellen dabei, Strahlungsmessgeräte zu kalibrieren, Messverfahren zu validieren und Referenzstandards für nationale Laboratorien weltweit bereitzustellen. Radium trägt außerdem zur kernphysikalischen Forschung über Alphazerfallsprozesse bei.
Bevor seine Gesundheitsrisiken vollständig verstanden wurden, hatte Radium zahlreiche industrielle Anwendungen. 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 Kerntechnikingenieuren. Diese kontrollierten Quellen helfen Studierenden, die Grundlagen der Strahlungsmessung, Abschirmungsberechnungen und Verfahren zur Kontaminationskontrolle zu verstehen. Moderne Bildungsanwendungen verwenden minimale Mengen in sicheren 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 „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 Messgeräten 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 richtet sich gezielt auf Knochengewebe und gibt die Strahlung direkt an den Krebsherden ab, während die Belastung des gesamten Körpers minimiert wird.
Nationale Laboratorien und Forschungseinrichtungen bewahren Radiumquellen auf, um Strahlungsmessgeräte zu kalibrieren und Kernzerfallsprozesse zu untersuchen. 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 von Grundwasserbewegungen, Meereszirkulation und Sedimenttransport. 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 of Earth's crust · more abundant than 28% of elements
Radium kommt natürlich als Zwischenprodukt in der Uran-238-Zerfallsreihe 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 und erreicht Gleichgewichtskonzentrationen, die durch das Verhältnis von Bildung und Zerfall bestimmt werden. Bedeutende Radiumvorkommen gibt es in uranreichen Gebieten, darunter das Colorado-Plateau, das Athabasca-Becken in Kanada sowie verschiedene Regionen in Australien, Kasachstan und Afrika.
Radium löst sich leicht im Grundwasser, insbesondere in Gebieten mit uranhaltigem Grundgestein oder Sedimenten. Hohe Radiumkonzentrationen in der Trinkwasserversorgung betreffen weltweit Tausende von Gemeinden, vor allem solche, die tiefe Brunnen in glazialen Grundwasserleitern oder Gebieten mit Phosphatvorkommen nutzen. Die EPA legt für die kombinierte Konzentration von Radium-226 und Radium-228 in öffentlichen Wasserversorgungen einen maximalen Schadstoffgehalt von 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 die Erdölindustrie vor erhebliche Entsorgungsprobleme. Phosphatdünger enthalten häufig erhöhte Radiumwerte und tragen dadurch zur Strahlenexposition in der Landwirtschaft bei.
Bestimmte Baumaterialien, darunter Beton aus Phosphatschlacke oder Flugasche, können erhöhte Radiumwerte enthalten. Radium in Baumaterialien trägt zur Radonkonzentration in Innenräumen bei, da Ra-226 beim Zerfall Radongas bildet. Einige Natursteine, die im Bauwesen verwendet werden, insbesondere bestimmte Granitarten, können erhebliche Radiumkonzentrationen enthalten, die eine Überwachung und mögliche Sanierungsmaßnahmen erfordern.
Handhabung
Radium ist radioaktiv. It has no stable isotope — every nucleus decays. Die Handhabung erfordert geeignete Abschirmung und eine Genehmigung.
Radium ist aufgrund seiner intensiven Radioaktivität und seines biologischen Verhaltens extrem gefährlich. Wenn es verschluckt oder eingeatmet wird, reichert sich Radium in den Knochen an, wo es jahrzehntelang Alphastrahlung aussendet. Diese interne 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 „Radiumkiefer“ und Knochenkrebs entwickelten, führten zu modernen Strahlenschutzstandards.
Alle Arbeiten mit Radium erfordern spezialisierte Einrichtungen mit geeigneten Einschluss-, Belüftungs- und Überwachungssystemen. Das Personal muss eine vollständige Schutzausrüstung einschließlich Atemschutz tragen, um das Einatmen von Radiumstaub oder durch den Zerfall entstehendem Radongas zu verhindern. Radiumquellen müssen in sicheren, abgeschirmten Behältern aufbewahrt und ausschließlich mit ferngesteuerten Werkzeugen 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 Wasseraufbereitungssysteme oder alternative Versorgungsquellen. Ehemalige Radiumverarbeitungsstandorte, darunter Einrichtungen zur Zifferblattbemalung und Hersteller medizinischer Produkte, bleiben Jahrzehnte nach ihrer Schließung kontaminiert und erfordern kostspielige Sanierungsmaßnahmen sowie eine langfristige Überwachung.
Bei Radiumverschüttungen oder Unfällen sind eine sofortige Evakuierung und spezielle Reinigungsverfahren erforderlich. Kontaminierte Bereiche können aufgrund der 1.600-jährigen Halbwertszeit von Radium Tausende von Jahren gefährlich bleiben. Einsatzkräfte müssen in Strahlungsmessung geschult sein und über geeignete Ausrüstung verfügen, um das Ausmaß der Kontamination zu bestimmen. Die medizinische Behandlung einer Radiumexposition konzentriert sich darauf, die Aufnahme zu verhindern und die Ausscheidung aus dem Körper durch eine Chelattherapie zu beschleunigen.
Schnelle Antworten
Radium (symbol Ra) is element 88 on the periodic table, a erdalkalimetall 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.Radium melts at 973 K (699.9 °C) and boils at 2010 K (1736.9 °C).
Radium 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.
Radium has a density of 5.5 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of radium is about 5.5× heavier.
Radium 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.
Radium was discovered in 1898 by Marie & Pierre Curie. It is named after latin radius, "ray".
Radium makes up about 9.00e-7 mg/kg of the Earth's crust — genuinely rare, which is why it is expensive.
Yes. Radium has no stable isotope — every one of its nuclei decays. Trace amounts occur naturally as decay products of heavier elements.