Строение
Это не схема из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование связей.
Измеренные значения
Каждая полоса показывает, какое место радий занимает среди всех 118 элементов по этому свойству.
Источники: стандартные атомные массы IUPAC 2021 года · Справочник химии и физики CRC · NIST. Значения, отмеченные ~, являются расчётными, а не измеренными.
Размер в масштабе
Radius 221 pm — that is 0.221 nm, so about 2262 million of them side by side would span a millimetre.
Тепловой диапазон
Радий is liquid over a 1037 K window, from 973 K to 2010 K.
История
The element that glowed in the dark on watch dials, and killed the women who painted them.
Радий был открыт в 1898 году Marie и Pierre Curie в Париже вместе с Полонием при исследовании загадочной радиоактивности урановой руды. Marie Curie заметила, что урановая руда была более радиоактивной, чем чистый Уран, что указывало на присутствие неизвестных элементов. В результате кропотливого химического разделения Curie выделили фракции с интенсивной радиоактивностью и в конечном итоге обнаружили два новых элемента, которые назвали Полонием и радием.
Curie переработали буквально тонны остатков урановой руды в переоборудованном сарае, используя примитивное оборудование и не имея средств защиты. Marie Curie четыре года очищала радий и наконец в 1902 году выделила одну десятую грамма чистого хлорида радия. Для получения этого крошечного образца пришлось переработать более 8 тонн урановой руды, что демонстрирует чрезвычайную редкость радия и невероятную самоотдачу, необходимую для его открытия.
Curie обнаружили, что радий светится в темноте, непрерывно выделяет тепло и заставляет окружающие материалы становиться радиоактивными. Эти беспрецедентные свойства произвели революцию в понимании строения атома и энергии. Pierre Curie носил флакон с радием в кармане и отмечал ожоги, которые тот вызывал на коже, невольно демонстрируя одновременно его силу и опасность.
Открытие радия принесло Marie и Pierre Curie Нобелевскую премию по физике 1903 года (совместно с Henri Becquerel за исследования радиоактивности), а Marie Curie — вторую Нобелевскую премию по химии в 1911 году за выделение чистого радия и определение его атомной массы. Marie Curie стала первым человеком, получившим Нобелевские премии в двух разных научных областях, главным образом благодаря своим исследованиям радия.
Применение
Радий-226 исторически играл важнейшую роль в лечении рака с помощью брахитерапии (внутренней лучевой терапии). С 1900-х до 1970-х годов радиевые иглы и аппликаторы вводили непосредственно в опухоли или полости тела, чтобы доставить высокую дозу излучения к раковым клеткам. Хотя радий в значительной степени заменили более безопасные изотопы, такие как цезий-137 и Иридий-192, он заложил основы современной радиационной онкологии и спас бесчисленное количество жизней, когда существовало мало других методов лечения рака.
Радий служит первичным эталоном для измерения радиоактивности и калибровки приборов. Первоначальное определение кюри (единицы радиоактивности) основывалось на скорости распада одного грамма радия-226. Сегодня точно измеренные источники радия помогают калибровать оборудование для обнаружения излучения, проверять методы измерений и обеспечивать эталонные стандарты для национальных лабораторий по всему миру. Радий также используется в исследованиях ядерной физики, изучающих процессы альфа-распада.
До того как риски для здоровья были полностью изучены, радий имел множество промышленных применений. Самосветящуюся краску, содержащую радий, использовали на циферблатах часов, приборных панелях и авиационных датчиках с 1917 по 1960-е годы. Эти применения обеспечивали надёжное освещение без внешних источников энергии, что было особенно важно для военной и авиационной отраслей во время обеих мировых войн. Радий также использовали в молниеотводах и как добавку в некоторые специальные стали.
Герметичные источники радия продолжают играть важную роль в обучении специалистов по радиационной безопасности, физиков-медиков и инженеров-ядерщиков. Эти контролируемые источники помогают студентам понять принципы обнаружения излучения, расчёты экранирования и процедуры контроля загрязнения. В современных образовательных целях используются минимальные количества радия в защищённых устройствах, предотвращающих облучение и одновременно обеспечивающих ценный учебный опыт.
Большинство исторических применений радия было прекращено из-за серьёзных рисков для здоровья и окружающей среды. Потребительские товары, содержащие радий, включая светящиеся краски, лечебные тоники и косметику, к 1970-м годам были запрещены в большинстве стран. Трагические истории маляров радиевых циферблатов, у которых развились «радиевая челюсть» и другие смертельные заболевания, привели к введению строгих правил и разработке современных стандартов радиационной защиты.
Сегодня применение радия ограничено строго контролируемыми областями, включая некоторые медицинские исследования, калибровку приборов и эксперименты в ядерной физике. Ra-223 (Xofigo) представляет собой современное медицинское применение — радиофармацевтический препарат, одобренный FDA для лечения метастазов в костях у пациентов с раком простаты. Этот изотоп, испускающий альфа-частицы, избирательно воздействует на костную ткань, доставляя излучение непосредственно к очагам рака и сводя к минимуму облучение всего организма.
Национальные лаборатории и научно-исследовательские учреждения хранят источники радия для калибровки оборудования для измерения излучения и изучения процессов ядерного распада. Для такого применения требуются строгие лицензии, специализированные помещения и комплексные протоколы безопасности. Эти работы необходимы для поддержания точности измерений излучения, используемых в медицине, ядерной энергетике и экологическом мониторинге.
Изотопы радия служат природными трассерами для изучения движения подземных вод, циркуляции океана и переноса осадков. Учёные измеряют концентрации радия, чтобы отслеживать водные массы, оценивать скорость разгрузки подземных вод и понимать биогеохимические процессы в водных системах. Эти применения помогают управлять водными ресурсами и отслеживать изменения окружающей среды без добавления искусственного радия.
Откуда он берётся
9.00e-7 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 28% of elements
Радий встречается в природе как промежуточный продукт цепочки распада Урана-238, образуясь при распаде Радона-222. С периодом полураспада 1 600 лет радий-226 накапливается в урансодержащих рудах и породах, достигая равновесных концентраций, определяемых балансом между образованием и распадом. Значительные месторождения радия находятся в богатых ураном районах, включая плато Колорадо, бассейн Атабаска в Канаде, а также различные районы Австралии, Казахстана и Африки.
Радий легко растворяется в подземных водах, особенно в районах с урансодержащими коренными породами или осадками. Высокие концентрации радия в источниках питьевой воды затрагивают тысячи сообществ по всему миру, особенно тех, кто использует глубокие скважины в ледниковых водоносных горизонтах или районах с фосфатными отложениями. EPA устанавливает предельный уровень содержания радия-226 и радия-228 в питьевой воде общего водоснабжения на уровне 5 pCi/L.
Природные радиоактивные материалы (NORM), содержащие радий, накапливаются в оборудовании для добычи нефти и газа, при добыче фосфатов и в угольной золе. Радий концентрируется в рассоле и отложениях накипи в трубах и резервуарах нефтяных месторождений, создавая серьёзные проблемы утилизации для нефтяной промышленности. Фосфатные удобрения часто содержат повышенные уровни радия, способствуя радиационному воздействию на сельскохозяйственных территориях.
Некоторые строительные материалы, включая бетон, изготовленный с использованием фосфатного шлака или золы-уноса, могут содержать повышенные уровни радия. Радий в строительных материалах способствует концентрации Радона внутри помещений, поскольку Ra-226 распадается с образованием газа Радона. Некоторые природные камни, используемые в строительстве, особенно разновидности гранита, могут содержать значительные концентрации радия, требующие мониторинга и возможных мер по снижению риска.
Обращение
Радий радиоактивен. It has no stable isotope — every nucleus decays. Для обращения требуются соответствующие средства защиты и лицензия.
Радий чрезвычайно опасен из-за своей интенсивной радиоактивности и поведения в организме. При попадании внутрь или вдыхании радий накапливается в костях, где продолжает испускать альфа-излучение в течение десятилетий. Такое внутреннее облучение вызывает рак костей, лейкоз и тяжёлую анемию. Трагическая гибель маляров радиевых циферблатов в начале 1900-х годов, у которых из-за облизывания кистей, покрытых радиевой краской, развились «радиевая челюсть» и рак костей, привела к появлению современных стандартов радиационной защиты.
Любые работы с радием требуют специализированных помещений с надлежащими системами герметизации, вентиляции и мониторинга. Персонал обязан носить полный комплект средств индивидуальной защиты, включая респираторы, чтобы предотвратить вдыхание радиевой пыли или газа Радона, образующегося при распаде. Источники радия необходимо хранить в защищённых экранированных контейнерах и обрабатывать только с помощью дистанционных инструментов. Для всех, кто потенциально подвергся воздействию радия, необходим регулярный биоанализ.
Загрязнение источников питьевой воды радием создаёт постоянные проблемы для здоровья населения. Сообщества с повышенными уровнями радия нуждаются в системах очистки воды или альтернативных источниках. Бывшие объекты переработки радия, включая предприятия по окраске часовых циферблатов и производителей медицинских принадлежностей, остаются загрязнёнными спустя десятилетия после закрытия, что требует дорогостоящей очистки и долгосрочного мониторинга.
Разливы радия или аварии требуют немедленной эвакуации и специализированных процедур очистки. Загрязнённые территории могут оставаться опасными в течение тысяч лет из-за периода полураспада радия, составляющего 1 600 лет. Спасатели должны быть обучены обнаружению излучения и иметь соответствующее оборудование для оценки уровня загрязнения. Медицинская помощь при воздействии радия направлена на предотвращение его всасывания и ускорение выведения из организма с помощью хелатотерапии.
Краткие ответы
Радий (symbol Ra) is element 88 on the periodic table, a щёлочноземельный металл 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.Радий melts at 973 K (699.9 °C) and boils at 2010 K (1736.9 °C).
Радий 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.
Радий has a density of 5.5 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of радий is about 5.5× heavier.
Радий 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.
Радий was discovered in 1898 by Marie & Pierre Curie. It is named after latin radius, "ray".
Радий makes up about 9.00e-7 mg/kg of the Earth's crust — genuinely rare, which is why it is expensive.
Yes. Радий has no stable isotope — every one of its nuclei decays. Trace amounts occur naturally as decay products of heavier elements.