Rn · Элемент 86 · Благородный газ
Радиоактивный благородный газ, просачивающийся из гранита и являющийся второй по значимости причиной рака лёгких.
Строение
Это не диаграмма 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 химических связей.
Измеренные значения
Каждый столбец показывает положение радон среди всех 118 элементов по этому свойству.
Источники: стандартные атомные веса IUPAC 2021 года · Справочник CRC по химии и физике · NIST. Значения, отмеченные символом ~, являются расчётными, а не измеренными.
Размер в масштабе
Радиус 150 pm — это 0,15 нм, поэтому около 3,33 миллионов таких атомов, расположенных бок о бок, протянулись бы на миллиметр.
Тепловой диапазон
Радон находится в жидком состоянии в диапазоне 9 K — от 202 K до 211 K.
История
Радон — радиоактивный благородный газ, который может накапливаться в зданиях.
Радон был открыт в 1900 году немецким физиком Фридрихом Эрнстом Дорном в Университете Галле во время изучения радиоактивного распада радия. Дорн заметил, что образцы радия непрерывно выделяют радиоактивный газ, который сначала назвал «эманацией радия». Это открытие стало частью ранних исследований радиации, последовавших за открытием радиоактивности Анри Беккерелем в 1896 году и работами Марии и Пьера Кюри с радием.
После первоначального открытия Дорна учёные Уильям Рамзай и Роберт Уитлоу-Грей выделили радон в 1910 году и определили его атомную массу, подтвердив, что это благородный газ. Они измерили его плотность и установили, что в то время это был самый тяжёлый из известных газов. Первоначально элемент называли «нитоном» (от латинского «nitens», означающего «светящийся») из-за его люминесцентных свойств, но в 1923 году переименовали в «радон».
В начале 1900-х годов радон считался ценным благодаря предполагаемым терапевтическим свойствам. Предприниматели открывали «радоновые курорты» и продавали насыщенную радоном воду как оздоровительные тоники. Открытие способности радона делать материалы люминесцентными привело к его использованию в светящейся краске для циферблатов часов и приборных панелей; это применение продолжалось до тех пор, пока в 1960-х годах не стали очевидны риски для здоровья.
Понимание опасности радона развивалось медленно. Случаи рака лёгких среди шахтёров урановых рудников отмечались ещё в 1500-х годах, но связь с радоном не была установлена до 1950-х годов. Комплексные исследования влияния радона на здоровье начались в 1970-х годах, что привело к признанию радона серьёзной угрозой для общественного здоровья и разработке современных программ тестирования и снижения уровня радона в 1980-х годах.
Применение
Исторически радон использовался в «радоновой терапии» с 1920-х по 1950-е годы: пациентов подвергали воздействию газа радона или радиоактивной воды, содержащей радон, для лечения артрита, гипертонии и других заболеваний. Эти методы лечения, которые теперь признаны чрезвычайно опасными, основывались на ошибочном убеждении, что небольшие дозы радиации полезны. Сегодня радон-222 всё ещё иногда используется в строго контролируемых медицинских исследованиях для изучения механизмов развития рака лёгких и проверки методов радиационной защиты.
Радон служит ценным индикатором в атмосферных и геологических исследованиях. Учёные используют концентрации радона для изучения перемещения воздушных масс, отслеживания распространения загрязнений и понимания закономерностей движения грунтовых вод. Радон-222 действует как естественный «отпечаток» для идентификации воздушных масс и изучения процессов атмосферного перемешивания. Продукты его распада помогают исследователям понимать физику частиц и проверять оборудование для обнаружения радиации.
Измерение радона стало важным инструментом в сфере общественного здравоохранения и недвижимости. Профессиональные службы тестирования на радон используют специализированные детекторы для измерения концентраций радона в домах, школах и на рабочих местах. Это применение привело к созданию целой отрасли, занимающейся обнаружением, снижением уровня и предотвращением накопления радона, что защищает миллионы людей от этой невидимой угрозы для здоровья.
Контролируемые источники радона используются для обучения специалистов по радиационной безопасности, радиационных физиков и экологов. Эти применения помогают разрабатывать и проверять оборудование для обнаружения радона, калибровать приборы мониторинга и исследовать новые методы снижения уровня радона. Радон также служит модельной системой для изучения поведения других радиоактивных газов в окружающей среде.
Наиболее распространённое современное применение технологий, связанных с радоном, — профессиональные услуги по тестированию, помогающие домовладельцам и предприятиям выявлять опасные уровни радона. Краткосрочные тесты (2–90 дней) и долгосрочные тесты (более 90 дней) используют детекторы на основе активированного угля, трековые альфа-детекторы или электронные непрерывные мониторы для измерения концентраций радона. В этой отрасли работают тысячи сертифицированных специалистов, а её ежегодный доход составляет сотни миллионов, одновременно защищая здоровье населения.
Понимание поведения радона определяет проектирование систем снижения его уровня, включая разгерметизацию под фундаментной плитой, вентиляцию подпольных пространств и системы воздухообмена. Инженеры используют моделирование источников радона для создания эффективных систем, снижающих концентрации в помещениях ниже уровней принятия мер EPA (4 pCi/L). Эти системы защищают миллионы домов и требуются строительными нормами во многих районах с высоким уровнем радона.
Государственные органы и научно-исследовательские учреждения используют сети мониторинга радона для отслеживания экологических тенденций, изучения последствий изменения климата и выявления геологических опасностей. Непрерывный мониторинг радона помогает в некоторых регионах прогнозировать землетрясения, поскольку движения земной коры могут изменять характер выделения радона. Эти применения способствуют как общественной безопасности, так и научному пониманию процессов, происходящих на Земле.
В отличие от исторического применения, радон больше не используется в потребительских товарах из-за серьёзного риска для здоровья. К прежним применениям относились светящаяся краска для циферблатов часов и приборных панелей (её использование прекращено в 1960-х годах), а также терапевтические устройства (запрещены по соображениям безопасности). Сегодня любое коммерческое применение радона строго регулируется и ограничено специализированными исследовательскими задачами в контролируемых условиях.
Откуда он происходит
0 мг/кг земной коры · более распространён, чем 0% элементов
Радон естественным образом присутствует практически в каждом здании на Земле, образуясь при радиоактивном распаде урана-238, содержащегося в почве, горных породах и строительных материалах. Концентрации значительно различаются в зависимости от местной геологии; особенно высокие уровни характерны для районов с гранитным основанием, фосфатными месторождениями или почвами, богатыми ураном. По оценке EPA, в каждом 15-м доме в США уровень радона повышен, что делает его второй по значимости причиной рака лёгких после курения.
Радон-222 непрерывно образуется в цепочке распада урана, начинающейся с урана-238 в горных породах и почве. К районам с высоким уровнем радона относятся Ридинг-Праong (Пенсильвания, Нью-Джерси, Нью-Йорк), отдельные районы Колорадо, Айовы и Северной Дакоты. Радон также может поступать из воды в скважинах, особенно в районах с гранитным основанием или водоносными горизонтами, богатыми ураном. Некоторые строительные материалы, включая бетон, изготовленный с использованием заполнителя, содержащего уран, могут быть значительными источниками радона в помещениях.
Концентрации радона на открытом воздухе обычно низкие (0.1–0.4 pCi/L) из-за разбавления в атмосфере, однако в помещениях его уровень может быть в 10–100 раз выше вследствие накопления в замкнутом пространстве. Радон проникает в здания через трещины в фундаменте, дренажные насосы, напольные сливы и зазоры вокруг труб. Погодные условия, влажность почвы и изменения барометрического давления существенно влияют на скорость проникновения радона и его концентрации в помещениях.
Радон легко растворяется в грунтовых водах, особенно в районах с горными породами, содержащими уран. Когда загрязнённая радоном вода используется для душа, стирки или питья, газ может выделяться в воздух помещений или попадать в организм непосредственно. По оценке EPA, радон в воде ежегодно становится причиной примерно 168 смертей; наибольший риск наблюдается при использовании частных скважин, забирающих воду из гранитных или богатых ураном водоносных горизонтов.
Обращение
Радон радиоактивен. У него нет стабильных изотопов — каждое ядро распадается. Для обращения требуются соответствующие средства защиты и лицензия.
Радон — вторая по значимости причина рака лёгких в США; ежегодно он становится причиной примерно 21 000 смертей. При вдыхании продукты распада радона (полоний-218 и полоний-214) прикрепляются к тканям лёгких и испускают альфа-излучение, вызывая повреждение ДНК, которое может привести к раку. Риск резко возрастает у курильщиков, поскольку табачный дым и воздействие радона оказывают синергическое влияние на развитие рака лёгких.
EPA рекомендует проверять все дома на радон, поскольку его уровни могут сильно различаться даже в соседних домах. Концентрации выше 4 pCi/L требуют принятия мер по снижению уровня, хотя ни один уровень не считается полностью безопасным. Дети подвергаются большему риску из-за более высокой частоты дыхания и большей ожидаемой продолжительности жизни. Школы и рабочие места также следует регулярно проверять.
Эффективное снижение уровня радона включает системы разгерметизации под фундаментной плитой, улучшение вентиляции и герметизацию трещин в фундаменте. Рекомендуется профессиональная установка, поскольку неправильно выполненное снижение уровня радона может фактически повысить его концентрацию. После установки необходимо провести повторное тестирование, чтобы подтвердить эффективность системы. Домовладельцам также следует проверять источники воды, особенно частные скважины, поскольку радон может выделяться во время принятия душа и стирки.
Уровни радона меняются в течение года и суток из-за погодных условий, влажности почвы и изменений барометрического давления. Долгосрочное тестирование (более 90 дней) даёт наиболее точную оценку среднего воздействия. Электронные непрерывные мониторы могут отслеживать суточные колебания и помогать выявлять факторы, влияющие на проникновение радона. Рекомендуется повторять тестирование каждые 2–5 лет, особенно после ремонта дома.
Краткие ответы
Радон (символ Rn) — элемент 86 в периодической таблице, представитель семейства Благородный газ в 6 периоде, 18 группе. Радиоактивный благородный газ, просачивающийся из гранита и являющийся второй по значимости причиной рака лёгких. При комнатной температуре это газ, и он радиоактивен.
[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶; она включает 6 занятых электронных оболочек с распределением 2, 8, 18, 32, 18, 8. На внешней оболочке находится 8 электронов, что определяет характер химических связей.Радон плавится при 202 K (-71.1 °C) и кипит при 211.3 K (-61.8 °C).
У Радон нет стабильных изотопов, поэтому для него не существует стандартной атомной массы. Указанное значение 222 — массовое число наиболее долгоживущего известного изотопа.
Радон при комнатной температуре — газ; его плотность при 0 °C и давлении 1 атм составляет около 9.7 г/л — он примерно тяжелее воздуха.
Электроотрицательность Радон по шкале Полинга составляет 2.2. Шкала простирается от 0,70 (франций, наименее склонный притягивать электроны) до 3,98 (фтор, наиболее склонный). Значения в этом среднем диапазоне обычно соответствуют ковалентным, а не преимущественно ионным связям.
Радон был открыт в 1900 году Friedrich Ernst Dorn. Назван в честь от радия, родительского элемента.
Радон практически не встречается в природе на Земле — его получают в реакторе или ускорителе.
Да. Радон не имеет стабильных изотопов — каждое его ядро распадается. Следовые количества естественным образом образуются как продукты распада более тяжёлых элементов.