What is 氡?
氡 (symbol Rn) is element 86 on the periodic table, a 稀有气体 in period 6, group 18. A radioactive noble gas that seeps out of granite and is the second leading cause of lung cancer. At room temperature it is a gas, and it is radioactive.
结构
这不是环上点阵的示意图,而是对每个已占据子层实际概率密度|ψ|²进行蒙特卡洛采样的结果。拖动即可旋转。蓝色和紫色表示波函数的相反符号,这正是成键成为可能的原因。
测量值
每个条形图都显示氡在全部118种元素中该性质的排名位置。
来源:IUPAC 2021 标准原子量 ·《CRC 化学与物理手册》· NIST。标有 ~ 的数值是预测值,而非测量值。
按比例显示的大小
Radius 150 pm — that is 0.15 nm, so about 3333 million of them side by side would span a millimetre.
热范围
氡 is liquid over a 9 K window, from 202 K to 211 K.
故事
氡是一种放射性稀有气体,可能在建筑物内积聚。
氡由德国物理学家 Friedrich Ernst Dorn 于1900年在哈雷大学发现,当时他正在研究镭的放射性衰变。Dorn观察到,镭样品会持续产生一种放射性气体,他最初称其为“镭射气”。这一发现属于早期辐射研究的一部分,该研究是在 Henri Becquerel 于1896年发现放射性以及 Marie 和 Pierre Curie 研究镭之后开展的。
在Dorn最初发现之后,科学家 William Ramsay 和 Robert Whytlaw-Gray 于1910年分离出氡并测定了其原子量,确认它是一种稀有气体。他们测量了氡的密度,发现它是当时已知最重的气态。该元素最初被称为“niton”(源自拉丁语“nitens”,意为发光),因为它具有发光性质,但在1923年更名为“氡”。
20世纪初,氡因其所谓的治疗性质而被认为具有价值。企业家建立了“氡温泉”,并将氡水作为保健滋补品进行销售。人们发现氡能使材料发光,于是将其用于手表表盘和仪表盘的自发光涂料,这种应用一直持续到20世纪60年代人们认识到其健康风险为止。
人们对氡危害的认识发展缓慢。早在16世纪,人们就注意到铀矿工人的肺癌发病率,但直到20世纪50年代才确立其与氡的联系。20世纪70年代开始对氡的健康影响进行全面研究,最终认识到氡是重大公共卫生威胁,并在20世纪80年代发展出现代检测和治理计划。
应用
历史上,从20世纪20年代到50年代,氡曾被用于“氡疗法”,患者通过接触氡气或含氡放射性水来治疗关节炎、高血压和其他疾病。这些疗法如今已知极其危险,其依据是少量辐射有益这一错误观念。如今,氡-222仍偶尔用于高度受控的医学研究,以研究肺癌机制和测试辐射防护方法。
氡是大气和地质研究中有价值的示踪剂。科学家利用氡浓度研究气团运动、追踪污染物扩散,并了解地下水流动模式。氡-222可作为天然“指纹”,用于识别气团和研究大气混合过程。氡的衰变产物帮助研究人员了解粒子物理学,并测试辐射探测设备。
氡测量已成为公共卫生和房地产领域的重要工具。专业氡检测服务使用专门的探测器,测量住宅、学校和工作场所中的氡浓度。这项应用催生了一个专注于氡检测、治理和预防的完整行业,保护数百万人免受这种无形健康危害。
受控氡源用于培训辐射安全专业人员、健康物理学家和环境科学家。这些应用有助于开发和测试氡探测设备、校准监测仪器,并研究新的治理技术。氡还可作为模型系统,用于研究环境中其他放射性气体的行为。
现代氡技术最常见的用途是专业检测服务,帮助房主和企业识别危险的氡水平。短期检测(2-90天)和长期检测(超过90天)使用活性炭探测器、α径迹探测器或电子连续监测仪来测量氡浓度。该行业雇用数千名认证专业人员,每年创造数亿美元收入,同时保护公共健康。
对氡行为的了解推动了治理系统的设计,包括板下减压、爬行空间通风和空气交换系统。工程师使用氡源模型,设计有效系统,将室内浓度降至EPA行动水平(4 pCi/L)以下。这些系统保护数百万栋住宅,并在许多高氡地区受到建筑规范要求。
政府机构和研究机构利用氡监测网络追踪环境趋势、研究气候变化影响并识别地质灾害。连续氡监测有助于在某些地区预测地震,因为地面运动可能改变氡的释放模式。这些应用既有助于公共安全,也有助于科学界了解地球过程。
与历史用途不同,由于氡具有严重健康风险,如今已不再用于消费产品。过去的应用包括用于手表表盘和仪表盘的发光涂料(20世纪60年代停用)以及治疗设备(出于安全原因被禁止)。如今,任何氡的商业用途都受到严格监管,并仅限于受控环境中的专门研究应用。
来源
0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements
氡自然存在于地球上几乎每一栋建筑中,来源是土壤、岩石和建筑材料中铀-238的放射性衰变。浓度因当地地质条件而有很大差异,花岗岩基岩、磷酸盐矿床或富铀土壤地区的氡水平尤其高。EPA估计,美国每15栋住宅中就有1栋氡水平升高,使氡成为仅次于吸烟的第二大肺癌病因。
氡-222在铀衰变链中持续形成,起始于岩石和土壤中的铀-238。高氡地区包括雷丁普朗(宾夕法尼亚州、新泽西州、纽约州)、科罗拉多州、爱荷华州和北达科他州的部分地区。氡也可能来自井水,特别是在具有花岗岩基岩或富铀含水层的地区。一些建筑材料,包括使用含铀骨料制成的混凝土,也可能成为重要的室内氡来源。
由于大气稀释,室外氡浓度通常较低(0.1-0.4 pCi/L),但由于在封闭空间内积聚,室内水平可能高出10-100倍。氡通过地基裂缝、集水坑、地漏和管道周围的缝隙进入建筑物。天气状况、土壤湿度和气压变化会显著影响氡的进入速率和室内浓度。
氡很容易溶解于地下水中,尤其是在具有含铀基岩的地区。当受氡污染的水用于淋浴、洗涤或饮用时,氡气可能释放到室内空气中或被直接摄入。EPA估计,水中的氡每年导致约168人死亡,私人水井从花岗岩或富铀含水层取水的地区风险最高。
处理
氡 具有放射性。 It has no stable isotope — every nucleus decays. 处理时需要适当的屏蔽和许可。
氡是美国肺癌的第二大病因,每年约导致21,000人死亡。吸入氡后,氡的衰变产物(钋-218和钋-214)会附着在肺组织上并发射α辐射,造成DNA损伤,可能导致癌症。吸烟者的风险会大幅增加,因为烟草烟雾和氡暴露会对肺癌发展产生协同作用。
EPA建议对所有住宅进行氡检测,因为即使相邻住宅之间,氡水平也可能有很大差异。高于4 pCi/L的氡浓度需要治理,尽管没有任何水平被认为是完全安全的。儿童由于呼吸频率更高且预期寿命更长,面临更高风险。学校和工作场所也应定期检测。
有效的氡治理包括板下减压系统、改善通风以及封闭地基裂缝。建议由专业人员安装,因为不当治理实际上可能提高氡水平。治理后的检测对于验证系统有效性至关重要。房主还应检测供水,尤其是私人水井,因为氡可能在淋浴和洗涤过程中释放。
氡水平会因天气状况、土壤湿度和气压变化而出现季节性和每日波动。长期检测(超过90天)能够最准确地评估平均暴露量。电子连续监测仪可以追踪每日变化,并帮助识别影响氡进入的因素。建议每2-5年定期复测,尤其是在住宅翻修后。
快速回答
氡 (symbol Rn) is element 86 on the periodic table, a 稀有气体 in period 6, group 18. A radioactive noble gas that seeps out of granite and is the second leading cause of lung cancer. At room temperature it is a gas, and it is radioactive.
[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶, giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 18, 8 electrons respectively. Its outer shell holds 8 electrons, which is what sets its bonding behaviour.氡 melts at 202 K (-71.1 °C) and boils at 211.3 K (-61.8 °C).
氡 has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 222, is the mass number of its longest-lived known isotope.
氡 is a gas at room temperature; its density is about 9.7 g/L at 0 °C and 1 atm — roughly heavier than air.
氡 has a Pauling electronegativity of 2.2. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
氡 was discovered in 1900 by Friedrich Ernst Dorn. It is named after from radium, its parent element.
氡 does not occur naturally on Earth in any meaningful quantity — it is made in a reactor or an accelerator.
Yes. 氡 has no stable isotope — every one of its nuclei decays. Trace amounts occur naturally as decay products of heavier elements.