Страница полузащищенная
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Радий является химическим элементом с символом  Ra и атомным номером  88. Это шестой элемент в группе 2 в периодической таблице , также известной как щелочно - земельных металлы . Чистый радий серебристо-белый, но он легко реагирует с азотом (а не с кислородом) на воздухе, образуя черный поверхностный слой нитрида радия (Ra 3 N 2 ). Все изотопы радия очень радиоактивны , наиболее стабильным изотопом является радий-226 , который имеет период полураспада 1600 лет и распадается нагаз радон (в частности, изотоп радон-222 ). При распаде радия образуется ионизирующее излучение , которое может возбуждать флуоресцентные химические вещества и вызывать радиолюминесценцию .

Радий, в виде хлорида радия , был обнаружен с помощью Мари и Пьера Кюри в 1898 году из руды , добываемой на Яхимова . Они извлекли соединение радия из уранинита и пять дней спустя опубликовали открытие во Французской академии наук . Радий в металлическом состоянии был выделен Мари Кюри и Андре-Луи Дебьерном путем электролиза хлорида радия в 1911 году [1].

В природе радий содержится в урановых и (в меньшей степени) ториевых рудах в следовых количествах, составляющих всего одну седьмую грамма на тонну уранинита. Радий не является необходимым для живых организмов, и при его включении в биохимические процессы из-за его радиоактивности и химической реактивности возможны неблагоприятные последствия для здоровья. В настоящее время радий не имеет коммерческого применения , кроме его использования в ядерной медицине ; раньше он использовался как радиоактивный источник для радиолюминесцентных устройств, а также в радиоактивном шарлатанстве.за его предполагаемые лечебные свойства. Сегодня эти прежние применения уже не в моде, потому что стала известна токсичность радия, и вместо этого в радиолюминесцентных устройствах используются менее опасные изотопы.

Объемные свойства

Радий - самый тяжелый из известных щелочноземельных металлов и единственный радиоактивный член своей группы. Его физические и химические свойства больше всего напоминают его более легкий родственный барий . [2]

Чистый радий - летучий серебристо-белый металл, хотя его более легкие родственники кальций , стронций и барий имеют легкий желтый оттенок. [2] Этот оттенок быстро исчезает на воздухе, образуя черный слой нитрида радия (Ra 3 N 2 ). [3] Его температура плавления составляет 700 ° C (1292 ° F) или 960 ° C (1760 ° F) [a], а его точка кипения составляет 1737 ° C (3159 ° F). Оба эти значения немного ниже, чем у бария, что подтверждает периодические тенденции вниз по элементам группы 2. [4] Как барий иВ щелочных металлах радий кристаллизуется в объемно -центрированной кубической структуре при стандартных температуре и давлении : расстояние связи радий – радий составляет 514,8  пикометра . [5] Радий имеет плотность 5,5 г / см 3 , что выше, чем у бария, что еще раз подтверждает периодические тенденции; отношение плотностей радия и бария сравнимо с отношением масс радия и бария [6] из-за схожести кристаллических структур двух элементов. [6] [7]

Изотопы

Цепочка распада 238 U, прародителя 226 Ra

Радий имеет 33 известных изотопа с массовыми числами от 202 до 234: все они радиоактивны . [8] Четыре из них - 223 Ra ( период полураспада 11,4 дня), 224 Ra (3,64 дня), 226 Ra (1600 лет) и 228 Ra (5,75 года) - естественным образом встречаются в цепях распада первичного тория -232 , уран-235 и уран-238 ( 223 Ra из урана-235, 226 Ra из урана-238 и два других из тория-232). Тем не менее, эти изотопы имеют слишком короткий период полураспада, чтобы их можно былопервичные радионуклиды и существуют в природе только из этих цепочек распада. [9] Вместе с в основном искусственным 225 Ra (15 d), который встречается в природе только как продукт распада мельчайших следов 237 Np, [10] это пять наиболее стабильных изотопов радия. [9] Все другие известные изотопы радия имеют период полураспада менее двух часов, а большинство из них имеет период полураспада менее минуты. [8] Сообщалось как минимум о 12 ядерных изомерах ; наиболее стабильным из них является радий-205m с периодом полураспада от 130 до 230 миллисекунд; это все еще меньше, чем двадцать четыре изотопа радия в основном состоянии . [8]

На раннем этапе изучения радиоактивности различным природным изотопам радия давались разные названия. В этой схеме 223 Ra был назван актинием X (AcX), 224 Ra торием X (ThX), 226 Ra радием (Ra) и 228 Ra мезоторием 1 (MsTh 1 ). [9] Когда стало понятно, что все это изотопы одного и того же элемента, многие из этих названий вышли из употребления, и «радий» стал обозначать все изотопы, а не только 226 Ra. [9] Некоторые продукты распада радия-226 получили исторические названия, включая «радий», в диапазоне от радия A до радия G, с буквой, указывающей приблизительно, как далеко они были вниз по цепочке от своего родителя.226 Ra. [9]

226 Ra является наиболее стабильным изотопом радия и последним изотопом в  цепи распада (4 n + 2) урана-238 с периодом полураспада более тысячелетия: он составляет почти весь природный радий. Его непосредственным продуктом распада является плотный радиоактивный благородный газ радон (в частности, изотоп 222 Rn ), который несет ответственность за большую часть опасности радия в окружающей среде. [11] Он в 2,7 миллиона раз более радиоактивен, чем такое же молярное количество природного урана (в основном урана-238), из-за его пропорционально более короткого периода полураспада. [12] [13]

Образец металлического радия поддерживает более высокую температуру, чем его окружение, из-за испускаемого излучения - альфа-частиц , бета-частиц и гамма-лучей . Более конкретно, природный радий (который в основном состоит из 226 Ra) испускает в основном альфа-частицы, но другие этапы его цепочки распада ( ряд урана или радия ) испускают альфа- или бета-частицы, и почти все выбросы частиц сопровождаются гамма-лучами. [14]

В 2013 году было обнаружено, что ядро ​​радия-224 имеет грушевидную форму. [15] Это было первое открытие асимметричного ядра.

Химия

Радий, как барий, является высоко реакционноспособным металлом и всегда проявляет свою группу окисления состояние +2. [3] Он образует бесцветный катион Ra 2+ в водном растворе , который является очень основным и не образует легко комплексы . [3] Большинство соединений радия, таким образом, являются простыми ионными соединениями, [3] хотя ожидается участие 6s и 6p электронов (в дополнение к валентным 7s электронам) из-за релятивистских эффектов и может усилить ковалентный характер соединений радия, таких как Ra F 2 и RaВ 2 . [16] По этой причине стандартный электродный потенциал для полуреакции Ra 2+ (aq) + 2e - → Ra (s) составляет −2,916  В , что даже немного ниже, чем значение −2,92 В для бария, тогда как значения ранее плавно увеличивалась вниз по группе (Ca: -2,84 В; Sr: -2,89 В; Ba: -2,92 В). [17] Значения для бария и радия почти такие же, как и для более тяжелых щелочных металлов - калия , рубидия и цезия . [17]

Соединения

Твердые соединения радия имеют белый цвет, так как ионы радия не имеют специфической окраски, но со временем они постепенно желтеют, а затем темнеют из-за саморадиолиза в результате альфа-распада радия . [3] Нерастворимые соединения радия осаждаются совместно со всем барием, большей частью стронция и большинством соединений свинца . [18]

Оксид радия (RaO) не был охарактеризован давно, несмотря на то, что оксиды являются обычными соединениями для других щелочноземельных металлов. Гидроксид радия (Ra (OH) 2 ) является наиболее легко растворимым среди гидроксидов щелочноземельных металлов и является более сильным основанием, чем его родственный барий родственный ему гидроксид бария . [19] Кроме того , более растворимы , чем гидроксид актиния и тория гидроксида : эти три смежных гидроксиды , могут быть разделены путем осаждения их с аммиаком . [19]

Хлорид радия (RaCl 2 ) - бесцветное светящееся соединение. Через некоторое время он становится желтым из-за саморазрушения альфа-излучением радия при распаде. Небольшие примеси бария придают соединению розовый цвет. [19] Он растворим в воде, хотя и в меньшей степени, чем хлорид бария , и его растворимость уменьшается с увеличением концентрации соляной кислоты . Кристаллизация из водного раствора дает дигидрат RaCl 2 · 2H 2 O, изоморфный своему бариевому аналогу. [19]

Бромид радия (RaBr 2 ) также представляет собой бесцветное светящееся соединение. [19] В воде он более растворим, чем хлорид радия. Как и хлорид радия, кристаллизация из водного раствора дает дигидрат RaBr 2 · 2H 2 O, изоморфный своему аналогу бария. Ионизирующее излучение, испускаемое бромидом радия, возбуждает молекулы азота в воздухе, заставляя его светиться. Эти альфа - частицы , испускаемые радием быстро получить два электрона , чтобы стать нейтрального гелия , который накапливается внутри и ослабляет кристаллы радий бромид. Этот эффект иногда приводит к тому, что кристаллы ломаются или даже взрываются. [19]

Нитрат радия (Ra (NO 3 ) 2 ) представляет собой белое соединение, которое можно получить, растворяя карбонат радия в азотной кислоте . По мере увеличения концентрации азотной кислоты растворимость нитрата радия снижается, что является важным свойством для химической очистки радия. [19]

Радий образует почти те же нерастворимые соли, что и его более легкий родственный барий: он образует нерастворимый сульфат (RaSO 4 , наиболее нерастворимый из известных сульфатов), хромат (RaCrO 4 ), карбонат (RaCO 3 ), иодат (Ra (IO 3 ) 2 ). , тетрафторобериллат (RaBeF 4 ) и нитрат (Ra (NO 3 ) 2 ). За исключением карбоната, все они менее растворимы в воде, чем соответствующие соли бария, но все они изоструктурны своим аналогам бария. Дополнительно фосфат радия ,оксалат и сульфит , вероятно, также нерастворимы, поскольку они совместно осаждаются с соответствующими нерастворимыми солями бария. [20] Высокая нерастворимость сульфата радия (при 20 ° C только 2,1  мг растворяется в 1  кг воды) означает, что он является одним из менее биологически опасных соединений радия. [21] Большой ионный радиус Ra 2+ (148 мкм) приводит к слабому комплексообразованию и плохому извлечению радия из водных растворов, если не при высоком pH. [22]

Вхождение

Все изотопы радия имеют период полураспада намного короче возраста Земли , так что любой первичный радий давно бы распался. Тем не менее, радий все еще присутствует в окружающей среде , поскольку изотопы 223 Ra, 224 Ra, 226 Ra и 228 Ra являются частью цепочек распада природных изотопов тория и урана; так как торий и уран имеют очень длительный период полураспада, эти дочери постоянно регенерируются в результате их распада. [9] Из этих четырех изотопов самым долгоживущим является 226 Ra (период полураспада 1600 лет), продукт распада природного урана. Из-за относительной долговечности 226Ra - наиболее распространенный изотоп этого элемента, составляющий примерно одну часть на триллион земной коры; практически весь природный радий составляет 226 Ra. [23] Таким образом, радий в крошечных количествах содержится в урановой руде уранинита и различных других урановых минералах , а еще в меньших количествах - в минералах тория. Одна тонна из урановой руды , как правило , дает около одной седьмой в грамм радия. [24] Один килограмм в земной коре содержится около 900  пикограмм радия и один литр из морской водысодержит около 89  фемтограмм радия. [25]

История

Мария и Пьер Кюри экспериментируют с радием, рисунок Андре Кастень
Стеклянная трубка с хлоридом радия, хранящаяся в Бюро стандартов США, служила основным эталоном радиоактивности для США в 1927 году.

Радий был обнаружен на Мари Склодовской-Кюри и ее муж Пьер Кюри 21 декабря 1898 года, в уранинита (настурановые) образца из Яхимов . [26] Изучая минерал ранее, Кюри удалили из него уран и обнаружили, что оставшийся материал все еще радиоактивен. В июле 1898 г., изучая уран, они выделили элемент, похожий на висмут, который оказался полонием . Затем они выделили радиоактивную смесь, состоящую в основном из двух компонентов: соединений бария , которые давали ярко-зеленый цвет пламени, и неизвестных радиоактивных соединений, которые давали кармин. спектральные линии, которые ранее не регистрировались. Кюри обнаружили, что радиоактивные соединения очень похожи на соединения бария, за исключением того, что они менее растворимы. Это позволило семье Кюри выделить радиоактивные соединения и открыть в них новый элемент. Кюри объявили о своем открытии Французской академии наук 26 декабря 1898 года. [27] [28] Название радия датируется примерно 1899 годом от французского слова радий , образованного в современной латыни от радиуса ( луча ): это было в признание способности радия испускать энергию в форме лучей. [29] [30] [31]

В сентябре 1910 года Мария Кюри и Андре-Луи Дебьерн объявили, что они выделили радий как чистый металл путем электролиза раствора чистого хлорида радия (RaCl 2 ) с использованием ртутного катода , в результате чего была получена радий-ртутная амальгама . [32] Затем эту амальгаму нагревали в атмосфере газообразного водорода, чтобы удалить ртуть, оставив чистый металлический радий. [33] Позже в том же году Э. Эолер выделил радий термическим разложением его азида Ra (N 3 ) 2 . [9]Металлический радий был впервые промышленно произведен в начале 20 века на заводе Biraco , дочерней компании Union Minière du Haut Katanga (UMHK), на заводе в Олене в Бельгии. [34]

Общая историческая единица радиоактивности, кюри , основана на радиоактивности 226 Ra. [35]

Исторические приложения

Люминесцентная краска

Самосветящаяся белая краска, содержащая радий, на циферблате и стрелке старых часов.
Радиевые стрелки часов в ультрафиолетовом свете

Радий раньше использовался в самосветящихся красках для часов, ядерных панелей, переключателей самолетов, часов и циферблатов приборов. Типичные самосветящиеся часы, в которых используется радиевая краска, содержат около 1 микрограмма радия. [36] В середине 1920-х годов против Radium Corporation в Соединенных Штатах был подан иск пятью умирающими « Radium Girls » - художниками по циферблатам, которые нарисовали люминесцентную краску на основе радия на циферблатах часов. Мастерам, занимающимся рисованием циферблатов, было приказано лизать кисти, чтобы придать им остроту, тем самым поглощая радий. [37] Их воздействие радия вызвало серьезные последствия для здоровья, включая язвы, анемию и рак костей.. Это потому, что организм рассматривает радий как кальций и откладывает его в костях , где радиоактивность разрушает костный мозг и может мутировать костные клетки . [11]

В ходе судебного разбирательства было установлено, что ученые и руководство компании приняли значительные меры предосторожности, чтобы защитить себя от воздействия радиации, но не сочли нужным защитить своих сотрудников. Кроме того, в течение нескольких лет компании пытались скрыть последствия и избежать ответственности, настаивая на том, что Radium Girls вместо этого страдают сифилисом . Это полное пренебрежение благосостоянием сотрудников оказало значительное влияние на формулировку трудового законодательства о профессиональных заболеваниях . [38]

В результате судебного процесса о вредных последствиях радиоактивности стало широко известно, и маляры с радиевыми циферблатами были проинструктированы о надлежащих мерах предосторожности и обеспечены защитным снаряжением. В частности, мастера по рисованию циферблатов больше не облизывали кисти, чтобы придать им форму (что привело к попаданию в организм некоторых солей радия). Радий все еще использовался в циферблатах вплоть до 1960-х годов, но у художников по циферблатам больше не было травм. Это подчеркнуло, что вреда для Radium Girls можно было легко избежать. [39]

С 1960-х годов использование радиевой краски было прекращено. Во многих случаях светящиеся циферблаты были выполнены из нерадиоактивных флуоресцентных материалов, возбуждаемых светом; такие устройства светятся в темноте после воздействия света, но свечение тускнеет. [11] Там, где требовалось длительное самосветление в темноте, использовалась более безопасная краска на основе радиоактивного прометия- 147 (период полураспада 2,6 года) или трития (период полураспада 12 лет); оба продолжают использоваться сегодня. [40] У них было дополнительное преимущество, заключающееся в том, что люминофор не ухудшался со временем, в отличие от радия. [41] Тритий излучает бета-излучение очень низкой энергии (даже с меньшей энергией, чем бета-излучение, испускаемое прометием) [8]которые не могут проникать через кожу [42], а не проникающее гамма-излучение радия, и считаются более безопасными. [43]

Часы, часы и инструменты, датируемые первой половиной 20-го века, часто используемые в военных целях, могли быть окрашены радиоактивной светящейся краской. Обычно они больше не светятся; однако это происходит не из-за радиоактивного распада радия (период полураспада которого составляет 1600 лет), а из-за износа флуоресцентной среды из сульфида цинка под действием излучения радия. [44] Часто появление толстого слоя зеленой или желтовато-коричневой краски на устройствах этого периода указывает на радиоактивную опасность. Доза облучения от неповрежденного устройства относительно невелика и обычно не представляет острого риска; но краска опасна при утечке, вдыхании или проглатывании. [45] [46]

Коммерческое использование

Открытка отеля с рекламой радиевых ванн, 1940-е годы

Радий когда-то был добавкой в ​​такие продукты, как зубная паста, кремы для волос и даже продукты питания из-за его предполагаемых целебных свойств. [47] Такие продукты вскоре вышли из моды и были запрещены властями многих стран после того, как было обнаружено, что они могут иметь серьезные неблагоприятные последствия для здоровья. (См., Например, виды Radithor или Revigator «радиевая вода» или «Стандартный раствор радия для питья».) [44] Спа с водой, богатой радием, все еще иногда рекламируются как полезные, например, в Мисасе, Тоттори , Япония. . В США с конца 1940-х до начала 1970-х годов детям назальное облучение радием также применялось для предотвращения проблем со средним ухом или увеличения миндалин.[48]

Медицинское использование

Радий (обычно в форме хлорида радия или бромида радия ) использовался в медицине для производства газообразного радона, который, в свою очередь, использовался для лечения рака ; например, некоторые из этих источников радона использовались в Канаде в 1920-х и 1930-х годах. [45] [49] Однако многие методы лечения, которые использовались в начале 1900-х годов, больше не используются из-за вредных последствий воздействия бромида радия. Некоторыми примерами этих эффектов являются анемия , рак и генетические мутации . [50] Более безопасные гамма-излучатели, такие как 60 Co, который является менее дорогостоящим и доступен в больших количествах, сегодня обычно используется вместо радия, использовавшегося в прошлом в этом приложении. [22]

В начале 1900-х годов биологи использовали радий для индукции мутаций и изучения генетики . Еще в 1904 году Дэниел МакДугал использовал радий в попытке определить, может ли он вызвать внезапные большие мутации и вызвать серьезные эволюционные сдвиги. Томас Хант Морган использовал радий, чтобы вызвать изменения, приводящие к появлению белоглазых плодовых мушек. Нобелевский лауреат, биолог Герман Мюллер вкратце изучил влияние радия на мутации плодовых мух, прежде чем перейти к более доступным рентгеновским экспериментам. [51]

Говард Этвуд Келли , один из врачей-основателей больницы Джона Хопкинса , был одним из пионеров использования радия в медицине для лечения рака. [52] Его первым пациентом была его собственная тетя в 1904 году, которая умерла вскоре после операции. [53] Известно, что Келли использовала чрезмерное количество радия для лечения различных видов рака и опухолей. В результате некоторые из его пациентов умерли от облучения радием. [54] Его метод применения радия заключался в введении капсулы с радием возле пораженной области, а затем пришивании радиевых «точек» непосредственно к опухоли . [54] Этот же метод использовался для лечения Генриетты Лакс , хозяина исходных клеток HeLa , отрак шейки матки . [55] В настоящее время вместо них используются более безопасные и доступные радиоизотопы. [11]

Производство

Памятник открытию радия в Яхимове

В конце 19 века уран не применялся в больших масштабах, и поэтому крупных урановых рудников не существовало. Вначале единственным крупным источником урановой руды были серебряные рудники в Яхимове , Австро-Венгрия (ныне Чешская Республика ). [26] Урановая руда была лишь побочным продуктом горнодобывающей деятельности. [56]

При первом извлечении радия Кюри использовал остатки после извлечения урана из урана. Уран был извлечен растворением в серной кислоте с образованием сульфата радия, который похож на сульфат бария, но еще менее растворим в остатках. Остатки также содержат довольно значительные количества сульфата бария, который, таким образом, действует как носитель для сульфата радия. Первые шаги процесса экстракции радия включали кипячение с гидроксидом натрия с последующей обработкой соляной кислотой для минимизации примесей других соединений. Оставшийся остаток затем обрабатывали карбонатом натрия.превращать сульфат бария в карбонат бария (несущий радий), тем самым делая его растворимым в соляной кислоте. После растворения барий и радий переосаждены в виде сульфатов; затем это повторяли для дополнительной очистки смешанного сульфата. Некоторые примеси, образующие нерастворимые сульфиды, были удалены обработкой хлоридного раствора сероводородом с последующей фильтрацией. Когда смешанные сульфаты стали достаточно чистыми, их снова превратили в смешанные хлориды; После этого барий и радий были разделены путем фракционной кристаллизации , наблюдая за процессом с помощью спектроскопа (радий дает характерные красные линии в отличие от зеленых линий бария) и электроскопа . [57]

После выделения радия Мари и Пьером Кюри из урановой руды в Иоахимстале несколько ученых начали выделять радий в небольших количествах. Позже небольшие компании приобрели хвосты рудников Иоахимстала и начали выделять радий. В 1904 году австрийское правительство национализировало шахты и прекратило экспорт сырой руды. Некоторое время доступность радия была низкой. [56]

Формирование австрийской монополии и сильное стремление других стран получить доступ к радию привели к поиску урановых руд во всем мире. Соединенные Штаты стали ведущим производителем в начале 1910-х годов. В карнотите пески в Колорадо обеспечивают некоторые из элементов, но более богатые руды находятся в Конго и районе Большого Медвежьего озера и Невольничье озеро на северо - запад Канады. [26] [58] Ни одно из месторождений не добывается для радия, но содержание урана делает добычу прибыльной.

Процесс Кюри все еще использовался для промышленного извлечения радия в 1940 году, но затем для фракционирования использовались смешанные бромиды. [59] Если содержание бария в урановой руде недостаточно высоко, легко добавить немного, чтобы унести радий. Эти процессы применялись к рудам с высоким содержанием урана, но могут не работать с рудами с низким содержанием.

Небольшие количества радия все еще извлекались из урановой руды этим методом смешанного осаждения и ионного обмена еще в 1990-х годах [23], но сегодня они извлекаются только из отработавшего ядерного топлива. [60] В 1954 году общие мировые поставки очищенного радия составляли около 5 фунтов (2,3 кг) [36], и они все еще находятся в этом диапазоне сегодня, в то время как годовое производство чистых соединений радия составляет всего около 100 г. . [23] Основными странами-производителями радия являются Бельгия, Канада, Чехия, Словакия , Великобритания и Россия . [23]Количество произведенного радия было и остается относительно небольшим; например, в 1918 г. в США было произведено 13,6 г радия. [61] Металл выделяют восстановлением оксида радия металлическим алюминием в вакууме при 1200 ° C. [22]

Современные приложения

Исследования в области атомной, молекулярной и оптической физики

Радий находит все большее применение в области атомной, молекулярной и оптической физики . Силы нарушения симметрии масштабируются пропорционально , [62] [63], что делает радий, самый тяжелый щелочноземельный элемент, хорошо подходящим для ограничения новой физики, выходящей за рамки стандартной модели. Некоторые изотопы радия, такие как радий-225, имеют октупольные деформированные дублеты четности, которые повышают чувствительность к зарядовой четности, нарушая новую физику, на два-три порядка по сравнению с Hg. [64] [65] [66]

Радий также перспективен для изготовления оптических часов с ловушками . Ион радия имеет два перехода с субгерцовой шириной линии из основного состояния, которые могут служить часовым переходом в оптических часах. [67] Кроме того, радий может быть особенно хорошо подходящим для переносных оптических часов, поскольку все переходы, необходимые для работы часов, могут быть адресованы с помощью прямых диодных лазеров. [68]

Хотя у радия нет стабильных изотопов, существует одиннадцать изотопов радия с периодом полураспада более одной минуты, что можно сравнить с высокой точностью на графике Кинга. Изотопные сдвиги могут быть измерены с высокой точностью на любом из радия ионных subhertz-переходов от ширины линии основного состояния, или на к интеркомбинационной линии в нейтральном радии. [69] Степень любой потенциальной нелинейности в таком сюжете Кинга может установить границы для новой физики, выходящей за рамки стандартной модели. [70]

Некоторые из немногих практических применений радия связаны с его радиоактивными свойствами. Недавно открытые радиоизотопы , такие как кобальт-60 и цезий-137 , заменяют радий даже в этих ограниченных областях применения, потому что некоторые из этих изотопов являются более мощными излучателями, более безопасными в обращении и доступны в более концентрированной форме. [71] [72]

Изотоп 223 Ra (под торговым названием Xofigo ) был одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США в 2013 году для использования в медицине для лечения метастазов рака в кости . [73] [74] Основным показанием к лечению Ксофиго является терапия костных метастазов от кастрационно-резистентного рака простаты из-за благоприятных характеристик этого радиофармпрепарата с альфа-излучателем. [75] 225 Ra также использовался в экспериментах по терапевтическому облучению, поскольку это единственный достаточно долгоживущий изотоп радия, у которого нет радона в качестве одного из дочерних элементов. [76]

Радий до сих пор используется в качестве источника излучения в некоторых промышленных радиографических устройствах для проверки металлических деталей на наличие дефектов, аналогично рентгеновской визуализации . [11] При смешивании с бериллием радий действует как источник нейтронов . [44] [77] Радий-бериллиевые источники нейтронов иногда используются даже сегодня, [11] [78] но другие материалы, такие как полоний , теперь более распространены: около 1500 полоний-бериллиевых источников нейтронов с индивидуальной активностью 1850 Ки (68 ТБк), используются ежегодно в России . [79] Эти RaBeF 4источники нейтронов на основе (α, n) устарели, несмотря на большое количество нейтронов, которые они излучают (1,84 × 10 6 нейтронов в секунду), в пользу источников 241 Am- Be. [22] Сегодня изотоп 226 Ra в основном используется для образования 227 Ac путем нейтронного облучения в ядерном реакторе. [22]

Опасности

Радий очень радиоактивен, и его непосредственный дочерний элемент , радон , также радиоактивен. При попадании внутрь 80% попавшего внутрь радия покидает организм с калом , а остальные 20% попадают в кровоток , в основном накапливаясь в костях. [11] Воздействие радия, внутреннего или внешнего, может вызвать рак и другие расстройства, потому что радий и радон при распаде испускают альфа- и гамма-лучи , которые убивают и мутируют клетки. [11] Во время Манхэттенского проекта в 1944 году «допустимая доза» для рабочих была установлена ​​на уровне 0,1 микрограмма проглоченного радия. [80] [81]

Некоторые из биологических эффектов радия включают первый случай «радиевого дерматита», зарегистрированный в 1900 году, через два года после открытия этого элемента. Французский физик Антуан Беккерель шесть часов носил в жилетном кармане маленькую ампулу с радием и сообщил, что на его коже появились изъязвления . Пьер и Мария Кюри были настолько заинтригованы радиацией, что пожертвовали собственным здоровьем, чтобы узнать о ней больше. Пьер Кюри прикрепил к руке трубку, наполненную радием, на десять часов, что привело к появлению кожного поражения, что предполагает использование радия для поражения раковых тканей, поскольку он поражает здоровые ткани. [82] Обработка радия была обвинена в смерти Марии Кюри из-за апластической анемии.. Значительную опасность радий представляет его дочерний радон: будучи газом, он может проникать в организм гораздо легче, чем его родительский радий. [11]

Сегодня 226 Ra считается наиболее токсичным из количества радиоэлементов, и с ним необходимо работать в плотных перчаточных боксах со значительной циркуляцией воздушного потока, которая затем обрабатывается, чтобы избежать утечки его дочернего 222 Rn в окружающую среду. Старые ампулы, содержащие растворы радия, необходимо открывать с осторожностью, поскольку радиолитическое разложение воды может вызвать избыточное давление газообразного водорода и кислорода. [22] Самая большая в мире концентрация 226 Ra хранится во временной структуре содержания отходов , примерно в 9,6 мили (15,4 км) к северу от Ниагарского водопада, штат Нью-Йорк . [83]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Оба значения встречаются в источниках, и среди ученых нет согласия относительно истинного значения температуры плавления радия.

Рекомендации

  1. ^ «Радий» . Королевское химическое общество. Архивировано 24 марта 2016 года . Проверено 5 июля +2016 .
  2. ^ a b Гринвуд и Эрншоу, стр. 112
  3. ^ a b c d e Кирби и др., стр. 4
  4. ^ Лида, DR (2004). Справочник по химии и физике CRC (84-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. ISBN 978-0-8493-0484-2.
  5. ^ Weigel, F .; Тринкл, А. (1968). "Zur Kristallchemie des Radiums". Радиохим. Acta . 10 (1-2): 78. DOI : 10,1524 / ract.1968.10.12.78 . S2CID 100313675 . 
  6. ^ a b Янг, Дэвид А. (1991). «Радий» . Фазовые диаграммы элементов . Калифорнийский университет Press. п. 85. ISBN 978-0-520-91148-2.
  7. ^ «Кристаллические структуры химических элементов при давлении 1 бар». Архивировано 26 августа 2014 года в Wayback Machine . uni-bielefeld.de.
  8. ^ a b c d Audi, G .; Кондев Ф.Г .; Wang, M .; Хуанг, WJ; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030001 .
  9. ^ Б с д е е г Kirby и др., С. 3
  10. ^ Пеппард, Д.Ф. Мейсон, GW; Серый, PR; Мех, Дж. Ф (1952). «Возникновение серии (4n + 1) в природе» . Журнал Американского химического общества . 74 (23): 6081–6084. DOI : 10.1021 / ja01143a074 . Архивировано 28 июля 2019 года . Дата обращения 6 июля 2019 .
  11. ^ a b c d e f g h i Радий: радиационная защита . Агентство по охране окружающей среды США
  12. Содди, Фредерик (25 августа 2004 г.). Интерпретация радия . С. 139–. ISBN 978-0-486-43877-1. Архивировано 5 сентября 2015 года . Проверено 27 июня 2015 года .
  13. ^ Мэлли, Марджори С. (2011). Радиоактивность . Издательство Оксфордского университета. С.  115 -. ISBN 978-0-19-983178-4. Проверено 27 июня 2015 года .
  14. ^ Strutt, RJ (7 сентября 2004). Лучи Беккереля и свойства радия . С. 133–. ISBN 978-0-486-43875-7. Архивировано 5 сентября 2015 года . Проверено 27 июня 2015 года .
  15. ^ "Первые наблюдения короткоживущих атомных ядер грушевидной формы - ЦЕРН" . home.cern . Архивировано 12 июня 2018 года . Проверено 8 июня 2018 .
  16. ^ Тайер, Джон С. (2010), "Релятивистские эффекты и химия более тяжелых элементов основной группы", Релятивистские методы для химиков , Проблемы и достижения в вычислительной химии и физике, 10 , стр. 81, DOI : 10.1007 / 978-1-4020-9975-5_2 , ISBN 978-1-4020-9974-8
  17. ^ a b Гринвуд и Эрншоу, стр. 111
  18. ^ Кирби и др., Стр. 8
  19. ^ a b c d e f g Кирби и др., стр. 4–8
  20. Кирби и др., Стр. 8–9.
  21. ^ Кирби и др., Стр. 12
  22. ^ a b c d e f Келлер, Корнелиус; Вольф, Уолтер; Шани, Джашовам. «Радионуклиды, 2. Радиоактивные элементы и искусственные радионуклиды». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. С. 97–98. DOI : 10.1002 / 14356007.o22_o15 .
  23. ^ a b c d Гринвуд и Эрншоу, стр. 109–110
  24. "Radium". Архивировано 15 ноября 2012 года в Wayback Machine , Национальная лаборатория Лос-Аламоса. Проверено 5 августа 2009 года.
  25. Раздел 14, Геофизика, астрономия и акустика; Изобилие элементов в земной коре и в море, в Лиде, Дэвид Р. (ред.), Справочник CRC по химии и физике , 85-е издание . CRC Press. Бока-Ратон, Флорида (2005 г.).
  26. ^ a b c Хаммонд, CR "Radium" в Haynes, William M., ed. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . ISBN 1439855110.
  27. ^ Кюри, Пьер; Кюри, Мари и Бемон, Гюстав (1898). «Sur une nouvelle субстанция fortement radio-active, contenue dans la pechblende (О новом сильно радиоактивном веществе, содержащемся в урановой обманке)» . Comptes Rendus . 127 : 1215–1217. Архивировано 6 августа 2009 года . Проверено 1 августа 2009 года .
  28. ^ Недели, Мэри Эльвира (1933). «Открытие элементов. XIX. Радиоактивные элементы». Журнал химического образования . 10 (2): 79. Bibcode : 1933JChEd..10 ... 79W . DOI : 10.1021 / ed010p79 .
  29. ^ Болл, Дэвид В. (1985). «Элементная этимология: что в имени?». Журнал химического образования . 62 (9): 787–788. Bibcode : 1985JChEd..62..787B . DOI : 10.1021 / ed062p787 .
  30. Карвалью, Фернандо П. (2011), «Мария Кюри и открытие радия», Новый бум добычи урана , Springer Geology, стр. 3–13, DOI : 10.1007 / 978-3-642-22122-4_1 , ISBN 978-3-642-22121-7
  31. ^ Недели, Мэри Эльвира (1933). «Открытие элементов. XIX. Радиоактивные элементы». Журнал химического образования . 10 (2): 79. Bibcode : 1933JChEd..10 ... 79W . DOI : 10.1021 / ed010p79 .
  32. ^ Фрэнк Мур Колби; Аллен Леон Черчилль (1911). Новый международный ежегодник: сборник мировых достижений . Додд, Мид и Ко, стр.  152 -.
  33. ^ Кюри, Мари и Debierne, Андре (1910). "Sur le radium métallique" (О металлическом радии) " . Comptes Rendus (на французском языке). 151 : 523–525. Архивировано с оригинала 20 июля 2011 года . Проверено 1 августа 2009 года .
  34. ^ Ronneau, C .; Битчаева, О. (1997). Биотехнология для управления отходами и восстановления территорий: технологические, образовательные, деловые, политические аспекты . Отдел по научным вопросам, Организация Североатлантического договора. п. 206. ISBN. 978-0-7923-4769-9. Архивировано 5 сентября 2015 года . Проверено 27 июня 2015 года .
  35. ^ Рамка, Пол В. "Как появилась Кюри" . Архивировано 30 мая 2012 года . Проверено 30 апреля 2008 года .
  36. ^ а б Террилл-младший, JG; Ingraham Sc, 2-й; Меллер, DW (1954). «Радий в искусстве исцеления и в промышленности: облучение в США» . Отчеты об общественном здравоохранении . 69 (3): 255–62. DOI : 10.2307 / 4588736 . JSTOR 4588736 . PMC 2024184 . PMID 13134440 .   
  37. ^ Кадр, Пол. Радиолюминесцентная краска. Архивировано 31 июля 2014 года в Wayback Machine , Университеты , связанные с Ок-Ридж . Проверено 17 сентября 2007 года.
  38. ^ «Хронология истории окружающей среды - Radium Girls» . 20 июля 2012 года. Архивировано 2 сентября 2018 года . Проверено 1 сентября 2018 года .
  39. Rowland, RE (1995) Радий в людях: обзор исследований в США. Архивировано 9 ноября 2011 г. в Wayback Machine . Аргоннская национальная лаборатория. п. 22
  40. ^ Тыква, Ричард; Берг, Дитер (2004). Техногенная и естественная радиоактивность в загрязнении окружающей среды и радиохронологии . Springer. п. 78. ISBN 978-1-4020-1860-2.
  41. ^ Лаврухина, Avgusta Константиновны; Поздняков, Александр Александрович (1966). Аналитическая химия технеция, прометия, астатина и франция[ Аналитическая химия технеция, прометия, астатина и франция ]. Наука . п. 118.
  42. ^ Паспорт безопасности нуклидов: Водород-3 . ehso.emory.edu
  43. ^ Zerriffi Хишам (январь 1996). «Тритий: экологические, медицинские, бюджетные и стратегические последствия решения Министерства энергетики о производстве трития» . Институт энергетики и экологических исследований . Архивировано 13 июля 2010 года . Проверено 15 сентября 2010 года .
  44. ^ a b c Эмсли, Джон (2003). Природы строительных блоков: руководство AZ элементам . Издательство Оксфордского университета. С.  351 -. ISBN 978-0-19-850340-8. Проверено 27 июня 2015 года .
  45. ^ a b Радий . Британская энциклопедия
  46. Luminous Radium Paint. Архивировано 4 марта 2013 года в Wayback Machine . vintagewatchstraps.com
  47. ^ "Французский веб-сайт, где представлены продукты (лекарства, минеральная вода, даже нижнее белье), содержащие радий" . Архивировано 15 марта 2011 года . Проверено 1 августа 2009 года .
  48. ^ Cherbonnier, Алиса (1 октября 1997). «Назальное облучение детей радием вызывает ухудшение здоровья» . Балтиморская хроника . Архивировано 28 сентября 2011 года . Проверено 1 августа 2009 года .
  49. ^ Хейтер, Чарльз (2005). «Политика радонотерапии в 1930-е годы» . Элемент надежды: радий и реакция на рак в Канаде, 1900–1940 гг . McGill-Queen's Press. ISBN 978-0-7735-2869-7.
  50. ^ Харви, Дэвид I. (1999). «Радиевый век». Усилия . 23 (3): 100–5. DOI : 10.1016 / S0160-9327 (99) 01201-6 . PMID 10589294 . 
  51. ^ Гамильтон, Вивьен (2016). «Тайны жизни: историк Луис Кампос воскрешает роль радия в ранних генетических исследованиях» . Дистилляции . 2 (2): 44–45. Архивировано 23 марта 2018 года . Проверено 22 марта 2018 .
  52. ^ "Четыре врача-основателя" . Архивировано 10 марта 2015 года . Проверено 10 апреля 2013 года .
  53. ^ Дастур, Ади Э .; Танк, ПД (2011). «Говард Этвуд Келли: намного больше, чем просто стежок» . Журнал акушерства и гинекологии Индии . 60 (5): 392–394. DOI : 10.1007 / s13224-010-0064-6 . PMC 3394615 . 
  54. ^ а б Ароновиц, Джесси Н .; Робисон, Роджер Ф. (2010). «Ховард Келли внедряет гинекологическую брахитерапию в США». Брахитерапия . 9 (2): 178–184. DOI : 10.1016 / j.brachy.2009.10.001 . PMID 20022564 . 
  55. ^ Ребекка Склут (2 февраля 2010). Бессмертная жизнь Генриетты Лакс . ISBN Random House Digital, Inc. 978-0-307-58938-5. Архивировано 17 июня 2013 года . Проверено 8 апреля 2013 года .
  56. ^ a b Ceranski, Беате (2008). "Tauschwirtschaft, Reputationsökonomie, Bürokratie" . NTM Zeitschrift für Geschichte der Wissenschaften, Technik und Medizin . 16 (4): 413–443. DOI : 10.1007 / s00048-008-0308-Z .
  57. ^ "Lateral Science" Архивировано 2 апреля 2015 г. в Wayback Machine . lateralscience.blogspot.se . Ноябрь 2012 г.
  58. ^ Просто, Эван; Суэйн, Филип В. и Керр, Уильям А. (1952). «Мирное воздействие атомной энергии». Журнал финансовых аналитиков . 8 (1): 85–93. DOI : 10.2469 / faj.v8.n1.85 . JSTOR 40796935 . 
  59. ^ Kuebel, A. (1940). «Извлечение радия из канадской урановой обманки». Журнал химического образования . 17 (9): 417. Полномочный код : 1940JChEd..17..417K . DOI : 10.1021 / ed017p417 .
  60. ^ Эмсли, Джон (2011). Природы строительных блоков: руководство AZ элементам . Издательство Оксфордского университета. п. 437. ISBN. 9780199605637.
  61. ^ Viol, СН (1919). «Радиевое производство» . Наука . 49 (1262): 227–8. Bibcode : 1919Sci .... 49..227V . DOI : 10.1126 / science.49.1262.227 . PMID 17809659 . 
  62. ^ «Нарушение четности в атомах» . Cite journal requires |journal= (help)
  63. ^ «Электрический дипольный момент электрона: интуитивное объяснение уклонения от теоремы Шиффа» . Cite journal requires |journal= (help)
  64. ^ "Ядерное нарушение обращения времени и момент Шиффа 225Ra" . Cite journal requires |journal= (help)
  65. ^ "Пониженный предел постоянного электрического дипольного момента 199Hg" . Cite journal requires |journal= (help)
  66. ^ "Первое измерение атомного электрического дипольного момента 225Ra" . Cite journal requires |journal= (help)
  67. ^ "Захват ионов Ra +: к измерению нарушения атомной четности и оптическим часам" . Cite journal requires |journal= (help)
  68. ^ "Уровни энергии однократно ионизированного радия" .
  69. ^ "Многоконфигурационные расчеты Дирака-Хартри-Фока скоростей переходов и времен жизни восьми низших возбужденных уровней радия" . Cite journal requires |journal= (help)
  70. ^ "Изотопическая вариация нарушения четности в атомарном иттербии" . Cite journal requires |journal= (help)
  71. ^ Комитет по использованию и замене источников излучения, Национальный исследовательский совет (США); Совет по ядерным и радиационным исследованиям, Национальный исследовательский совет (США) (январь 2008 г.). Использование и замена источников излучения: сокращенная версия . п. 24. ISBN 978-0-309-11014-3. Архивировано 5 сентября 2015 года . Проверено 27 июня 2015 года .
  72. ^ Бентел, Гунилла Карлесон (1996). Планирование лучевой терапии . п. 8. ISBN 978-0-07-005115-7. Архивировано 5 сентября 2015 года . Проверено 27 июня 2015 года .
  73. ^ "FDA OKs точно определяет лекарство от рака простаты Xofigo от Bayer, Algeta" . Архивировано из оригинального 28 июня 2013 года . Проверено 1 октября 2014 года .
  74. ^ «FDA одобряет Xofigo для лечения рака простаты на поздних стадиях» . Cancer.org. (2013-05-15)
  75. ^ Maffioli, L .; Florimonte, L .; Коста, округ Колумбия; Correia Castanheira, J .; Grana, C .; Глянец, М .; Bodei, L .; Чинол, М. (2015). «Новые радиофармпрепараты для лечения кастрационно-резистентного рака простаты». QJ Nucl Med Mol Imaging . 59 (4): 420–38. PMID 26222274 . 
  76. Перейти ↑ Stoll, Wolfgang (2005). «Торий и соединения тория». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Wiley-VCH . п. 717. doi : 10.1002 / 14356007.a27_001 . ISBN 978-3-527-31097-5.
  77. ^ l'Annunziata, Майкл Ф. (2007). «Ядерные реакции, вызванные альфа-частицами» . Радиоактивность: введение и история . Эльзевир. С. 260–261. ISBN 978-0-444-52715-8.
  78. ^ Холден, NE; Ресиниелло, РН; Ху, JP; Рорер, Дэвид С. (2004). «Дозиметрия излучения радий-бериллиевого источника с графитовым замедлителем» (PDF) . Физика здоровья . 86 (5 Suppl): S110–2. Bibcode : 2003rdtc.conf..484H . DOI : 10.1142 / 9789812705563_0060 . PMID 15069300 . Архивировано (PDF) из оригинала 23 июля 2018 года . Проверено 25 октября 2017 года .  
  79. ^ Красивая версия "самоубийства" Литвиненко греборукости. Архивировано 22 июня 2012 г. с WebCite . stringer.ru (26 ноября 2006 г.).
  80. ^ Weisgall, Jonathan M. (1994). Операционный перекресток: атомные испытания на атолле Бикини . Издательство Военно-морского института. п. 238 . ISBN 978-1-55750-919-2. Проверено 20 августа 2011 года .
  81. ^ Фрай, Ширли А. (1998). "Приложение: Открытие радия мадам Кюри (1898 г.): День памяти женщин в области радиационных наук". Радиационные исследования . 150 (5): S21 – S29. Bibcode : 1998RadR..150S..21F . DOI : 10.2307 / 3579805 . JSTOR 3579805 . PMID 9806606 .  
  82. ^ Redniss, Lauren (2011). Радиоактивный: Мари и Пьер Кюри: сказка о любви и последствиях . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: HarperCollins. п. 70. ISBN 978-0-06-135132-7.
  83. ^ Дженкс, Эндрю (июль 2002 г.). «Модельный город США: экологическая цена победы во Второй мировой войне и холодной войне» . Экологическая история . 12 (77): 552–577. DOI : 10.1093 / envhis / 12.3.552 . (требуется подписка)

Библиография

  • Кирби, HW; Салуцкий, Мюррелл Л. (1964). Радиохимия радия (PDF) . Национальная академия прессы.
  • Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.

дальнейшее чтение

  • Альберт Ствертка (1998). Путеводитель по элементам - переработанное издание . Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-508083-4.
  • Дениз Грейди (6 октября 1998 г.). «Сияние в темноте и урок научной опасности» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 25 декабря 2007 года .
  • Няня Фроман (1 декабря 1996 г.). «Мария и Пьер Кюри и открытие полония и радия» . Нобелевский фонд . Проверено 25 декабря 2007 года .
  • Macklis, RM (1993). «Великий радиевый скандал». Scientific American . 269 (2): 94–99. Bibcode : 1993SciAm.269b..94M . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0893-94 . PMID  8351514 .
  • Кларк, Клаудия (1987). Радиевые девушки: женщины и реформа промышленного здравоохранения, 1910–1935 . Пресса Университета Северной Каролины. ISBN 978-0-8078-4640-7.
  • Кюри, Мари (1921). Открытие радия  . Покипси: Колледж Вассар.

внешняя ссылка

  • «Поперечная наука: открытие радия» . 8 июля 2012 года Архивировано из оригинала 9 марта 2016 года . Дата обращения 13 мая 2017 .
  • Фото Радиевой водяной бани в Оклахоме
  • Банк данных по опасным веществам NLM - Радий, радиоактивный
  • Аннотированная библиография по радию из электронной библиотеки по ядерным вопросам Алсос
  • Отравитель по соседству в Japan Today, 20.10.2001
  • Радий в Периодической таблице видео (Ноттингемский университет)