Радуйся

Радий ( англ. radium , нем. Radium , рус. рад ) - Радиоактивный химический элемент. Символ Ra, атомный номер 88. Открытый в 1898 году Пьером Кюри и Марией Склодовской-Кюри.

1. История

Открытый Пьером и Марией Кюри с помощью их помощника Густава Бемона ^[1] (по другим источникам - Жака Бемона ^[2]) в 1898 году.

Французские ученые Пьер и Мария Кюри обнаружили, что отходы, которые остаются после выделения урана из урановой руды (урановая смола, которая добывается в городе Яхимив, Чехия) радиоактивней чистый уран. Из этих отходов супруги Кюри после нескольких лет интенсивной работы выделили два сильно радиоактивных элемента: полоний и радий. Первое сообщение об открытии радия (в виде смеси с барием) Кюри сделали 26 декабря 1898 в Французской академии наук. В 1902 Кюри и Андре Дебьерн выделили чистый радий путем электролиза хлорида радия на ртутном катоде и последующей дистилляции в водороде. Выделенный элемент был, как сейчас известно, изотоп радий-226, продукт распада урана-238. За открытие радия и полония супруги Кюри получили Нобелевскую премию. Радуйся образуется много промежуточных стадий при радиоактивном распаде изотопа урана-238 и поэтому находится в небольших количествах в урановой руде. Многие радионуклидов, возникающих при радиоактивном распаде радия, до того, как была выполнена их химическая идентификация, получили наименование типа радуйся А, радий B, C радий и т. д. Хотя сейчас известно, что они представляют собой изотопы других химических элементов, их исторически сложившиеся названия по традиции иногда используются.

2. Происхождение названия

Название "радий" связана с излучением атомов Ra: лат. radiusis - Луч.

3. Свойства

Атомная масса для стойкого изотопа ²²⁶ Ra (период полураспада ок. 1620) - 226,0254. Серебристо-белый металл, на воздухе приобретает черный цвет из-за образования нитрида Ra ₃ N _2. При сжигании дает красный оттенок пламени. ^[3] Плотность 5500 кг / м ^3; t _плав 969 ? C; t _кип ок. 1500 ? C.

Реагирует с водой с образованием сильного щелочи Ra (OH) _2. На воздухе легко окисляется с образованием RaO, сочетаясь с N, дает нитрид Ra ₃ N _2.

Все изотопы радия радиоактивные. Радуйся излучает α, β и γ лучи, в зависимости от изотопа. Все изотопы легче ²²⁷ Ra альфа-активные. ²²⁵ Ra, ²²⁷ Ra и все более тяжелые ядра претерпевают только β ^- распад. Кроме того, для 5 изотопов радия (с массовыми числами 221-224 и 226) был открыт кластерный распад. Альфа-частицы, излучаемые α-активными изотопами радия (и любых других элементов), при смешивании с легкими элементами ( бериллием и др.). вызывают (α, n)-реакции на ядрах этих элементов, что приводит к эмиссии нейтронов ^[3], это используется для создания нейтронных источников.

Среднее содержание в земной коре 10 ^-10% массы. Как член семьи ²³⁸ U, ²²⁰ Ra есть во всех рудах урана (ок. 0,3 г / т). Вследствие вымывания из урановых руд радий находится в растворенном состоянии в воде и входит в состав вторичных минералов. В геологии изотопы радия ²²⁸ Ra и др.. применяют для определения возраста океанических осадочных пород и минералов.

Радий-226 примерно в миллион раз радиоактивней от природного урана с той же массой. ^[3]

4. Изотопы

Известно 25 изотопов радия. Изотопы ²²³ Ra, ²²⁴ Ra, ²²⁶ Ra, ²²⁸ Ra встречаются в природе и входят в состав радиоактивных рядов. Остальные изотопов были получены искусственно. Ниже приведены свойства некоторых изотопов радия ^[4] :

5. Получение

Радуйся выделяют из урановых руд химическим методом. ^[1] Металлический радий получают электролизом раствора RaCl ₂ на ртутном катоде.

6. Распространение в природе

Радуйся довольно редкий. За время с момента его открытия - более века - во всем мире удалось добыть всего лишь 1,5 кг чистого радия. Одна тонна урановой смолки, с которой супруги Кюри получили радий, содержит лишь около 0,0001 г радия-226. Весь природный радий радиогенного - возникает при распаде урана-238, урана-235 или тория-232, с четырех найденных в природе распространенным и продолжительным изотопом (период полураспада - 1602 года) радий-226, входящий в радиоактивного ряда урана-238. В равновесии, отношение содержания урана-238 и радия-226 в руде равно отношению их периодов полураспада (4,468 ? 10 ⁹ лет) / (1602 года) = 2,789 ? 10 ^6. Таким образом, на каждые три миллиона атомов урана в природе можно найти лишь один атом радия или 1,02 мкг / т ( кларк в земной коре).

Все природные изотопы радия сведено в таблице:

Геохимия радуюсь во многом определяется особенностями миграции и концентрации урана, а также химическими свойствами самого радия - активного щелочноземельных металлов. Среди процессов, способствующих концентрированию радуюсь, следует указать прежде всего на формирование на небольших глубинах геохимических барьеров, в которых концентрируется радуйся. Такими барьерами могут быть, например, сульфатные барьеры в зоне окисления. Хлоридные сероводородные радиевмисни воды в зоне окисления становятся сульфатными, радий осаждается с BaSO ₄ и CaSО _4, где он становится практически нерастворимым постоянным источником радона. Из-за высокой миграционной способности урана и способности его к концентрации, формируются много типов урановых рудоутворень в гидротермах, угле, битумах, углистых сланцах, песчаниках, торфяниках, фосфоритах, бурых железняках, глинах с костными остатками рыб (литофации). При сжигании угля пепел и шлаки обогащаются ²²⁶ Ra. Также содержание радия повышен в фосфатных породах.

В результате распада урана и тория, и выщелачивания из пород нефти, нефтесодержащих постоянно образуются радионуклиды радия. В статическом состоянии нефть находится в природных ловушках, обмена радием между нефтью и водами, что ее подпирают, нет (кроме зоны контакта вода-нефть) и вследствие этого является избыток радия в нефти. При разработке месторождения пластовые и закачаны воды интенсивно поступают в нефтяные пласты, поверхность раздела вода-нефть резко увеличивается и в результате радуйся идет в поток вод фильтруются. Повышенного содержания сульфат-ионов растворенные в воде радий и барий оседают в виде радиобариту Ва (Ra) SO _4, который выпадает на поверхности труб, арматуры, резервуаров. Типичная объемная активность скачиваний водонефтяной смеси при ²²⁶ Rа и ²²⁸ Rа достигает 10 Бк / л, что соответствует жидким радиоактивным отходам.

Основная масса радия находится в рассеянном состоянии в горных породах. Радуйся - химический аналог щелочных и щелочно породообразующих элементов, образующих полевые шпаты, которые составляют половину массы земной коры. Калиевые полевые шпаты - главные породообразующие минералы кислых магматических пород - гранитов, сиенитов, гранодиорит и других. Известно, что граниты имеют естественную радиоактивность, которая немного выше фоновую из-за примеси урана. Хотя кларк урана не превышает 3 г / т, но в гранитах его содержание составляет уже 25 г / т. Но если намного распространенный химический аналог радуюсь - барий - входит в состав довольно редких калий-бариевых полевых шпатов ( гиалофанив), а "чистый" бариевый полевой шпат, минерал цельзиан BaAl ₂ Si ₂ O ₈ очень редкий, то накопление рад образованием Радиевом полевых шпатов и минералов вообще не происходит через короткий период полураспада радия. Радуйся распадается на инертный радон, высвобождается порами и микротрещинами и вымывается с грунтовыми водами. В природе иногда встречаются молодые радиевые минералы, не содержащие уран, например радиобарит и радиокальцит, при кристаллизации которых из растворов, обогащенных радием (в непосредственной близости от легкорастворимых вторичных урановых минералов), радий кристаллизуется вместе с барием и кальцием благодаря изоморфизма.

7. Применение

Радуйся применяется как источник α-частиц для приготовления Ra-Be источников нейтронов, для изготовления светящихся красок, в медицине - для радиотерапии и дефектоскопии, в технике - для получения радийберилиевих источников нейтронов, как источник гамма-излучения. Радуйся также используется в геохимии как индикатор смешивания и циркуляции вод океанов.

8. Биологическая роль

Радуйся чрезвычайно радиотоксичний. В организме он ведет себя подобно кальция - около 80% радуюсь, что попадает в организм, накапливается в костной ткани. Большие концентрации радия вызывают остеопороз, самопроизвольные переломы и злокачественные опухоли костей и кроветворной ткани. Опасность несет также радон - газообразный радиоактивный продукт распада радия.

Преждевременная смерть Марии Кюри произошла вследствие хронического отравления радием, так как в то время еще не было осознано опасности облучения.

См.. также

• Полоний

Примечания

Литература

• Малая горная энциклопедия. В 3-х т. / Под ред. В. С. Белецкого. - Донецк: Донбасс, 2004. - ISBN 966-7804-14-3.