Radium

Z Multimediaexpo.cz

Aktuální verze z 24. 3. 2021, 11:23

Radium
Atomové číslo	88
Počet přírodních izotopů	4
Relativní atomová hmotnost	226 amu
Elektronová konfigurace	[Rn] 7s2
Skupenství	Pevné
Teplota tání	700 °C, (973 K)
Teplota varu	1737 °C, (2010 K)
Elektronegativita (Pauling)	0,89
Hustota	5,5 g/cm3
Registrační číslo CAS	7440-14-4
Atomový poloměr	2,15 Å (2,15*10-10m)
Výparné teplo	113 kJ/mol
Skupenské teplo tání	8,5 kJ/mol
Ionisační energie Ra→Ra+	509,3 kJ/mol
Ionisační energie Ra+→Ra2+	979,0 kJ/mol

Karnotit – ruda uranu a radia

Autunit – ruda uranu a radia

Radium, chemická značka Ra, lat. Radium je 6. z řady kovů alkalických zemin, silně radioaktivní prvek, vznikající v rozpadové řadě uranu a thoria.

Základní fyzikálně – chemické vlastnosti

Mimořádně silný radioaktivní zářič, který vzniká jako produkt thoriové i uranové rozpadové řady a dále se radioaktivně přeměňuje. Jednotlivé izotopy radia vyzařují všechny druhy radioaktivního záření – paprsky alfa, beta i gama. V čistém stavu je radium bílý, těžký, velmi reaktivní kov, který se velmi podobá vlastnostem alkalických kovů. Je nejreaktivnější z kovů alkalických zemin a reaktivitou se velmi podobá alkalickým kovům. Radium ve tmě poskytuje modré luminiscenční světlo. Jeho reaktivita je natolik vysoká, že může být dlouhodobě uchováváno pouze pod vrstvou alifatických uhlovodíků (jako petrolej, nafta) s nimiž nereaguje. Soli radia barví plamen sytě červeně. Radium je velmi reaktivní a v přírodě vytváří pouze radnaté sloučeniny Ra²⁺. Radium reaguje za pokojové teploty s vodou i kyslíkem. Na vzduchu černá (patrně tvorbou nitridu) a zároveň se pokrývá vrstvou oxidu a peroxidu, radium je na vzduchu schopno samovolného vznícení. Je mírně reaktivnější než baryum. Při zahřátí se snadno slučuje s dusíkem na nitrid radnatý Ra₃N₂ a s vodíkem na hydrid radnatý RaH₂ a i s velkým množstvím prvků tvoří za vyšších teplot sloučeniny, které ale díky vysoké radioaktivitě radia nemají téměř žádný význam.

Historický vývoj

Památník objevu radia v Jáchymově

Kosmetika obsahující nebezpečné Radium (kolem roku 1920)

Radium bylo objeveno roku 1898 Marií Curie-Skłodowskou, jejím manželem Pierem a Gustavem Bémontem v jáchymovském smolinci U₃O₈, který byl v té době pouze odpad při těžbě galenitu PbS. Z této rudy se jim podařilo po mnohaletém úsilí izolovat chlorid radnatý RaCl₂. Na izolaci 1 gramu chloridu radnatého spotřebovali 10 tun (10 000 000 gramů) smolince. Objev byl založen na pozorování, že radioaktivní záření je úměrná obsahu uranu v rudě. Maria Curie-Skłodowska zjistila, že existují i nerosty, ve kterých je radioaktivní záření silnější, než by odpovídalo množství záření uranu. Z tohoto úsudku dospěla k závěru, že musí existovat i další složky uranových rud, které mají silnější záření než samotný uran. Z uranových rud izolovala v roce 1910 přes amalgám nepatrné množství čistého polonia a o něco později ve stejném roce i radium spolu s Andre Debiernem. Radium dostalo název z latinského radius - paprsek. Maria Curie-Skłodowska díky dlouhodobému styku s radioaktivními prvky (zejména s radiem) zamřela na anemii v roce 1934.

Výskyt v přírodě

Protože všechny izotopy radia podléhají poměrně rychle dalšímu radioaktivnímu rozpadu, je obsah radia v přírodě velmi nízký. Všechny lokality s vyšším obsahem radia jsou přitom spojeny se zvýšeným výskytem uranu a thoria. V těchto rudách se radium vyskytuje v téměř neměnném poměru radia : uranu 1 : 3 000 000. Obsah radia odpovídá 10^-6 ppm (parts per milion = počet částic na 1 milion částic). Kromě oblasti Jáchymova jsou známé lokality se zvýšeným obsahem radia např. v Kolorádu (carnotitové písky), v africkém Kongu a v oblasti Velkých jezer v Kanadě. Hlavní minerál uranu - smolinec U₃O₈ - obsahuje průměrně v 1 tuně 0,17 g radia. K dalším méně významným minerálům uranu a radia patří karnotit K₂(UO₂)₂(VO₄)₂·3H₂O, autunit Ca(UO₂)₂(PO₄)₂·10-12H₂O.

Izotopy radia a radonu

V současné době je známo 25 izotopů radia, všechny jsou nestabilní a podléhají další radioaktivní přeměně. Nejvýznamnějšími jsou izotopy ²²⁶Ra s poločasem rozpadu 1602 let a ²²⁸Ra s poločasem 6,7 roku. Při své radioaktivní přeměně vyzařují atomy radia intenzivní alfa, beta i gama záření, navíc je však značná část z nich prekurzory dalšího nebezpečného prvku - radonu. Tento plynný prvek se pak může z místa svého vzniku šířit vzduchem a při dlouhodobém styku zvyšuje riziko vzniku plicní rakoviny u exponovaných osob. Proto je nutno při stavbě obytných budov v oblastech se zvýšeným výskytem uranu a thoria v geologickém podloží dobře izolovat základy stavby a zamezit tak možnému pronikání podzemního radonu do budovy.

Příprava, využití a rizika

Elementární radium lze připravit elektrolytickým rozkladem chloridu radnatého. Průmyslově se vyrobí několik gramů radia ročně, což stačí pokrýt celosvětovou potřebu. Produkce sloučenin radia je pravděpodobně 100 gramů za rok. Hlavními dodavateli rud s obsahem radia jsou Belgie, Kanada, Česká republika a Rusko. V dřívějších dobách se při radioterapeutické léčbě rakovinných nádorů vpravovala do nádoru malá množství solí radia obvykle v podobě uzavřených zářičů tvaru jehly. Protože je známo, že rakovinné buňky jsou přednostně likvidovány radioaktivním zářením, vedl tento postup k zahubení většiny rakovinou napadených buněk ve svém okolí. V současné době se pro tuto léčbu používá spíše uměle připravených radioizotopů jako ⁶⁰Co a ¹³⁷Cs. Je znám otřesný případ smrtelného rakovinného onemocnění stovek žen, které pracovaly v továrně vyrábějící náramkové hodinky. Na ciferníky těchto hodinek se tenkým štětem nanášelo barvivo s obsahem radia, které pak ve tmě světélkovalo (luminiscence). Dělnice občas olízly špičku štětce, aby ji udržely dokonale ostrou. Mnoho z nich v následujících letech zemřelo na rakovinu hrtanu, štítné žlázy a nádory v ústní dutině.^[1]

Sloučeniny

Všechny sloučeniny radia se velmi podobají sloučeninám barya. Pouze nerozpustné soli radia jsou o něco rozpustnější než barnaté a všechny soli radia jsou silně radioaktivní.

• Oxid radnatý RaO
• Hydroxid radnatý Ra(OH)₂
• Fluorid radnatý RaF₂
• Chlorid radnatý RaCl₂
• Bromid radnatý RaBr₂
• Jodid radnatý RaI₂
• Nitrid radnatý Ra₃N₂
• Dusičnan radnatý Ra(NO₃)₂
• Uhličitan radnatý RaCO₃
• Síran radnatý RaSO₄

Cena Radia

Lékařské využívání v první polovině 20. století vedlo k obrovskému růstu cen radia. Produkce pouhých 2 g ročně stačila před 1. světovou válkou k prosperitě uranových dolů v Jáchymově. Po nálezu kargonitu v Utahu se světová výroba zvýšila na 10 g. V roce 1921 věnovaly americké ženy Marii Curie 1 g radia v ceně 250 000 dolarů. V roce 1922 byla nalezena ložiska v Kongu a výroba stoupla během tří let na 25 g. V roce 1929 už klesla cena radia na 50 000 dolarů. Objev ložisek uranu v roce 1930 v Kanadě pak stlačil cenu několikanásobně níže. Dnes není radium prakticky užíváno a o jeho případné ceně lze tedy jen spekulovat.

Literatura

• Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
• Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
• Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
• N. N. Greenwood - A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Reference

1. ↑ http://www.radford.edu/~wkovarik/envhist/radium.html

Externí odkazy

• Periodická soustava a tabulka vlastností prvků [1]
• Chemický vzdělávací portál [2]
• WebElements (anglicky) [3]
• Periodická tabulka prvků [4]
• Aféra Radium girls - volně dostupný článek ve VTM Science