Радий это металл или неметалл

Обновлено: 05.10.2024

РА́ДИЙ -я; м. [лат. Radium от radius - луч] Химический элемент (Ra), радиоактивный серебристо-белый металл (применяется в медицине и технике как источник нейтронов).

(лат. Radium), Ra, химический элемент II группы периодической системы, относится к щёлочно-земельным металлам. Радиоактивен; наиболее устойчивый изотоп 226 Ra (период полураспада 1600 лет). Название от лат. radius — луч. Серебристо-белый блестящий металл; плотность 5,5—6,0 г/см 3 , t_пл 969°C. Химически очень активен. В природе встречается в урановых рудах. Исторически первый элемент, радиоактивные свойства которого нашли практическое применение в медицине и технике. Изотоп 226 Ra в смеси с бериллием идёт на приготовление простейших лабораторных источников нейтронов.

РА́ДИЙ (лат. Radium), Rа (читается «радий»), радиоактивный химический элемент, атомный номер 88. Стабильных нуклидов не имеет. Расположен во IIA группе, в 7 периоде периодической системы. Относится щелочноземельным элементам. Электронная конфигурация внешнего слоя атома 7s 2 . В соединениях проявляет степень окисления +2 (валентность II). Радиус нейтрального атома 0,235 нм, радиус иона Rа 2+ 0,162 нм (координационное число 6). Энергии последовательной ионизации нейтрального атома соответствуют 5,279, 10,147 и 34,3 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 0,97.
История открытия
Радий (как и полоний (см. ПОЛОНИЙ) ) был открыт в конце 19 века во Франции А. Беккерелем (см. БЕККЕРЕЛЬ Антуан Анри) и супругами П. и М. Кюри (см. КЮРИ Пьер) . Название «радий» связано с излучением ядер атомов Ra (от латинского radius — луч). Титаническая работа супругов Кюри по извлечению радия, по получению первых миллиграмм чистого хлорида этого элемента RaCl₂ стала символом подвижнической работы ученых-исследователей. За работы по изучению радиоактивности супруги Кюри в 1903 получили Нобелевскую премию по физике, а М. Кюри в 1911 — Нобелевскую премию по химии. В России первый препарат радия был получен в 1921 В. Г. Хлопиным (см. ХЛОПИН Виталий Григорьевич) и И. Я. Башиловым. (см. БАШИЛОВ Иван Яковлевич)
Нахождение в природе
Содержание в земной коре 1·10 -10 % по массе. Радионуклиды Ra входят в состав природных радиоактивных рядов урана-238, урана-235 и тория-232. Наиболее устойчивый радионуклид радия a-радиоактивный 226 Ra, с периодом полураспадаТ _1/2 = 1620 лет. В 1 т урана (см. УРАН (химический элемент)) в урановых рудах содержится около 0,34 г радия. В ничтожных концентрациях присутствует в природных водах.
Получение
Радий выделяют из отходов переработки урановых руд осаждением, дробной кристаллизациией и ионным обменом (см. ИОННЫЙ ОБМЕН) . Металлический радий получают электролизом раствора RaCl₂с использованием ртутного катода или восстановлением оксида радия RaO металлическималюминием. (см. АЛЮМИНИЙ)
Физические и химические свойства
Радий — серебристо-белый металл, светится в темноте. Кристаллическая решетка металлического радия кубическая объемноцентрированная, параметр а = 0,5148 нм. Температура плавления 969°C, температура кипения 1507°C, плотность 5,5—6,0 кг/дм 3 . Ядра Ra-226 испускают альфа-частицы с энергией 4,777МэВ и гамма-кванты с энергией 0,188 МэВ. За счет радиоактивного распада ядер Ra-226 и дочерних продуктов распада 1 г Ra выделяет 550 Дж/ч теплоты. Радиоактивность 1 г Ra составляет около 3,7·10 10 распадов в 1 с (3,7·10 10 беккерелей). При радиоактивном распаде Ra-226 превращается в радон-222. За 1 сутки из 1 г Ra-2216 образуется около 1 мм 3 Rn.
По химическим свойствам похож на барий (см. БАРИЙ) , но более активен. На воздухе покрывается пленкой, состоящей из оксида, гидроксида, карбоната и нитрида радия. Бурно реагирует с водой, образуя сильное основание Ra(OH)₂:
Ra + 2H₂O = Ra(OH)₂ + H₂
Оксид радия RaO — типичный основный оксид. При сгорании его на воздухе или в кислороде (см. КИСЛОРОД) образуется смесь оксида RaO и пероксида RaO₂. Большинство солей радия бесцветны, но при разложении под действием собственного излучения они приобретают желтую или коричневую окраску. Синтезированы сульфид RaS, нитрид Ra₃N₂, гидрид RaH₂, карбид RaC_2..
Хлорид RaCl₂, бромид RaBr₂ и иодид RaI₂, нитрат Ra(NO₃)₂. хорошо растворимые соли. Плохо растворимы сульфат RaSO₄, карбонат RaСО₃ и фторид RaF₂. По сравнению с другими щелочноземельными металлами радий (ион Ra 2+ ) обладает более слабой склонностью к комплексообразованию.
Применение
Соли радия используются в медицине как источник радона (см. РАДОН) для приготовления радоновых ванн.
Содержание в организме
Радий сильно токсичен. Около 80% поступившего в организм радия накапливается в костной ткани. Большие концентрации радия вызывают остеопороз, самопроизвольные переломы и опухоли.
Особенности работы
В России отработанные препараты радия сдаются службе по приему радиоактивных отходов (НПО «Радон»). Допустимая концентрация в атмосферном воздухе составляет для разных нуклидов радия от 10 -4 до 10 -5 Бк/л, в воде — от 2 до 13 Бк/л.

Энциклопедический словарь . 2009 .

Полезное

Смотреть что такое "радий" в других словарях:

Радий — я, муж. Нов.Отч.: Радиевич, Радиевна.Производные: Радя; Радик; Адя.Происхождение: (Употребление нариц. сущ. радий (название химического элемента) в качестве личного имени.) Словарь личных имён. РАДИЙ Образовано от названия химического элемента… … Словарь личных имен

Радий — (Ra) радиоактивный хим. элемент II гр. периодической системы, порядковый номер 88, массовое число 226. Открыт в 1898 г. Пьером и Марией Кюри (при исследовании радиоактивных свойств урана). В настоящее время известны 14 изотопов Ra, как природных … Геологическая энциклопедия

РАДИЙ — химический элемент из группы щелочно земельных металлов; открыть в 1899 г. супругами Кюри. В чистом виде пока не удалось получить. Отличается способностью к радиации. Лучи похожи на рентгеновские. Словарь иностранных слов, вошедших в состав… … Словарь иностранных слов русского языка

РАДИЙ — (символ Ra), химический элемент, белый радиоактивный металл из группы ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ. Впервые обнаружен в ураните в 1898 г. Пьером и Марией КЮРИ. Этот металл, присутствующий в урановых рудах был выделен Марией КЮРИ в 1911 г. Радий… … Научно-технический энциклопедический словарь

РАДИЙ — (Radium), Ra, радиоактивный хим. элемент II гр. периодич. системы элементов, ат. номер 88, аналог щёлочноземельных металлов. Открыта 1898 П. и М. Кюри (P. et M. Curie). Все изотопы Р. радиоактивны; a радиоактивные 223Ra (T1/2= 11,43 сут), 224Ra… … Физическая энциклопедия

радий — луч, солнце Словарь русских синонимов. радий сущ., кол во синонимов: 4 • имя (1104) • металл (86) … Словарь синонимов

Радий — (Radium), Ra, радиоактивный химический элемент II группы периодической системы, атомный номер 88, атомная масса 226,0254; относится к щелочноземельным металлам. Радий открыт французскими физиками П. Кюри и М. Склодовской Кюри в 1898. Открытие… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

РАДИЙ — радиоактивный хим. элемент, символ Ra (лат. Radium), ат. н. 88, ат. м. самого долгоживущего изотопа 226,02 (период полураспада 1600 лет). Как продукт распада урана радий может накапливаться в довольно больших количествах. На примере Р. было… … Большая политехническая энциклопедия

РАДИЙ — (лат. Radium) Ra, химический элемент II группы периодической системы, атомный номер 88, атомная масса 226,0254, относится к щелочно земельным металлам. Радиоактивен; наиболее устойчивый изотоп 226Ra (период полураспада 1600 лет). Название от лат … Большой Энциклопедический словарь

РАДИЙ — РАДИЙ, радия, мн. нет, муж. (от лат. radius луч) (хим., физ.). Химический элемент, металл, обладающий способностью излучать тепловую и лучистую энергию, распадаясь при этом в последовательный ряд простых веществ. Лечение радием. Толковый словарь… … Толковый словарь Ушакова

РАДИЙ — РАДИЙ, я, муж. Химический элемент металл, обладающий радиоактивными свойствами. | прил. радиевый, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

Радий – полезные свойства, особенности и угроза металла

По названию этого химического элемента названо явление радиоактивности. Радий – самый радиоактивный металл на планете. Однако ему нашли применение ученые, геологи и врачи.

Что представляет собой

Радий – это химический элемент таблицы Д.И. Менделеева №88.

Металл цвета серебра – продукт многоступенчатого распада урана-238:

В темноте радий испускает голубоватый свет. По этой характеристике его легко отличить от других элементов.
В честь него назван феномен радиоактивности.

Радиоактивность измеряется в кюри (Ки). 1 Ки – это 37 миллиардов распадов ежесекундно.

Относится к щелочноземельным металлам.
Структура кристаллической решетки – объемно-центрированный куб.
Известно 35 природных и созданных изотопов элемента, все нестабильны. Самый устойчивый – 226 (период полураспада 1603 года). Некоторые «живут» доли секунды.

Международное обозначение и формула элемента – Radium (Ra).

Как был открыт

Открытие радия (1898 год) – заслуга Марии Кюри:

Годами она работала с урановой смолкой. Это были отходы с местного предприятия. После извлечения урана они должны были быть «чистыми», но «фонили» сильнее чистого урана.
Позднее к ней присоединился супруг Пьер и коллега Жан Бемон.
Лишь через 12 лет была получена первая в истории «песчинка» чистого радия.

В тонне урановой смолки, которую перерабатывали супруги Кюри, было 0,1 г радия.

Первые образцы стали самым дорогим веществом на планете: цена 1 г радия превосходила стоимость двух центнеров золота.

Попутно Мария открыла элемент, который назвала полонием – в честь своей родной страны Польши.

Отопление радием-камин 21 века. Французская карточка 1910 года

За открытие радия Марии Склодовской-Кюри присудили в 1911 году Нобелевскую премию.

В радии как металле с «подсветкой» видели неисчерпаемый источник тепла и света. Однако вскоре обнаружилась смертельная опасность радиации для биологических структур.

Название восходит к латинскому radius – луч. Так радиоактивный элемент назвали за постоянную светимость.

Ра – верховный бог Солнца у древних египтян.

Физико-химические характеристики

Химические свойства этого щелочноземельного металла сходны с барием, но проявляются интенсивнее:

Реакция с водой сопровождается образованием водорода.
На воздухе радий тускнеет, покрываясь оксидно-нитридным слоем.
Образует самые прочные (из щелочноземельных металлов) соединения с органическими кислотами.

Главное свойство вещества – радиоактивность:

Благодаря радиоактивности радий, его соединения отсвечивают в темноте.

Свойства атома
Название, символ, номер	Ра́дий / Radium (Ra), 88
Атомная масса (молярная масса)	226,0254 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Rn] 7s2
Химические свойства
Радиус иона	(+2e) 143 пм
Электроотрицательность	0,9 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	Ra←Ra2+ −2,916 В
Степени окисления	2
Энергия ионизации (первый электрон)	1-й 509,3 (5,2785) кДж/моль (эВ) 2-й 979,0 (10,147) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	(при к.т.) 5,5 г/см³
Температура плавления	1233 K
Температура кипения	2010 K
Уд. теплота плавления	8,5 кДж/моль
Уд. теплота испарения	113 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	29,3 Дж/(K·моль)
Молярный объём	45,0 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая объёмноцентрированая
Параметры решётки	5,148
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) (18,6) Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-14-4

Нахождение в природе

Радий – рассеянный элемент, микроконцентрации обнаружены в различных объектах.

Радиоактивный элемент Радия

Элемент распределен по биосфере неравномерно:

Главный источник металла – урановая руда.
Радий всегда содержат руды тория.
Вымываясь оттуда, попадает в воду, нефтяные, газоносные пласты. Найден во вторичных минералах свинца.

Тонна урана из урановой руды содержит 0,34 г радия. Тонна земной коры – 1 мкг.

За более чем 120 лет – со времени открытия – на Земле удалось получить полтора кг вещества.

Все природные изотопы радия сведены в таблицу:

Изотоп	Историческое название	Семейство	Период полураспада	Тип распада	Дочерний изотоп (историческое название)
Радий-223	актиний Х (AcX)	ряд урана-235	11,435 дня	α	радон-219 (актинон, An)
Радий-224	торий Х (ThX)	ряд тория-232	3,66 дня	α	радон-220 (торон, Tn)
Радий-226	радий (Ra)	ряд урана-238	1602 года	α	радон-222 (радон, Rn)
Радий-228	мезоторий I (MsTh₁)	ряд тория-232	5,75 года	β	актиний-228 (мезоторий II, MsTh₂)

Технология получения

Радий выделяют из урановой руды, получение металла базируется на электролизе. Рабочим материалом выступают растворенный хлорид радия и ртуть как катод.
Второй способ получения – из природных вод, которые выщелачивают радий из минералов с ураном в составе.

Производство относится к вредным: требуются специальные средства защиты, соблюдение правил техники безопасности.

Где используется

Использовать новое вещество начали сразу. Супруги Кюри не запатентовали продукт, считая его всеобщим достоянием. Предприимчивые граждане воспользовались этим.

«Философский камень»

Рынок Европы и Америки заполонила чудодейственная продукция: «молодильные» кремы, пудры, зубные пасты. Мошенники изготавливали также хлеб, печенье, шоколадки, «лечебную» воду, средство для повышения потенции.

Бум продержался двадцать лет, пока не была доказана опасность увлечения веществом.

Промышленность

Радий был микрокомпонентом светящейся краски. Ею снабжали циферблаты армейских компасов, часов, авиационных, морских приборов. В 1970-х радий заменили менее агрессивным тритием.

Советский армейский компас. Жёлтая краска содержит радий

Сферы применения единичны:

В сплаве с бериллием – производитель альфа-частиц в радиево-бериллиевых накопителях нейтронов.
Светящиеся составы (с сульфидом цинка).
Маркер качества литья, сварных швов.
Нейтрализация электростатических зарядов.

Применение вещества ограничивается главным недостатком – радиоактивностью.

Другие сферы

Геологи применяют радиевые изотопы для определения возраста минералов, осадочных пород.
Для геохимиков это индикатор движения океанской воды и концентрации урана.
Ювелиры облучают радием драгоценные камни для улучшения цвета.
Для медицины радий – источник газа радона (его добавляют в лечебные ванны). Кратковременное облучение радием – метод борьбы с онкологией.

Биологическое воздействие

Радий проникает в живые организмы:

В растительном мире его больше в стволах деревьев.
Организм животных и человека получает его с водой, пищей.
Четыре пятых поступившего радия оседает в костях.
Концентрация вещества определяется пищевым рационом и районом проживания.

По стандартам РФ, кубический метр воздуха не должен содержать более 0,000001 мкг радия.

Нанодозы вещества полезны, превышение чревато онкологией. Поэтому критически важно видеть барьер, после которого достоинства материала становятся недостатками.

Радий

Серебристo-белый металл

Ра́дий / Radium (Ra), 88

0,9 (шкала Полинга)

1-й 509,3 (5,2785) кДж/моль (эВ)
2-й 979,0 (10,147) кДж/моль (эВ)

Ра́дий — элемент главной подгруппы второй группы, седьмого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 88. Обозначается символом Ra (лат. Radium ). Простое вещество радий (CAS-номер: 7440-14-4) — блестящий щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета, быстро тускнеющий на воздухе. Обладает высокой химической активностью. Радиоактивен; наиболее устойчив нуклид 226 Ra (период полураспада около 1600 лет).

Содержание

История

В России радий впервые был получен в экспериментах известного советского радиохимика В. Г. Хлопина. В 1918 году на базе Государственного рентгеновского института было организовано Радиевое отделение. Это отделение в 1922 году получило статус отдельного научного института. Одной из задач Радиевого института были исследования радиоактивных элементов, в первую очередь — радия. Директором нового института стал В. И. Вернадский, его заместителем — В. Г. Хлопин, физический отдел института возглавил Л. В. Мысовский. [3]

Многие радионуклиды, возникающие при радиоактивном распаде радия, до того, как была выполнена их химическая идентификация, получили наименования вида радий А, радий B, радий C и т. д. Хотя сейчас известно, что они представляют собой изотопы других химических элементов, их исторически сложившиеся названия по традиции иногда используются:

Изотоп
Эманация радия	222 Rn
Радий A	218 Po
Радий B	214 Pb
Радий C	214 Bi
Радий C₁	214 Po
Радий C₂	210 Tl
Радий D	210 Pb
Радий E	210 Bi
Радий F	210 Po

Названная в честь Кюри внесистемная единица радиоактивности кюри основана на активности 1 г радия-226: 3,7·10 10 распадов в секунду, или 37 ГБк.

Происхождение названия

Название «радий» связано с излучением ядер атомов Ra (лат. radius — луч).

Радий довольно редок. За прошедшее с момента его открытия время — более столетия — во всём мире удалось добыть всего только 1,5 кг чистого радия. Одна тонна урановой смолки, из которой супруги Кюри получили радий, содержит лишь около 0,0001 г радия-226. Весь природный радий является радиогенным — возникает при распаде урана-238, урана-235 или тория-232; из четырёх найденных в природе наиболее распространённым и долгоживущим изотопом (период полураспада 1602 года) является радий-226, входящий в радиоактивный ряд 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 приходится лишь один атом радия или 1,02 мкг/т (кларк в земной коре).

Изотоп	Историческое название	Семейство	Период полураспада	Тип распада	Дочерний изотоп (историческое название)
Радий-223	актиний Х (AcX)	ряд урана-235	11,435 дня	α	радон-219 (актинон, An)
Радий-224	торий Х (ThX)	ряд тория-232	3,66 дня	α	радон-220 (торон, Tn)
Радий-226	радий (Ra)	ряд урана-238	1602 года	α	радон-222 (радон, Rn)
Радий-228	мезоторий I (MsTh₁)	ряд тория-232	5,75 года	β	актиний-228 (мезоторий II, MsTh₂)

Геохимия радия во многом определяется особенностями миграции и концентрации урана, а также химическими свойствами самого радия — активного щёлочноземельного металла. Среди процессов, способствующих концентрированию радия, следует указать в первую очередь на формирование на небольших глубинах геохимических барьеров, в которых концентрируется радий. Такими барьерами могут быть, например, сульфатные барьеры в зоне окисления. Поднимающиеся снизу хлоридные сероводородные радийсодержащие воды в зоне окисления становятся сульфатными, радий осаждается с BaSO₄ и CaSО₄, где он становится практически нерастворимым постоянным источником радона. Из-за высокой миграционной способности урана и способности его к концентрированию, формируются многие типы урановых рудообразований в гидротермах, углях, битумах, углистых сланцах, песчаниках, торфяниках, фосфоритах, бурых железняках, глинах с костными остатками рыб (литофациями). При сжигании углей зола и шлаки обогащаются 226 Ra. Также содержание радия повышено в фосфатных породах.

В результате распада урана и тория и выщелачивания из вмещающих пород в нефти постоянно образуются радионуклиды радия. В статическом состоянии нефть находится в природных ловушках, обмена радием между нефтью и подпирающими ее водами нет (кроме зоны контакта вода-нефть) и в результате имеется избыток радия в нефти. При разработке месторождения пластовые и закачиваемые воды интенсивно поступают в нефтяные пласты, поверхность раздела вода-нефть резко увеличивается и в результате радий уходит в поток фильтрующихся вод. При повышенном содержании сульфат-ионов растворенные в воде радий и барий осаждаются в виде радиобарита Ва(Ra)SО₄, который выпадает на поверхности труб, арматуры, резервуаров. Типичная объёмная активность поступающей на поверхность водонефтяной смеси по 226 Rа и 228 Rа может быть порядка 10 Бк/л (соответствует жидким радиоактивным отходам).

Основная масса радия находится в рассеянном состоянии в горных породах. Радий — химический аналог щелочных и щёлочноземельных породообразующих элементов, из которых состоят полевые шпаты, составляющие половину массы земной коры. Калиевые полевые шпаты — главные породообразующие минералы кислых магматических пород — гранитов, сиенитов, гранодиоритов и др. Известно, что граниты обладают природной радиоактивностью несколько выше фоновой из-за содержащегося в них урана. Хотя кларк урана не превышает 3 г/т, но в гранитах его содержание составляет уже 25 г/т. Но если гораздо более распространённый химический аналог радия барий входит в состав довольно редких калий-бариевых полевых шпатов (гиалофанов), а «чистый» бариевый полевой шпат, минерал цельзиан BaAl₂Si₂O₈ очень редок, то накопления радия с образованием радиевых полевых шпатов и минералов вообще не происходит из-за короткого периода полураспада радия. Радий распадается на радон, уносящийся по порам и микротрещинкам и вымывающийся с грунтовыми водами. В природе иногда встречаются молодые радиевые минералы, не содержащие уран, например радиобарит и радиокальцит, при кристаллизации которых из растворов, обогащённых радием (в непосредственной близости от легкорастворимых вторичных урановых минералов), радий сокристаллизуется с барием и кальцием благодаря изоморфизму.

Получение

Получить чистый радий в начале ХХ в. стоило огромного труда. Мария Кюри трудилась 12 лет, чтобы получить крупинку чистого радия. Чтобы получить всего 1 г чистого радия, нужно было несколько вагонов урановой руды, 100 вагонов угля, 100 цистерн воды и 5 вагонов разных химических веществ. Поэтому на начало ХХ в. в мире не было более дорогого металла. За 1 г радия нужно было заплатить больше 200 кг золота.

Физические и химические свойства

Радий при нормальных условиях представляет собой блестящий белый металл, на воздухе темнеет (вероятно, вследствие образования нитрида радия). Реагирует с водой. Ведёт себя подобно барию и стронцию, но более химически активен. Обычная степень окисления — +2. Гидроксид радия Ra(OH)₂ — сильное, коррозионное основание.

Применение

В настоящее время радий иногда используют в компактных источниках нейтронов, для этого небольшие его количества сплавляются с бериллием. Под действием альфа-излучения (ядер гелия-4) из бериллия выбиваются нейтроны: радона для приготовления радоновых ванн (хотя в настоящее время их полезность оспаривается). Кроме того, радий применяют для кратковременного облучения при лечении злокачественных заболеваний кожи, слизистой оболочки носа, мочеполового тракта.

Однако в настоящее время существует множество более подходящих для этих целей радионуклидов с нужными свойствами, которые получают на ускорителях или в ядерных реакторах, например, 60 Co (T_1/2 = 5,3 года), 137 Cs (T_1/2 = 30,2 года),

Радий чрезвычайно радиотоксичен. В организме он ведёт себя подобно кальцию — около 80 % поступившего в организм радия накапливается в костной ткани. Большие концентрации радия вызывают остеопороз, самопроизвольные переломы костей и злокачественные опухоли костей и кроветворной ткани. Опасность представляет также радон — газообразный радиоактивный продукт распада радия.

Преждевременная смерть Марии Кюри произошла вследствие хронического отравления радием, так как в то время опасность облучения ещё не была осознана.

Изотопы

Известны 25 изотопов радия. Изотопы 223 Ra, 224 Ra, 226 Ra, 228 Ra встречаются в природе, являясь членами радиоактивных рядов. Остальные изотопы могут быть получены искусственным путём. Радиоактивные свойства некоторых изотопов радия [4] :

Интересные факты

В начале века, после своего открытия, радий считался полезным и включался в состав многих продуктов и бытовых предметов: хлеб, шоколад, питьевая вода, зубная паста, пудры и кремы для лица, краска циферблатов наручных часов, средство для повышения тонуса и потенции. [5] [6]

Репродукции продуктов, содержащих радий, выпускавшихся в начала 20-го века, на витрине в Музее Марии Кюри, Париж.

Надпись на баночке: «Пудра ТО-РАДИЙ на основе радия и тория по формуле Альфреда Кюри. »

Радий — элемент 2-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы второй группы), седьмого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 88. Обозначается символом Ra (лат. Radium ). Простое вещество радий — блестящий металл серебристо-белого цвета, быстро тускнеющий на воздухе. Относится к щёлочноземельным металлам, обладает высокой химической активностью. Радиоактивен; наиболее устойчив нуклид 226 Ra (период полураспада около 1600 лет ).

1 История
2 Происхождение названия
3 Нахождение в природе
4 Получение
5 Физические и химические свойства
6 Применение
7 Биологическая роль
8 Изотопы

В России радий впервые был получен в экспериментах известного советского радиохимика В. Г. Хлопина. В 1918 году на базе Государственного рентгеновского института было организовано Радиевое отделение, которое в 1922 году получило статус отдельного научного института. Одной из задач Радиевого института были исследования радиоактивных элементов, в первую очередь — радия. Директором нового института стал В. И. Вернадский, его заместителем — В. Г. Хлопин, физический отдел института возглавил Л. В. Мысовский.

	Изотоп
Эманация радия	222 Rn
Радий A	218 Po
Радий B	214 Pb
Радий C	214 Bi
Радий C₁	214 Po
Радий C₂	210 Tl
Радий D	210 Pb
Радий E	210 Bi
Радий F	210 Po

Названная в честь супругов Кюри внесистемная единица активности радиоактивного источника «кюри» (Ки), равная 3,7⋅10 10 распадов в секунду, или 37 ГБк , ранее была основана на активности 1 грамма радия-226. Но так как в результате уточнённых измерений было установлено, что активность 1 г радия-226 примерно на 1,3 % меньше, чем 1 Ки , в настоящее время эта единица определяется как 37 миллиардов распадов в секунду (точно).

Название «радий» связано с излучением ядер атомов Ra (лат. radius — луч).

Радий довольно редок. За прошедшее с момента его открытия время — более столетия — во всём мире удалось добыть всего только 1,5 кг чистого радия. Одна тонна урановой смолки, из которой супруги Кюри получили радий, содержит лишь около 0,1 г радия-226. Весь природный радий является радиогенным — возникает при распаде урана-238, урана-235 или тория-232; из четырёх найденных в природе наиболее распространённым и долгоживущим изотопом (период полураспада 1602 года) является радий-226, входящий в радиоактивный ряд 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 приходится лишь один атом радия; кларковое число радия (содержание в земной коре) составляет ~1 мкг/т .

Изотоп	Историческое название	Семейство	Период полураспада	Тип распада	Дочерний изотоп (историческое название)
Радий-223	актиний Х (AcX)	ряд урана-235	11,435 дня	α	радон-219 (актинон, An)
Радий-224	торий Х (ThX)	ряд тория-232	3,66 дня	α	радон-220 (торон, Tn)
Радий-226	радий (Ra)	ряд урана-238	1602 года	α	радон-222 (радон, Rn)
Радий-228	мезоторий I (MsTh₁)	ряд тория-232	5,75 года	β	актиний-228 (мезоторий II, MsTh₂)

Геохимия радия во многом определяется особенностями миграции и концентрации урана, а также химическими свойствами самого радия — активного щёлочноземельного металла. Среди процессов, способствующих концентрированию радия, следует указать в первую очередь на формирование на небольших глубинах геохимических барьеров, в которых концентрируется радий. Такими барьерами могут быть, например, сульфатные барьеры в зоне окисления. Поднимающиеся снизу хлоридные сероводородные радийсодержащие воды в зоне окисления становятся сульфатными, сульфат радия соосаждается с BaSO₄ и CaSO₄, где он становится практически нерастворимым постоянным источником радона. Из-за высокой миграционной способности урана и способности его к концентрированию формируются многие типы урановых рудообразований в гидротермах, углях, битумах, углистых сланцах, песчаниках, торфяниках, фосфоритах, бурых железняках, глинах с костными остатками рыб (литофациями). При сжигании углей зола и шлаки обогащаются 226 Ra. Также содержание радия повышено в фосфатных породах.

В результате распада урана и тория и выщелачивания из вмещающих пород в нефти постоянно образуются радионуклиды радия. В статическом состоянии нефть находится в природных ловушках, обмена радием между нефтью и подпирающими её водами нет (кроме зоны контакта вода—нефть) и в результате имеется избыток радия в нефти. При разработке месторождения пластовые и закачиваемые воды интенсивно поступают в нефтяные пласты, поверхность раздела вода—нефть резко увеличивается, и в результате радий уходит в поток фильтрующихся вод. При повышенном содержании сульфат-ионов растворенные в воде радий и барий осаждаются в виде радиобарита Ba(Ra)SO₄, который выпадает на поверхности труб, арматуры, резервуаров. Типичная объёмная активность поступающей на поверхность водонефтяной смеси по 226 Rа и 228 Rа может быть порядка 10 Бк/л (соответствует жидким радиоактивным отходам).

Основная масса радия находится в рассеянном состоянии в горных породах. Радий — химический аналог щелочных и щёлочноземельных породообразующих элементов, из которых состоят полевые шпаты, составляющие половину массы земной коры. Калиевые полевые шпаты — главные породообразующие минералы кислых магматических пород — гранитов, сиенитов, гранодиоритов и др. Известно, что граниты обладают природной радиоактивностью несколько выше фоновой из-за содержащегося в них урана. Хотя кларк урана не превышает 3 г/т , но в гранитах его содержание составляет уже 25 г/т . Но если гораздо более распространённый химический аналог радия барий входит в состав довольно редких калий-бариевых полевых шпатов (гиалофанов), а «чистый» бариевый полевой шпат, минерал цельзиан BaAl₂Si₂O₈ очень редок, то накопления радия с образованием радиевых полевых шпатов и минералов вообще не происходит из-за короткого периода полураспада радия. Радий распадается на радон, уносящийся по порам и микротрещинкам и вымывающийся с грунтовыми водами. В природе иногда встречаются молодые радиевые минералы, не содержащие уран, например, радиобарит и радиокальцит, при кристаллизации которых из растворов, обогащённых радием (в непосредственной близости от легкорастворимых вторичных урановых минералов), радий сокристаллизуется с барием и кальцием благодаря изоморфизму.

Получить чистый радий в начале XX века стоило огромного труда. Мария Кюри трудилась 12 лет, чтобы получить крупинку чистого радия. Чтобы получить всего 1 г чистого радия, нужно было несколько вагонов урановой руды, 100 вагонов угля, 100 цистерн воды и 5 вагонов разных химических веществ. Поэтому на начало XX века в мире не было более дорогого металла. За 1 г радия нужно было заплатить больше 200 кг золота.

Обычно радий добывается из урановых руд. В рудах, достаточно старых для установления векового радиоактивного равновесия в ряду урана-238, на тонну урана приходится 333 миллиграмма радия-226.

Существует также способ добычи радия из радиоактивных природных вод, выщелачивающих радий из урансодержащих минералов. Содержание радия в них может доходить до 7,5×10 −9 г/г . Так, на месте нынешнего поселка Водный Ухтинского района Республики Коми с 1931 по 1956 год действовало единственное в мире предприятие, где радий выделяли из подземных минерализованных вод Ухтинского месторождения, так называемый «Водный промысел».

Из анализа документов, сохранившихся в архиве правопреемника этого завода (ОАО Ухтинский электрокерамический завод «Прогресс»), было подсчитано, что до закрытия на «Водном промысле» было выпущено примерно 271 г радия. В 1954 году мировой запас добытого радия оценивался в 2,5 кг . Таким образом, к началу 1950-х годов примерно каждый десятый грамм радия был получен на «Водном промысле».

Ввиду сильной радиоактивности все соединения радия светятся голубоватым светом (радиохемилюминесценция), что хорошо заметно в темноте, а в водных растворах его солей происходит радиолиз.

9 Be + ₂ 4 α → 12 C + 1 n

В медицине радий используют как источник радона для приготовления радоновых ванн (хотя в настоящее время их полезность оспаривается). Кроме того, радий применяют для кратковременного облучения при лечении злокачественных заболеваний кожи, слизистой оболочки носа, мочеполового тракта.

Однако в настоящее время существует множество более подходящих для этих целей радионуклидов с нужными свойствами, которые получают на ускорителях или в ядерных реакторах, например, 60 Co ( T_1/2 = 5,3 года ), 137 Cs ( T_1/2 = 30,2 года ), 182 Ta ( T_1/2 = 115 сут ), 192 Ir ( T_1/2 = 74 сут ), 198 Au ( T_1/2 = 2,7 сут ) и т. д.

До 1970-х годов радий часто использовался для изготовления светящихся красок постоянного свечения (для разметки циферблатов авиационных и морских приборов, специальных часов и других приборов), однако сейчас его обычно заменяют менее опасными изотопами: тритием ( T_1/2 = 12,3 года ) или 147 Pm ( T_1/2 = 2,6 года ). Иногда часы с радиевым светосоставом выпускались и в гражданском исполнении, в том числе наручные. Также радиевую светомассу в быту можно встретить в некоторых старых ёлочных игрушках, тумблерах с подсветкой кончика рычажка, на шкалах некоторых старых радиоприёмников и прочее. Характерный признак светосостава постоянного действия советского производства — краска горчично-жёлтого цвета, хотя иногда цвет бывает и другим (белым, зеленоватым, тёмно-оранжевым и прочее). Опасность таких приборов состоит в том, что они не содержали предупреждающей маркировки, выявить их можно только дозиметрами. Также люминофор с годами деградирует и краска к нашему времени зачастую перестаёт светиться, что, разумеется, не делает её менее опасной, так как радий никуда не девается. Ещё одна опасная особенность радиевой светомассы в том, что со временем краска деградирует и может начать осыпаться, и пылинка такой краски, попавшая внутрь организма с едой или при вдохе, способна причинить большой вред за счёт альфа-излучения.

Биологическая роль

В начале XX века радий даже считался полезным и включался в состав многих продуктов и бытовых предметов: хлеб, шоколад, питьевая вода, зубная паста, пудры и кремы для лица, краска циферблатов наручных часов, средства для повышения тонуса и потенции.

Известны 35 изотопов радия в диапазоне массовых чисел от 201 до 235. Изотопы 223 Ra, 224 Ra, 226 Ra, 228 Ra встречаются в природе, являясь членами радиоактивных рядов урана-238, урана-235 и тория-232. Остальные изотопы могут быть получены искусственным путём. Большинство известных изотопов радия претерпевают альфа-распад в изотопы радона с массовым числом, на 4 меньшим, чем у материнского ядра. Нейтронодефицитные изотопы радия имеют также дополнительный канал бета-распада с эмиссией позитрона или захватом орбитального электрона; при этом образуется изотоп франция с тем же массовым числом, что и у материнского ядра. У нейтронно-избыточных изотопов радия (диапазон массовых чисел от 227 до 235) обнаружен только бета-минус-распад; он происходит с образованием ядер актиния с тем же массовым числом, что и у материнского ядра. Некоторые изотопы радия ( 221 Ra, 222 Ra, 223 Ra, 224 Ra, 226 Ra) вблизи линии бета-стабильности обнаруживают, помимо альфа-распада, кластерную активность с испусканием ядра углерода-14 и образованием ядра свинца с массовым числом, на 14 меньшим, чем у материнского ядра (например, 222 Ra → 208 Pb+ 14 C), хотя вероятность этого процесса составляет лишь 10 −8 …10 −10 % относительно альфа-распада. Радиоактивные свойства некоторых изотопов радия:

Репродукции продуктов, содержащих радий, выпускавшихся в начале XX века, на витрине в Музее Марии Кюри, Париж.

Ra, радиоактивный химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 88. Известны изотопы Р. с массовыми числами 213, 215, 219—230. Самым долгоживущим является α-радиоактивный 226 Ra с периодом полураспада около 1600 лет. В природе как члены естественных радиоактивных рядов (См. Радиоактивные ряды) встречаются 222 Ra (специальное название изотопа — актиний-икс, символ AcX), 224 Ra (торий-икс, ThX), 226 Ra и 228 Ra (мезоторий-I, MsThI).

Об открытии Р. сообщили в 1898 супруги П. и М. Кюри совместно с Ж. Бемоном вскоре после того, как А. Беккерель впервые (в 1896) на солях урана обнаружил явление радиоактивности. В 1897 работавшая в Париже М. Склодовская-Кюри установила, что интенсивность излучения, испускаемого урановой смолкой (минерал Уранинит), значительно выше, чем можно было ожидать, учитывая содержание в смолке урана. Склодовская-Кюри предположила, что это вызвано присутствием в минерале ещё неизвестных сильно радиоактивных веществ. Тщательное химическое исследование урановой смолки позволило открыть два новых элемента — сначала Полоний, а чуть позже — и Р. В ходе выделения Р. за поведением нового элемента следили по его излучению, поэтому и назвали элемент от лат. radius — луч. Чтобы выделить чистое соединение Р., супруги Кюри в лабораторных условиях переработали около 1 т заводских отходов, оставшихся после извлечения урана из урановой смолки. Было выполнено, в частности, не менее 10 000 перекристаллизаций из водных растворов смеси BaCl₂ и RaCl₂ (соединения Бария служат т. н. изоморфными носителями при извлечении Р.). В итоге удалось получить 90 мг чистого RaCI_2.

В СССР работы по выделению Р. из отечественного сырья были начаты вскоре после Октябрьской революции 1917 по прямому указанию В. И. Ленина. Первые препараты Р. были получены в СССР в 1921 В. Г. Хлопиным и И. Я. Башиловым. Образцы солей Р. демонстрировались в мае 1922 участникам 3-го Менделеевского съезда.

Р. — чрезвычайно редкий элемент. В урановых рудах (См. Урановые руды), являющихся главным его источником, на 1 т U приходится не более 0,34 г Ra. Р. принадлежит к сильно рассеянным элементам и в очень малых концентрациях обнаружен в самых различных объектах.

Все соединения Р. на воздухе обладают бледно-голубоватым свечением. За счёт самопоглощения α- и β-частиц, испускаемых при радиоактивном распаде 226 Ra и его дочерних продуктов, каждый грамм 226 Ra выделяет около 550 дж (130 кал) теплоты в час, поэтому температура препаратов Р. всегда немного выше окружающей.

Р. — серебристо-белый блестящий металл, быстро тускнеющий на воздухе. Решётка кубическая объёмноцентрированная, расчётная плотность 5,5 г/см 3 . По разным источникам, t_пл. составляет 700—960 °С, t_kип около 1140 °С. На внешней электронной оболочке атома Р. находятся 2 электрона (конфигурация 7s 2 ). В соответствии с этим Р. имеет только одну степень окисления +2 (валентность II). По химическим свойствам Р. больше всего похож на барий, но более активен. При комнатной температуре Р. соединяется с кислородом, давая окисел RaO, и с азотом, давая нитрид Ra₃N₂. С водой Р. бурно реагирует, выделяя H₂, причём образуется сильное основание Ra (OH)₂. Хорошо растворимы в воде хлорид, бромид, иодид, нитрат и сульфид Р., плохо растворимы карбонат, сульфат, хромат, оксалат.

Изучение свойств Р. сыграло огромную роль в развитии научного познания, т.к. позволило выяснить многие вопросы, связанные с явлением радиоактивности (См. Радиоактивность). Долгое время Р. был единственным элементом, радиоактивные свойства которого находили практическое применение (в медицине; для приготовления светящихся составов и т.д.). Однако сейчас в большинстве случаев выгоднее использовать не Р., а более дешёвые искусственные радиоактивные изотопы др. элементов. Р. сохранил некоторое значение в медицине как источник Радона при лечении радоновыми ваннами. В небольших количествах Р. расходуется на приготовление нейтронных источников (в смеси с бериллием (См. Бериллий)) и при производстве светосоставов (в смеси с сульфидом цинка).

Лит.: Вдовенко В. М., Дубасов Ю. В., Аналитическая химия радия, Л., 1973; Погодин С. А., Либман Э. П., Как добыли советский радий, М., 1971.

Радий в организме. Из естественных радиоактивных изотопов наибольшее биологическое значение имеет долгоживущий 226 Ra. Р. неравномерно распределён в различных участках биосферы (См. Биосфера). Существуют Геохимические провинции с повышенным содержанием Р. Накопление Р. в органах и тканях растений подчиняется общим закономерностям поглощения минеральных веществ и зависит от вида растения и условий его произрастания. Как правило, в корнях и листьях травянистых растений Р. больше, чем в стеблях и органах размножения; больше всего Р. в коре и древесине. Среднее содержание Р. в цветковых растениях 0,3—9,0․10 -11 кюри/кг, в мор. водорослях 0,2—3,2․10 -11 кюри/кг.

В организм животных и человека поступает с пищей, в которой он постоянно присутствует (в пшенице 20—26․10 -15 г/г, в картофеле 67—125․10 -15 г/г, в мясе 8․10 -15 г/г), а также с питьевой водой. Суточное поступление в организм человека 226 Ra с пищей и водой составляет 2,3․10 -12 кюри, а потери с мочой и калом 0,8․10 -13 и 2,2․10 -12 кюри. Около 80% поступившего в организм Р. (он близок по химическим свойствам Ca) накапливается в костной ткани. Содержание Р. в организме человека зависит от района проживания и характера питания. Большие концентрации Р. в организме вредно действуют на животных и человека, вызывая болезненные изменения в виде Остеопороза, самопроизвольных переломов, опухолей. Содержание Р. в почве свыше 1․10 -7 —10 -8 кюри/кг заметно угнетает рост и развитие растений.

Лит.: Вернадский В. И., О концентрации радия растительными организмами, «Докл. АН СССР. Сер. А», 1930, № 20; Радиоэкологические исследования в природных биогеоценозах, М., 1972.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Читайте также: