Радий химический элемент

Радий это радиоактивный щелочноземельный металл, все соединения ядовиты, светиться (радий-226) в темноте при этом выделяет значительное количество тепла.

Калориметриче­ские измерения показали, что 1 г радия выделяет в час около 137 кал тепла, результаты исследований радия в корне изменили прежние представления о химических элементах и неизменяемости атомов.

Что такое радий

(Radium; от лат . radius — луч;, Ра — радиоактивный химический элемент 2-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы второй группы, IIA), седьмого периода периодической системы химических элементов.

Атомный номер 188, атомная масса 226,0254.

Серебристо-белый металл. В соединениях проявляет степень окисления + 2.

Содержание радия в земной коре 1•10^-10% Существование радия предсказал 1871 русский химик Д. И.Менделеев.

Электронная конфигурация атома радия:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s2

Интересный факт про радий: отличительное свойство радия — его огромная ра­диоактивность, превышающая в несколько миллионов раз радио­активность урана.

Все соли радия светятся в темноте. Испускаемые ими лучи, кроме уже упомянутого действия на фотографическую пластинку, обладают способностью вызывать многие химические реакции.

История открытия

Соединения радия впервые выделили в 1898 во Франции М. Склодовская — Кюри и П. Кюри при при исследовании радиоактивных св-в урана.

Металлический радий впервые получили (1910) М. Склодовская-Кюри и франц. химик А. Дебьерн.

Электролизом водного раствора хлорида с ртутным катодом и платиноиридиевым анодом с последующей  перегонкой  амальгамы   радий под  вакуумом  в  среде  водорода.

Физические свойства радия

Плотность радий 5,0 г/см³; t_пл     960° С; t_кип   1140° С. В отличие от бария он обладает слабыми парамагнитными  св-вами.   Удельная   магнитная восприимчивость  радия   1,05 • 10^-6.

Он более летуч, чем барий. В химическом отношении радий активный элемент.

Химические свойства радия

На воздухе быстро темнеет вследствие образования   на   поверхности  нитрида Ra₃N₂. С водой взаимодействует энергично, превращаясь в растворимую в воде гидроокись Ra(ОН)2.

Наименее растворимыми солями радия являются   сульфат    RaSО₄    и   карбонат RaCО₃.

Галогениды и  нитрат  радия хорошо растворимы.

Соли радия — белого цвета, однако под действием собственного  интенсивного  излучения постепенно разлагаются, окрашиваясь в желтый цвет.

Все соединения радия способны к авто-люминесценции — свечению в темноте вследствие собственного излучения.

1 г радия в результате радиоактивного распада выделяет каждый час 132,26 кал тепла.

Поэтому т-ра радия и его солей всегда примерно на 1,5° С выше т-ры окружающей среды.

Изотопы

Известны 14 природных и искусственных изотопов радия, с массовыми числами ²¹³Ra и от ²¹⁸Ra до ²³⁰Ra.

Наиболее долго живущими являются изотопы ²²⁶Ra, ²²⁸Ra, ²²⁵Ra, ²²³Ra и ²²⁴Ra с периодами полураспада соответственно 1620 лет; 6,7 года; 14,8; 11,68 и 3,64 суток.

Наибольшее практическое значение имеет естественный радиоактивный изотоп ²²⁶Ra — элемент радиоактивного ряда Урана, встречающийся во всех урановых минералах и мн. природных водах.

Урановая смоляная руда и др. урановые руды — главные источники получения радия (на 1 г урана в pудe приходится 3,4•10^-7 г радия).

Получение

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.

Радий собственных минералов не имеет и выделяется при переработке урановых руд. Металлический радий получают электролизом галогенидов.

Для получения радия к урановой смоляной руде добавляют соединения бария, обрабатывая пуду серной кислотой.

При этом радий и барий остаются в осадке в виде сульфатов   к-рые переводят в карбонаты длительным кипячением с концентрированным раствором карбоната натрия.

Образовавшиеся карбонаты бария и радий растворяют в концентрированной соляной кислоте.

Отделение радия от бария связано с определенными трудностями, поскольку оба элемента весьма близки по хим. св-вам.

Отделяют их гл. обр. дробной кристаллизацией или дробным осаждением, при к-рых используют различие в растворимости солей этих двух элементов,  особенно их хлоридов, хроматов и сульфатов.

Каждая ступень выделения солей из раствора приводит к обогащению кристаллов концентрата радием.

Для окончательного отделения радия от бария прибегают к методу ионного у обмена. С этой целью раствор концентрата пропускают через колонку, заполненную сульфостирольным катионитом.

Элюирование (вымывание) осуществляют раствором уксусно- или лимоннокислого аммония.

Барий вымывается из колонки при меньших концентрациях элюента.

Многие вещества начинают светиться, когда на них попадают лучи радия; некоторые непроводники (например, парафин) приобретают заметную способность проводить ток.

Применение радия

Радий используют как источник получения радона: 1 г радия выделяет его в сутки около 1 мм³.

Кроме того, радий применяют для приготовления  радий-бериллиевых  источников нейтронов.

Сульфид цинка ZnS при наличии солей радия светится, на чем основано применение для изготовления светящихся красок.

Иногда радий используют  для  дефектоскопии литья, сварных швов, для снятия электростатических зарядов.

Радий самый тяжелый и самый неустойчивый элемент 2-й группы (устаревшая подгруппы IIА) относится к щелочноземельным металлам, по из-за своей радиоактивности занимает особое место.

• Во-первых.

Радий и все его соединения обладают способностью светиться в темноте за счет собственного излучения (автолюминесценция).

• Во-вторых.

Температура солей радия всегда выше окружающей температуры, так как при радиоактивном распаде радия выделяется значительное количество энергии.

• В-третьих.

На примере α-распада радия можно видеть «чудо» превращения металла и газ (радон) .

²²⁶₈₈Ra →    ²²²₈₆Rn +  ⁴₂He

Радиоактивность радия и связанные с ней особенности препятствуют точному определению ряда его физико-химических параметров.

Его плотность по данным различных источников находится где-то между 5 и 6 г/см³, t_пл ~700°С, t_кип = 1140°С .

По химическим свойствам радий еще более активный металл, чем барий.

Анализ его спектра подтверждает справедливость его отнесения к щелочно-земельным металлам, так как конфигурация его валентных электронов 7s² .

Он легко способен переходить в  ионное состояние, отдавая два электрона, потому что и первый и второй потенциалы ионизации невелики и равны 5,28 и 10,15 эВ.

Радий и его соли в настоящее время имеют весьма ограниченное применение. Его используют в качестве эталонного источника α- и γ- излучений и радона.

В медицине используется как у-источник при лечении злокачественных опухолей, кожных заболеваний и в некоторых других случаях , где требуется небольшая доза радиоактивного излучения.

Интересно отметить, что малые концентрации радия усиливают ферментативное образование сахарозы в листьях.

Свойства простого вещества и соединений

Блестящий серебристый металл, более летуч, чем барий, поэтому их можно разделить перегонкой.

Радий — самый активный и самый электроположительный из всех щелочноземельных. На воздухе радий покрывается не пленкой оксидов, а черной пленкой нитрида Ra₃N₂.

Пары радия действуют на кварц:

Ra + SiO₂ = RaO₂ + Si

Энергично разлагает воду с образованием гидроксида Ra(OH)₂ и водорода Н₂. Гидроксид радия — основание более сильное, чем Ва(ОН)₂.

Большинство соединений радия растворимы, однако несколько хуже, чем такие же соединения бария. Наименее растворимы сульфат и карбонат бария.

В ионе Ra²⁺ отсутствуют возможные энергетические переходы в оптической области спектра, поэтому все соединения радия бесцветны.

Летучие соединения окрашивают пламя в карминово-красный цвет.

Токсичность

Радий-226 влияет на организм в больших количествах продолжительное время отрицательно.

Большие концентрации радия вызывают остеопороз, самопроизвольные переломы костей и злокачественные опухоли костей и кроветворной ткани.

Особую опасность представляет радиоактивный радон — газообразный продукт распада радия.

Часто задаваемые вопросы ответы про родий?

Какой период полураспада радия?

Радий – радиоактивный химический элемент 2 группы периодической системы, аналог бария; относится к щелочноземельным элементам.

Стабильных изотопов не имеет; наиболее долгоживущие – ²²⁶Ra (период полураспада t1/2 = 1600 лет) и ²²⁸Ra (t1/2 = 5,75 года).

Кто обнаружил сложный состав излучения радия?

В 1899 году Э. Резерфордом было обнаружено, что при помещении радиоактивного препарата (радия), находящегося в свинцовом контейнере, в достаточно сильное магнитное поле.

Его излучение разделялось на три компоненты (так как они образовывали три тёмных пятна на фотопластинке, помещённой против канала излучения), обладающие разной проникающей способностью.

Кто открыл радий и полоний?

За открытие радия и полония супруги Кюри получили Нобелевскую премию.

Радий образуется через многие промежуточные стадии при радиоактивном распаде изотопа урана-238 и поэтому находится в небольших количествах в урановой руде.

Литература

Радиохимия и химия ядерных процессов. Л., Несмеянов А. Радиохимия.  Бэгнал К.