Rádio

Rádio
88 Ra
Ba ↑ Ra ↓ UBN Tabela periódica francium ← rádio → actinium
Aparência
metálico branco prateado
Propriedades gerais
Nome, símbolo, número	rádio, Ra, 88
Pronúncia	/ r eɪ d Eu ə m / RAY -dee-əm
Categoria elemento	metal alcalino-terroso
Grupo, período, bloco	(2) de metais alcalino-terrosos , 7, s
Peso atômico padrão	(226)
Configuração eletrônica	[ Rn ] 7s 2 2, 8, 18, 32, 18, 8, 2
História
Descoberta	Pierre Curie e Marie Curie (1898)
Primeiro isolamento	Marie Curie (1902)
Propriedades físicas
Fase	sólido
Densidade (perto RT)	5,5 g · cm -3
Ponto de fusão	973 K , 700 ° C, 1292 ° F
Ponto de ebulição	2010 K, 1737 ° C, 3.158,6 ° F
Calor de fusão	8,5 kJ mol -1 ·
Calor de vaporização	113 kJ mol -1 ·
Pressão de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k em T (K) 819 906 1037 1209 1446 1799
Propriedades atômicas
Estados de oxidação	2 (fortemente óxido de base)
Eletronegatividade	0,9 (escala de Pauling)
Energias de ionização	1º: 509,3 kJ · mol -1
	2ª: 979,0 kJ · mol -1
O raio de covalência	221 ± 14:00
Van der Waals raio	283 pm
Miscelânea
A estrutura de cristal	cúbica de corpo centrado
Ordenamento magnético	nonmagnetic
Resistividade elétrica	(20 ° C) 1 μΩ · m
Condutividade térmica	18,6 W · m -1 · K -1
Número de registo CAS	7440-14-4
A maioria dos isótopos estáveis
Ver artigo principal: Isótopos de rádio
iso N / D meia-vida DM DE ( MeV) DP 223 Ra traço 11,43 d α 5.99 219 Rn 224 Ra traço 3,6319 d α 5,789 220 Rn 226 Ra traço 1601 y α 4.871 222 Rn 228 Ra traço 5,75 y β - 0,046 228 Ac

O rádio é um elemento químico com o símbolo Ra e número atômico 88. O rádio é quase branco puro de metal alcalino-terroso , mas prontamente oxida por exposição ao ar, tornando-se de cor preta. Todos os isótopos de rádio são altamente radioativo, sendo o mais estável isótopo sendo rádio-226, que tem uma meia-vida de 1601 anos e decai em radon gás. Por causa de tal instabilidade, o rádio é luminescente, brilhando um azul fraco.

Radium, sob a forma de cloreto de rádio, foi descoberto por Marie-Curie Skłodowska e Pierre Curie, em 1898. Eles extraíram o composto de rádio uraninite e publicado a descoberta no Academia Francesa de Ciências, cinco dias depois. Radium foi isolado em sua metálico estado por Marie Curie e André-Louis Debierne através da electrólise de cloreto de rádio em 1910. Desde a sua descoberta, ele deu nomes como A rádio e Radium C ₂ a vários isótopos de outros elementos que sejam produtos de decaimento de rádio-226.

Na natureza, o rádio encontra-se em urânio minérios em quantidades vestigiais tão pequena quanto um sétimo de um grama por tonelada de uraninite. Radium não é necessário para os organismos vivos, e os efeitos adversos para a saúde são susceptíveis, quando incorporado em processos bioquímicos, devido à sua radioactividade e reactividade química.

Características

Características físicas

Embora o rádio como não é bem estudado como seu estábulo mais leve homólogo de bário , os dois elementos têm propriedades muito semelhantes. Seus dois primeiros energias de ionização são muito semelhantes: 509,3 e 979,0 kJ · mol ^-1 para o rádio e 502,9 e 965,2 kJ · mol ^-1 para o bário. Tais números baixos deu alta reatividade dos dois elementos ea formação do muito estável Ra ²⁺ e Ba ²⁺ semelhante.

Rádio puro é um branco, prateado, metal sólido, que funde a 700 ° C (1292 ° F) e em ebulição a 1737 ° C (3159 ° F), semelhante ao de bário. Radium tem uma densidade de 5,5 g / cm ^3; a taxa de densidade de rádio-bário é comparável à relação de massa atómica rádio-bário, uma vez que estes elementos têm estruturas cúbica de corpo centrado muito semelhantes.

Características e compostos químicos

Radium é o mais pesado conhecido metal alcalino-terroso ; as suas propriedades químicas principalmente aqueles que se assemelham de bário . Quando exposto ao ar, o rádio reage violentamente com ele, formando nitreto de rádio, o que provoca o escurecimento do metal branco. Ele exibe apenas o estado de oxidação +2 em solução. Íons Radium não formam complexos com facilidade, devido ao carácter altamente básico dos íons. A maioria dos compostos de rádio coprecipitado com todos bário, estrôncio mais, e a maioria dos compostos de chumbo, e são sais iónicos. O íon rádio é incolor, tornando sais de rádio branco quando preparada na hora, transformando amarelo e, finalmente, escuro com a idade devido à auto-decomposição da radiação alfa. Os compostos de rádio chama vermelho-púrpura e dar uma característica espectro. Como outros metais alcalino-terrosos , rádio reage violentamente com água para formar hidróxido de rádio e é ligeiramente mais volátil do que bário . Por causa de sua geologicamente curto meia-vida e intensa radioatividade, compostos de rádio são bastante raras, ocorrendo quase exclusivamente em minérios de urânio.

Cloreto de rádio, brometo de rádio, hidróxido de rádio e de nitrato de rádio são solúveis em água, com solubilidades ligeiramente inferiores aos dos análogos de brometo de bário e cloreto, e mais elevado para o nitrato. Hidróxido de rádio é mais solúvel do que os hidróxidos de outros metais alcalino-terrosos, actínio, tório e, e mais básico do que o hidróxido de bário. Pode-se separar a partir destes elementos por sua precipitação com amoníaco . Compostos de rádio insolúveis incluem o sulfato de rádio, rádio cromato, rádio iodato, carbonato de rádio e rádio tetrafluoroberyllate; o sulfato é o sulfato de rádio conhecida mais insolúvel. Radium óxido permanece descaracterizada, apesar do facto de os óxidos são comuns para os outros compostos de metais alcalino-terrosos.

Isótopos

Radium tem 25 conhecidos diferentes isótopos , quatro dos quais são encontrados na natureza, com ²²⁶ Ra sendo o mais comum. ²²³ Ra, ²²⁴ Ra, ²²⁶ Ra Ra e ²²⁸ são todos gerados naturalmente na decadência de qualquer urânio (U) ou tório ( Th.) ²²⁶ Ra é um produto de ²³⁸ L de decaimento, e é o isótopo de vida mais longa de rádio com uma meia-vida de 1601 anos; lado mais longo é de ²²⁸ Ra, um produto de decomposição ²³² Th, com uma meia-vida de 5,75 anos.

Radium não tem isótopos estáveis; no entanto, quatro isótopos de rádio estão presentes em cadeias de desintegração, os quais estão presentes em quantidades vestigiais. O mais abundante ea um maior tempo de vida é rádio-226, com uma meia-vida de 1601 anos. Até à data, 34 isótopos de rádio têm sido sintetizados, que variam em número de massa 202-234.

Pelo menos 12 isômeros nucleares foram relatados; o mais estável deles é rádio-205m, com uma meia-vida compreendida entre 130 e 230 milissegundos. Todos os estados fundamentais de isótopos de rádio-205 para o rádio-214, e de rádio-221 ao rádio-234, têm os mais longos.

Três outros radioisótopos naturais receberam nomes históricos no início do século XX: o rádio-223 era conhecido como actinium X, rádio-224 como o tório X e rádio-228 como mesothorium I Radium-226 tem dado nomes históricos para os seus produtos de decaimento, após o. elemento todo, como rádio A para polônio-218.

Radioatividade

Radium é três milhões de vezes mais radioativo como a mesma massa de urânio. A sua deterioração ocorre em pelo menos sete fases; as sucessivas principais produtos foram estudados e foram chamados emanação rádio ou exradio (agora identificado como o radão), rádio A ( polônio ), o rádio B ( chumbo ), o rádio C ( bismuto ), etc. O radão é um gás pesado, e mais tarde produtos são sólidos. Estes produtos são, eles próprios elementos radioativos, cada um com um peso atômico de um pouco menor do que seu antecessor.

Radium perde cerca de 1% da sua actividade em 25 anos, sendo transformada em elementos de baixa massa atómica, com a vantagem de ser o produto final de desintegração.

A unidade SI de radioactividade é a becquerel (Bq), igual a uma desintegração por segundo. O curie é uma unidade não-SI definida como a quantidade de material radioactivo que tem a mesma taxa de desintegração como 1 grama de rádio-226 (3,7 x 10 ¹⁰ desintegrações por segundo, ou 37 GBq).

Radium de metal mantém-se a uma maior temperatura do que seus arredores por causa da radiação que emite - partículas alfa, partículas beta, e raios gama. Mais especificamente, as partículas alfa são produzidos pela decomposição de rádio, enquanto que as partículas beta e raios gama são produzidos por elementos relativamente curta meia-vida, na parte inferior da cadeia de decaimento.

Ocorrência

Todos rádio que ocorrem hoje é produzido pela decomposição de elementos mais pesados, estando presente em cadeias de desintegração. Devido a essas meias-vidas curtas dos seus isótopos, o rádio não está primordial, mas traço. Não pode ocorrer em grandes quantidades devido tanto ao fato de que os isótopos de rádio têm meia-vida curta e que nuclides pais têm muito longos. Radium é encontrada em pequenas quantidades no minério de urânio uraninite e vários outros de urânio minerais , e em quantidades ainda menores em minerais tório.

Radium-226 é um produto de decaimento do urânio e, portanto, é encontrado em todos os rolamento de urânio minérios. (Uma tonelada de pitchblende normalmente produz cerca de um sétimo de uma grama de rádio).

Produção

Urânio não tinha aplicação em grande escala no final do século 18 e, portanto, não há grandes minas de urânio existiu. No início, a única fonte maior para o minério de urânio foi a prata das minas, para Joachimsthal (agora Jáchymov) no Império Austríaco. O minério de urânio era apenas um subproduto das atividades de mineração. Após o isolamento do rádio por Marie e Pierre Curie de minério de urânio de Joachimsthal vários cientistas começaram a isolar o rádio em pequenas quantidades. Mais tarde, as pequenas empresas comprada rejeitos de minas de minas Joachimsthal e começou a isolar rádio. Em 1904, o governo austríaco assumiu a propriedade das minas e deixou de exportar minério bruto. Por algum tempo, a disponibilidade rádio foi baixa.

A formação de um monopólio austríaco eo forte desejo de outros países para ter acesso a rádio levou a uma busca em todo o mundo para minérios de urânio. Os Estados Unidos assumiu como principal produtor no início da década de 1910. O Areias carnotite em Colorado fornecer algum do elemento, mas minérios ricos são encontrados no Congo e a área do Great Bear Lake ea Great Slave Lake no noroeste Canadá . Radium também pode ser extraído a partir do resíduo a partir de reatores nucleares. Grandes depósitos de urânio contendo rádio estão localizados na Rússia , Canadá (o Territórios do Noroeste), Estados Unidos ( Novo México, Utah e Colorado, por exemplo) e Austrália . Nenhum dos depósitos é extraído para o rádio, mas o conteúdo de urânio faz mineração rentável.

As quantidades produzidas eram recortes relativamente pequeno; Por exemplo, em 1918, 13,6 g de rádio foram produzidos nos Estados Unidos. A partir de 1954, a oferta mundial total de rádio purificado ascendeu a cerca de 5 libras (2,3 kg).

História

Marie e Pierre Curie experiências com rádio, um desenho por André Castaigne

Radium ( Latin raio, raio) foi descoberto por Marie Skłodowska-Curie e seu marido Pierre em 21 de dezembro de 1898 em um uraninite amostra. Ao estudar o mineral, o urânio Curie removido a partir dele e descobriram que o material restante era ainda radioactivos. Eles, então, separadas uma mistura radioativa que consiste principalmente de compostos de bário que deram uma brilhante chama cor verde e carmim carmim linhas espectrais que nunca tinham sido documentados antes. Os Curie anunciaram a sua descoberta ao Academia Francesa de Ciências em 26 de dezembro de 1898. A nomeação de datas rádio para cerca de 1899, a partir do rádio palavra francesa, formada em Modern Latina de raio (Ray), chamado pelo seu poder de emissão de energia na forma de raios.

Em 1910, o rádio foi isolado como um puro de metal por Curie e André-Louis Debierne através da electrólise de uma rádio puro solução de cloreto, usando um mercúrio cátodo e destilação em uma atmosfera de hidrogénio gás. No mesmo ano, E. Eoler produzida pelo aquecimento de sua rádio azida, Ra (N _{3) 2.} Novo elemento dos Curie foi pela primeira vez produzido industrialmente no início do século 20 por Biraco, uma empresa subsidiária da União Minière du Haut Katanga (UMHK) em sua Planta Olen na Bélgica. UMHK oferecido a Marie Curie seu primeiro grama de rádio. Deu nomes históricos para os produtos de decaimento de rádio, tais como rádio A, B, C, etc, agora conhecido por ser isótopos de outros elementos.

Em 4 de Fevereiro de 1936, o rádio E (bismuto-210) tornou-se o primeiro elemento radioactivo a ser feito sinteticamente nos Estados Unidos. Dr. John Jacob Livingood, no laboratório de radiação em University of California, Berkeley, foi bombardear vários elementos com 5 MeV deuterons. Ele observou que bismuto irradiado emite elétrons rápidos com uma meia-vida de 5 dias, o que correspondeu ao comportamento do rádio E.

A unidade histórica comum para radioactividade, a Curie, é baseado na radioactividade de ²²⁶ Ra.

Aplicações históricas

Algumas das poucas utilizações práticas de rádio são derivadas das suas propriedades radioactivas. Mais recentemente descoberto radioisótopos, tais como 60 Co e 137 Cs, estão substituindo o rádio no mesmo essas utilizações limitadas porque vários destes isótopos emissores são mais poderosos, mais seguro de manusear, e disponível em forma mais concentrada.

Tinta luminescente

Tinta branca auto-iluminado que contém rádio na face e na mão de um velho relógio.

Radium mãos sob a luz ultravioleta

Radium foi usado anteriormente em tintas auto-luminoso para relógios, painéis nucleares, interruptores de aviões, relógios e mostradores dos instrumentos. Um relógio típico auto-iluminado que utiliza tinta rádio contém cerca de 1 micrograma de rádio. Em meados de 1920, uma ação foi ajuizada contra a Estados Unidos Radium Corporation através de cinco morrendo " Radium Menina "dial pintores que havia pintado à base de rádio pintura luminosa nos mostradores de relógios e relógios. Os pintores de discagem rotineiramente lambeu seus pincéis para dar-lhes uma ponta fina, ingerindo assim rádio. Sua exposição a rádio causou sérios efeitos para a saúde que incluíam feridas, anemia , e câncer ósseo. Isto é porque o rádio é tratado como cálcio pelo corpo, e depositado nos ossos, se degrada de radioactividade medula e pode sofrer mutação células ósseas.

Durante o processo, foi determinado que os cientistas e gestão da empresa tinha tomado precauções consideráveis para se proteger dos efeitos da radiação, ainda não tinha visto o ajuste para proteger seus empregados. Pior, há vários anos as empresas tentaram encobrir os efeitos e evitar a responsabilidade, insistindo em que as meninas foram Radium vez que sofre de sífilis. Este completo desrespeito pelo bem-estar do empregado teve um impacto significativo na formulação de doença profissional direito do trabalho.

Como resultado da ação, os efeitos adversos da radioatividade se tornou amplamente conhecido, e pintores rádio-discagem foram instruídos no devidas precauções de segurança e provido de equipamentos de proteção. Em particular, disque pintores não lambeu pincéis para moldá-los (o que causou alguma ingestão de sais de rádio). Radium ainda foi usado em mostradores tão tarde quanto 1960, mas não houve mais lesões para discar pintores. Este destacou que o dano aos Radium meninas poderia facilmente ter sido evitado.

Desde a década de 1960 o uso de tinta rádio foi interrompido. Em muitos casos mostradores luminosos foram implementados com materiais fluorescentes não radioativos excitados por luz; tais dispositivos brilham no escuro após a exposição à luz, mas os fades fulgor. Onde era necessária por tempo indeterminado autoluminosidade na escuridão, radioativo mais seguro promethium pintura foi inicialmente utilizado, mais tarde substituído por garrafas de trítio, que continuam a ser usados hoje. Trítio emite radiação beta que não podem penetrar na pele, em vez de penetrar a radiação gama de rádio e é considerado como seguro. Tem uma meia-vida de 12 anos.

Relógios, relógios e instrumentos que datam da primeira metade do século XX, muitas vezes em aplicações militares, pode ter sido pintado com tinta luminosa radioativo. Eles são geralmente não luminosa; no entanto, isto não é devido ao decaimento radioactivo do rádio (que tem uma semi-vida de 1600 anos), mas para a fluorescência do meio fluorescente sulfureto de zinco a ser desgastada por radiação a partir da rádio. O aparecimento de uma camada espessa de tinta, muitas vezes verde ou marrom amarelada em dispositivos deste período sugere um perigo radioativo. A dose de radiação a partir de um dispositivo intacto é relativamente baixa e, geralmente, não um risco agudo; mas a pintura é perigoso se liberado e inalado ou ingerido.

Uso recreativo

Radium era uma vez um aditivo em produtos como pasta de dentes, cremes para o cabelo, e até mesmo itens de alimentos devido a seus supostos poderes curativos. Tais produtos logo caiu fora de moda e foram proibidos pelas autoridades em muitos países depois que se descobriu que eles poderiam ter sérios efeitos adversos à saúde. (Ver, por exemplo, Radithor ou Revigator tipos de "água Radium" ou "Solução Radium padrão para beber".) Spas caracterizam água rica em rádio ainda são ocasionalmente apontado como benéfico, tais como aqueles em Misasa, Tottori, Japão . Em os EUA, o rádio nasal irradiação também foi administrado a crianças para evitar problemas do ouvido médio ou hipertrofia de amígdalas a partir do final de 1940 até início de 1970.

Uso médico

Radium (geralmente sob a forma de cloreto de rádio) foi utilizado em medicina para a produção de gás rádon, que por sua vez foi usado como um cancro tratamento; por exemplo, várias destas fontes de radão foram usadas no Canadá, em 1920 e 1930. O isótopo 223Ra (sob o nome comercial Alpharadin) está atualmente sob investigação para uso em medicina como um câncer tratamento de osso metástase.

Pesquisa

Em 1909, o famoso Experimento Rutherford usado rádio como fonte de alfa para sondar a estrutura atômica do ouro . Esta experiência levou ao modelo de Rutherford do átomo e revolucionou o campo da física nuclear . Quando misturado com berílio , é um fonte de nêutrons. Este tipo de fonte de nêutrons foram por muito tempo a principal fonte de neutrões na investigação.

Precauções

Radium é altamente radioativo e seu produto de decaimento, radon gás, também é radioativo. Uma vez que o rádio é quimicamente semelhante ao cálcio , que tem o potencial de causar grandes danos por substituição de cálcio em ossos. A exposição a rádio pode causar câncer e outras doenças, porque o rádio e sua radon produto de decaimento emitem partículas alfa em cima de sua decadência, que matam e células mutate. No momento da Projeto Manhattan, em 1944, a "dose de tolerância" para os trabalhadores foi de 0,1 micrograma de rádio ingerida.

Alguns dos efeitos biológicos de rádio foram evidentes a partir do início. O primeiro caso da chamada "rádio-dermatite" foi relatado em 1900, apenas dois anos após a descoberta do elemento. O físico francês Antoine Becquerel carregava uma pequena ampola de rádio no bolso do colete durante 6 horas e informou que sua pele se tornou ulcerada. Marie Curie experimentou com uma pequena amostra de que ela mantinha em contacto com a pele durante 10 horas, e observou que uma úlcera apareceu vários dias depois. Manipulação de rádio tem sido responsabilizado pela morte de Curie (com a idade de 66), devido à anemia aplástica. Rádio armazenadas devem ser ventiladas para evitar a acumulação de radônio. Energia emitida a partir do decaimento do rádio também ioniza gases, nevoeiros emulsões fotográficas, e produz muitos outros efeitos prejudiciais.