镭
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镭(Ra),放射性化学元素最重的碱土金属的第2组(IIa)元素周期表.镭是银白色的金属这在自然界中是不会自由发生的。
原子序数 | 88 |
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稳定的同位素 | 226 |
熔点 | 约700°C(1300°F) |
沸点 | 尚未确定(约1100 - 1700°C[2000 - 3100°F]) |
比重 | 大约5 |
氧化态 | + 2 |
电子构型 | (Rn) 7年代2 |
发生、属性和用途
镭(1898年)是由皮埃尔·居里,居里夫人,和一个助手,G. Bémont,在玛丽·居里观察到放射性的沥青铀矿的四到五倍铀它包含并且没有完全解释放射性的基础钋这是她刚刚在沥青铀矿渣中发现的。这种新的强放射性物质可以被浓缩钡但是,因为它的氯离子不溶性稍强,所以它可能是沉淀通过分数结晶。分离之后,新线条的强度增加紫外线光谱又由明显的稳步增加原子量直到得到225.2的值,非常接近目前公认的226.03的值。到1902年,0.1克从几吨沥青铀矿渣中提炼出了纯氯化镭,到1910年,玛丽·居里和André-Louis德比恩分离出了金属本身。
34同位素镭,所有的放射性,都是已知的;他们的半衰期,除了镭- 226(1600年)和镭228(5.75年),都不到几个星期。长寿命的镭226在自然界中被发现是由于它连续由铀-238衰变形成。因此,镭存在于所有铀矿石中,但分布更广泛,因为它形成水溶性化合物;地球月球表面大约有1.8 × 1013克(2 × 107成吨)的镭。
由于镭的所有同位素都具有放射性,在地球上寿命很短地质年表在美国,任何原始的镭早就消失了。因此,镭在三种天然物质中仅以解体产物的形式自然存在放射性衰变系列(钍,铀,锕系).镭226是铀衰变系列的一员。它的父类是钍-230和它的子结点氡-222年。进一步的衰变产物,以前称为镭A, B, C, C ', C″,D,等等,是钋的同位素,引领,铋,铊.
化合物
的化学是人们所期望的最重的碱性地球,但强烈的放射性是它最具特色的属性。它的化合物在黑暗中显示出微弱的蓝色光芒,这是它们在其中放射出放射性的结果阿尔法粒子激发其他元素的电子复合当电子被去激发时,它们以光的形式释放能量。一克镭226承受3.7 × 10的辐射10每秒的分解量,这个活动水平定义了居里(Ci),放射性的早期单位。这相当于6.8 × 10的能量释放−3卡路里每秒,足以提高温度以每小时1°C的速率,将一个绝缘良好的25克水样加热。实际释放的能量甚至比这个还要大(4到5倍),因为会产生大量的短寿命放射性衰变产物。镭发射的α粒子可用于起始核反应.
镭的用途都源于它的放射性。镭最重要的用途以前是在医学,主要用于治疗癌症通过让肿瘤到伽马辐射它的子同位素。镭-223是一种半衰期为11.43天的α发射器,已被研究用于细胞定向癌症治疗,其中单克隆抗体或相关的定位蛋白质具有很高的特异性附着在镭上。然而,在大多数治疗应用中,镭已经被成本更低、威力更大的人工放射性同位素所取代钴-60年和铯-137年。一个亲密的镭和的混合物铍是中等强度的来源吗中子并已用于科学研究和测井在地球物理勘探中石油.然而,对于这些用途,替代品已经出现。镭衰变的产物之一是氡,最重的惰性气体;这种衰变过程是该元素的主要来源。一克镭226会发射出1 × 10−4每天毫升氡。
当镭盐和糊状物混合时锌硫化物,阿尔法辐射使硫化锌发光,屈服一种用于手表、时钟和仪器表盘的自发发光涂料。从大约1913年到20世纪70年代,制造了数百万个涂有镭226和硫化锌混合物的镭表盘。然而,到20世纪30年代初,人们发现接触镭会对健康造成严重危害:在20世纪10年代和20年代期间,许多从事含镭发光涂料工作的妇女随后死亡。他们通过所谓的“唇尖”技术摄入了大量的镭,这意味着用他们的嘴唇和舌头把画笔塑造成一个精细的尖端。就像钙而且锶时,镭趋于集中骨头,它的α辐射会干扰红色小体生产,其中一些女性发展起来了贫血而且骨癌.介绍了镭在发光涂料中的应用实践减少在20世纪60年代初,这种材料的高毒性被认识到。磷光涂料可以吸收光线,然后释放光线,取代了镭。(检测呼出的氡提供了一种非常灵敏的镭吸收测试。)
金属镭可由电解还原其盐,并显示出高的化学反应性。它受到水伴随着蓬勃的进化氢在空气中形成氮化物。它只以Ra的形式出现2 +离子在所有化合物中。硫酸盐,RaSO4,是已知最不溶的硫酸盐,氢氧根Ra(OH)2,是最易溶解的碱土氢氧化物。的逐渐积累氦在溴化镭晶体中,RaBr2,削弱了他们,他们偶尔会爆发。一般来说,镭的化合物与镭的化合物非常相似钡对应物,使得这两个元素很难分离。
在现代技术,镭和钡通过溴化物的分馏结晶分离出来,然后通过离子交换技术净化,去除最后10%的钡。
蒂莫西·p·哈努萨