Radium
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| Radium | |||||||||||||||||||||||||||||||
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88 Ra | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| Apparence | |||||||||||||||||||||||||||||||
métallique blanc argenté  | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Propriétés générales | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Nom, symbole, nombre | radium, Ra, 88 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Prononciation | / r eɪ ré Je ə m / RAY -dee-əm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Élément Catégorie | métal alcalino-terreux | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Groupe, période, bloc | 2 (métaux alcalino-terreux) , 7, s | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Poids atomique standard | (226) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuration électronique | [ Rn ] 7s 2 2, 8, 18, 32, 18, 8, 2  | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Histoire | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Découverte | Pierre Curie et Marie Curie (1898) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Premier isolement | Marie Curie (1902) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Propriétés physiques | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Phase | solide | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Densité (à proximité rt) | 5,5 g · cm -3 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Point de fusion | 973 K , 700 ° C, 1292 ° F | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Point d'ébullition | 2010 K, 1737 ° C, 3158,6 ° F | ||||||||||||||||||||||||||||||
| La chaleur de fusion | 8,5 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Chaleur de vaporisation | 113 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| La pression de vapeur | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| Propriétés atomiques | |||||||||||||||||||||||||||||||
| États d'oxydation | 2 (fortement oxyde de base) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Électronégativité | 0,9 (échelle de Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| énergies d'ionisation | 1er: 509,3 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 2ème: 979,0 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Rayon covalente | 221 ± 14 heures | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Rayon de Van der Waals | 283 h | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Miscellanées | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Crystal structure | cubique centré  | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Ordre magnétique | amagnétique | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Résistivité électrique | (20 ° C) 1 μΩ · m | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductivité thermique | 18,6 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Numéro de registre CAS | 7440-14-4 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| La plupart des isotopes stables | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Article détaillé: Isotopes de radium | |||||||||||||||||||||||||||||||
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Le radium est un élément chimique avec le symbole Ra et de numéro atomique 88. Radium est un presque blanc pur métal alcalino-terreux , mais il facilement oxyde sur l'exposition à l'air, devenant de couleur noire. Tous les isotopes de radium sont très radioactifs, avec le plus stable isotope étant radium-226, qui a une demi-vie de 1601 années et se désintègre en radon gaz. En raison de cette instabilité, le radium est luminescent, rougeoyante un léger bleu.
Radium, sous la forme de chlorure de radium, était découvert par Marie Curie et Pierre Curie en 1898. Ils ont extrait le composé de radium à partir de uraninite et publié la découverte à la Académie française des Sciences cinq jours plus tard. Radium a été isolé dans son métallique Etat par Marie Curie et André-Louis Debierne par la électrolyse du chlorure de radium en 1910. Depuis sa découverte, il a donné des noms comme Un radium et radium C 2 à plusieurs isotopes d'autres éléments qui sont produits de désintégration du radium-226.
Dans la nature, le radium se trouve dans uranium minerais en quantités infimes aussi petit que septième d'un gramme par tonne de uraninite. Radium ne est pas nécessaire pour les organismes vivants, et les effets néfastes sur la santé sont susceptibles quand il est incorporé dans les processus biochimiques en raison de sa radioactivité et la réactivité chimique.
Caractéristiques
Caractéristiques physiques
Bien que le radium ne est pas aussi bien étudié que son écurie léger un homologue de baryum , les deux éléments ont des propriétés très similaires. Leurs deux premières énergies ionisation sont très similaires: 509,3 et 979,0 kJ · mol -1 pour le radium et de 502,9 et 965,2 kJ · mol -1 pour le baryum. Ces chiffres faible rendement grande réactivité les deux éléments de la formation et de la très stable Ra 2+ et Ba 2+ similaire.
Radium pur est un blanc, argent, métal solide fondant à 700 ° C (1292 ° F) et d'ébullition à 1737 ° C (3159 ° F), proche de baryum. Radium a une densité de 5,5 g / cm 3; le rapport de densité radium-baryum est comparable au ratio de masse atomique du radium baryum, étant donné que ces éléments ont des structures cubique centré très similaires.
Caractéristiques chimiques et composés chimiques
Radium est le plus lourd connu métal alcalino-terreux ; ses propriétés chimiques ressemblent surtout ceux de baryum . Lorsqu'il est exposé à l'air, le radium réagit violemment avec elle, formant nitrure de radium, ce qui provoque le noircissement de ce métal blanc. Il présente seulement l'état d'oxydation +2 en solution. des ions radium ne forment pas facilement des complexes, en raison de caractère fortement basique des ions. La plupart des composés de radium coprécipité avec tout le baryum, le strontium plus, et la plupart des composés de plomb, et sont des sels ioniques. L'ion de radium est incolore, faisant sels de radium blanc lorsqu'il est fraîchement préparée, virant au jaune et finalement sombre avec l'âge en raison de l'auto-décomposition du rayonnement alpha. composés de radium flamme rouge-violet et de donner une caractéristique spectre. Comme les autres métaux alcalino-terreux , le radium réagit violemment avec l'eau pour former de l'hydroxyde de radium et est légèrement plus volatile que le baryum . En raison de sa géologiquement courte demi-vie et la radioactivité intense, composés de radium sont assez rares, se produisant presque exclusivement dans les minerais d'uranium.
chlorure de radium, le bromure de radium, le radium hydroxyde et le nitrate de radium sont solubles dans l'eau, avec des solubilités légèrement inférieurs à ceux des analogues de baryum et le chlorure de bromure, et plus élevée pour les nitrates. l'hydroxyde de radium est plus soluble que les autres hydroxydes de métaux alcalino-terreux, l'actinium, le thorium et, en plus de l'hydroxyde de baryum basique. Il peut être séparée de ces éléments par leur précipitation avec de l'ammoniac . Composés de radium insolubles comprennent le sulfate de radium, le radium chromate, le radium iodate, le carbonate de radium et le radium tetrafluoroberyllate; le sulfate de radium est le sulfate connue la plus insoluble. l'oxyde de radium reste non caractérisé, en dépit du fait que les oxydes sont des composés courants pour les autres métaux alcalino-terreux.
Isotopes
Radium a 25 connus différents isotopes , dont quatre se trouvent dans la nature, avec 226 Ra étant le plus commun. 223 Ra, Ra 224, 226 et 228 Ra Ra sont tous générés naturellement dans la désintégration de soit l'uranium (U) ou du thorium ( Th.) 226 Ra est un produit de 238 U décroissance, et est l'isotope plus longue durée de radium avec une demi-vie de 1601 années; prochaine plus longue est de 228 Ra, un produit de ventilation 232 Th, avec une demi-vie de 5,75 ans.
Radium n'a pas isotopes stables; Cependant, quatre isotopes du radium sont présents dans les chaînes de désintégration, qui sont tous présents sous forme de traces. Le plus abondant et une plus longue vie est radium-226, avec une demi-vie de 1601 années. À ce jour, 34 isotopes de radium ont été synthétisés, allant dans nombre de masse de 202 à 234.
Au moins 12 isomères nucléaires ont été signalés; la plupart d'entre eux est stable radium-205m, avec une demi-vie comprise entre 130 et 230 millisecondes. Tous les états fondamentaux des isotopes du radium-205 à radium 214 et du radium-221 au radium-234, ont les plus longues.
Trois autres radio-isotopes naturels avaient reçu des noms historiques dans le début du XXe siècle: le radium-223 a été connu comme l'actinium X, le radium-224 que le thorium X et le radium-228 que mésothorium je Radium-226 a donné des noms historiques à ses produits de désintégration après la. élément entier, comme le radium A pour le polonium-218.
Radioactivité
Le radium est de trois millions de fois plus radioactif que la même masse d'uranium. Sa décomposition se produit dans au moins sept étapes; les produits principaux successifs ont été étudiés et ont été appelé émanation de radium ou exradio (maintenant identifié comme le radon), le radium A ( polonium ), le radium B ( plomb ), le radium C ( bismuth ), etc. Le radon est un gaz lourd, et plus tard, les produits sont des solides. Ces produits sont eux-mêmes des éléments radioactifs, chacun avec un poids atomique un peu plus bas que son prédécesseur.
Radium perd environ 1% de son activité à 25 ans, se transforme en éléments de poids atomique inférieur, avec du plomb qui est le produit final de la désintégration.
L'unité de mesure de la radioactivité est le becquerel (Bq), égale à une désintégration par seconde. Le curie est une unité non-SI définie comme la quantité de matière radioactive qui a le même taux de désintégration que 1 gramme de radium-226 (3,7 × 10 10 désintégrations par seconde, ou 37 GBq).
métal Radium se maintient à un niveau supérieur la température de ses environs en raison du rayonnement qu'il émet - les particules alpha, particules bêta, et les rayons gamma. Plus précisément, les particules alpha sont produits par la décomposition du radium, alors que les particules bêta et les rayons gamma sont produits par des éléments relativement courte demi-vie plus bas dans la chaîne de désintégration.
Occurrence
Tout le radium en force aujourd'hui est produite par la désintégration d'éléments plus lourds, étant présent dans chaînes de désintégration. En raison de ces demi-vie courte de ses isotopes, le radium ne est pas primordiale, mais trace. Il ne peut pas se produire en grandes quantités à la fois en raison du fait que les isotopes de radium ont demi-vie courte et que les nucléides mères ont très longues. Radium se trouve en très petites quantités dans le minerai d'uranium uraninite et divers autres uranium minéraux , et en quantités encore plus minuscules dans les minéraux de thorium.
Radium-226 est un produit désintégration de l'uranium et se retrouve donc dans tous les uranifère minerais. (One tonne de pechblende donne typiquement d'environ un septième d'une gramme de radium).
Production
Uranium ne avait aucune application à grande échelle dans la fin du 18e siècle et donc pas de grandes mines d'uranium existait. Au début la seule grande source de minerai d'uranium était les argent mines de Joachimsthal (maintenant Jáchymov) dans le Empire autrichien. Le minerai d'uranium est seulement un sous-produit des activités d'extraction. Après l'isolement du radium par Marie et Pierre Curie de minerai d'uranium de Joachimsthal plusieurs scientifiques ont commencé à isoler le radium en petites quantités. Plus tard, les petites entreprises achetées résidus miniers de mines Joachimsthal et ont commencé à isoler le radium. En 1904, le gouvernement autrichien a repris la propriété des mines et a cessé d'exporter le minerai brut. Depuis quelque temps, la disponibilité de radium était faible.
La formation d'un monopole autrichien et la forte envie des autres pays d'avoir accès au radium a conduit à une vaste recherche mondiale pour les minerais d'uranium. Les États-Unis a pris la premier producteur au début des années 1910. Le sables dans carnotite Colorado fournir une partie de l'élément, mais les minerais les plus riches se trouvent dans le Congo et la région de la Grand lac de l'Ours et de la Grand lac des Esclaves du nord-ouest du Canada . Radium peut également être extraite à partir des déchets à partir de les réacteurs nucléaires. Les grands gisements d'uranium contenant du radium sont situés dans la Russie , le Canada (le Territoires du Nord-Ouest), les Etats-Unis ( Nouveau Mexique, Utah et Colorado, par exemple) et l'Australie . Ni des dépôts est exploité pour le radium, mais la teneur en uranium fait minière rentable.
Les quantités produites sont aways relativement faible; par exemple, en 1918, ont été produites 13,6 g de radium dans les États-Unis. En 1954, l'offre mondiale totale de radium purifié se élève à environ 5 livres (2,3 kg).
Histoire
Radium ( latine rayon, rayons) était découvert par Marie Sklodowska-Curie et son mari Pierre le 21 Décembre 1898 à une échantillon uraninite. Tout en étudiant le minéral, les Curie retiré l'uranium de lui et a constaté que le matériel restant était encore radioactive. Ils ont ensuite séparées un mélange radioactifs principalement constitué de composés de baryum qui ont donné une couleur de flamme verte brillante et carmin pourpre raies spectrales qui ne avait jamais été documentés auparavant. Les Curies annoncé leur découverte à la Académie française des sciences le 26 Décembre 1898. La désignation des dates de radium à environ 1 899, du mot radium français, formé en latin moderne de rayon (ray), a appelé à son pouvoir d'émettre de l'énergie sous forme de rayons.
En 1910, le radium a été isolé sous forme d'un pur métal par Curie et André-Louis Debierne par la électrolyse d'une radium pur une solution de chlorure en utilisant un mercure cathode et la distillation dans une atmosphère de l'hydrogène gazeux. La même année, E. Eoler produit radium en chauffant son azoture, Ra (N 3) 2. Nouvel élément de la Curie a été produit industriellement dans le début du 20e siècle par Biraco, une filiale de Union Minière du Haut Katanga (UMHK) dans son Olen usine en Belgique. UMHK offert à Marie Curie son premier gramme de radium. Il donna des noms historiques pour les produits de désintégration du radium, tels que le radium A, B, C, etc., maintenant connu pour être isotopes d'autres éléments.
Le 4 Février 1936, radium E (bismuth-210) est le premier élément radioactif à faire synthétiquement aux États-Unis. Dr John Jacob Livingood, au laboratoire de rayonnement à Université de Californie, Berkeley, bombardait plusieurs éléments avec 5 MeV deutérons. Il a noté que le bismuth irradié émet des électrons rapides avec une demi-vie de 5 jours, qui correspondait le comportement du radium E.
L'unité historique commun de la radioactivité, le Curie, est basée sur la radioactivité de 226 Ra.
Applications historiques
Certains des quelques utilisations pratiques de radium sont dérivées de ses propriétés radioactives. Plus récemment découvert des radio-isotopes, tels que 60 Co et 137 Cs, remplacent le radium, même dans ces utilisations limitées parce que plusieurs de ces isotopes sont des émetteurs plus puissants, plus sûr à manipuler, et disponible sous une forme plus concentrée.
Peinture luminescente
Radium était autrefois utilisé dans peintures auto-lumineux pour les montres, les panneaux nucléaires, les commutateurs d'avions, des horloges, et cadrans. Une montre de type auto-lumineux qui utilise de la peinture de radium contient environ 1 microgramme de radium. Au milieu des années 1920, une poursuite a été déposée contre le États-Unis Radium Corporation par cinq de mourir " Radium Fille "composer peintres qui avait peint à base de radium- peinture lumineuse sur les cadrans de montres et horloges. Les peintres de cadrans régulièrement lécher leurs pinceaux pour leur donner une pointe fine, l'ingestion ainsi radium. Leur exposition au radium a causé des effets graves sur la santé qui comprenait des plaies, l'anémie , et cancer des os. Ce est parce que le radium est traité comme du calcium par l'organisme, et déposé dans les os, où se dégrade de radioactivité osseuse et peut muter les cellules osseuses.
Au cours de l'instance, il a été déterminé que les scientifiques et la direction de l'entreprise avaient pris des précautions considérables pour se protéger contre les effets des rayonnements, mais ne avaient pas jugé bon de protéger leurs employés. Pire, pendant plusieurs années, les entreprises ont tenté de dissimuler les effets et éviter la responsabilité en insistant pour que les filles ont été Radium place souffrent de syphilis. Ce mépris total pour le bien-être des employés a eu un impact significatif sur la formulation de maladie professionnelle droit du travail.
En raison de la poursuite, les effets néfastes de la radioactivité est devenu largement connu, et le radium-peintres de cadrans ont été instruits dans précautions de sécurité adéquates et fournis avec équipement de protection. En particulier, composez peintres plus léché pinceaux pour les façonner (qui a causé une certaine ingestion de sels de radium). Le radium était encore utilisé dans cadrans comme fin des années 1960, mais il n'y avait pas d'autres blessures à composer peintres. Cette souligné que le dommage infligé aux filles Radium aurait pu facilement être évité.
Depuis les années 1960, l'utilisation de peinture au radium a été abandonnée. Dans de nombreux cas cadrans lumineux ont été mises en œuvre avec des matériaux fluorescents non radioactifs excités par la lumière; ces dispositifs brillent dans le noir après l'exposition à la lumière, mais les fondus de préchauffage. Où indéterminée auto-luminosité dans l'obscurité a été nécessaire, plus sûr radioactifs promethium peinture a été initialement utilisée, plus tard remplacé par bouteilles de tritium qui continuent à être utilisés aujourd'hui. émet de tritium rayonnement bêta qui ne peuvent pas pénétrer la peau, plutôt que le rayonnement gamma pénétrant du radium et est considéré comme plus sûr. Elle a une demi-vie de 12 ans.
Horloges, montres et instruments datant de la première moitié du XXe siècle, souvent dans les applications militaires, peuvent avoir été peints avec de la peinture lumineuse radioactifs. Ils sont généralement plus lumineux; cependant, ce ne est pas due à la décroissance radioactive du radium (qui a une demi-vie de 1600 ans), mais à la fluorescence du milieu fluorescent de sulfure de zinc étant porté par le rayonnement du radium. L'apparition d'une couche épaisse de peinture souvent brun-vert ou jaunâtre dans les dispositifs de cette période suggère un risque radioactif. La dose de rayonnement à partir d'un périphérique intacte est relativement faible et généralement pas un risque aigu; mais la peinture est dangereux se il est libéré et inhalé ou ingéré.
L'usage récréatif
Radium était une fois un additif dans des produits tels que le dentifrice, crèmes pour les cheveux, et même des articles alimentaires en raison de ses vertus curatives supposées. Ces produits tombèrent bientôt plus à la mode et ont été interdites par les autorités dans de nombreux pays après qu'il a été découvert qu'ils pourraient avoir des effets néfastes pour la santé. (Voir, par exemple, Radithor ou Types de "l'eau de Radium» ou «Solution Radium standard pour Boire" Revigator.) Spas mettant en vedette l'eau de radium riches sont encore parfois présentées comme bénéfiques, tels que ceux de Misasa, Tottori, Japon . Aux États-Unis, l'irradiation de radium nasale a également administré aux enfants pour prévenir les problèmes de l'oreille moyenne ou une hypertrophie des amygdales de la fin des années 1940 jusqu'au début des années 1970.
L'usage médical
Radium (généralement sous la forme de chlorure de radium) a été utilisé dans la médecine pour produire du gaz radon qui à son tour a été utilisé comme un cancer de traitement; par exemple, plusieurs de ces sources de radon ont été utilisées au Canada dans les années 1920 et 1930. L'isotope 223 Ra (sous le nom commercial Alpharadin) est actuellement à l'étude pour une utilisation dans la médecine comme un cancer traitement de l'os métastases.
Recherche
En 1909, la célèbre Rutherford expérience radium utilisé comme source d'alpha pour sonder la structure atomique de l' or . Cette expérience a conduit au modèle Rutherford de l' atome et a révolutionné le domaine de la physique nucléaire . Lorsqu'il est mélangé avec le béryllium , ce est un source de neutrons. Ce type de source de neutrons étaient depuis longtemps la principale source de neutrons dans la recherche.
Précautions
Radium est hautement radioactif et son produit de désintégration, le radon gaz, est également radioactifs. Depuis le radium est chimiquement similaire au calcium , il a le potentiel de causer beaucoup de tort en remplaçant calcium dans os. L'exposition au radium peut causer le cancer et d'autres troubles, parce radium et le radon de son produit de désintégration émettent des particules alpha sur leur décadence, qui tuent et cellules muter. Au moment de la Projet Manhattan en 1944, la «dose de tolérance» pour les travailleurs a été fixé à 0,1 microgramme de radium ingéré.
Certains des effets biologiques de radium étaient apparente dès le début. Le premier cas de soi-disant «radium dermatite" a été signalé en 1900, seulement deux années après la découverte de l'élément. Le physicien français Antoine Becquerel effectué une petite ampoule de radium dans la poche de son gilet pendant 6 heures et a indiqué que sa peau est devenue ulcérée. Marie Curie a expérimenté avec un échantillon minuscule qu'elle gardait en contact avec sa peau pendant 10 heures, et a noté que l'ulcère est apparu quelques jours plus tard. Manipulation du radium a été blâmé pour la mort de Curie (à l'âge de 66) en raison de l'anémie aplasique. Radium stockée doit être ventilé pour éviter l'accumulation de radon. L'énergie émise par la désintégration du radium ionise également des gaz, brouillards émulsions photographiques, et produit de nombreux autres effets néfastes.
