Radijum

Uredi veze
S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Radijum
Opšta svojstva
Ime, simbolradijum, Ra
Izgledsrebrnasto beo metalan
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
Ba
↑
Ra
↓
(Ubn)
francijum ← radijum → aktinijum ‍
Atomski broj (Z)88
Grupa, periodagrupa 2 (zemnoalkalni metali), perioda 7
Bloks-blok
Kategorija  zemnoalkalni metal
Rel. at. masa (Ar)226,0254103(25)[1]
Maseni broj226 (najstabilniji izotop)
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 32, 18, 8, 2
Fizička svojstva
Tačka topljenja973 K ​(700 °‍C, ​1292 °F) (osporeno)
Tačka ključanja2010 K ​(1737 °‍C, ​3159 °F)
Gustina pri s.t.5,5 g/cm3
Toplota fuzije8,5 kJ/mol
Toplota isparavanja113 kJ/mol
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 819 906 1037
P (Pa) 103 104 105
na T (K) 1209 1446 1799
Atomska svojstva
Elektronegativnost0,9
Energije jonizacije1: 509,3 kJ/mol
2: 979,0 kJ/mol
Kovalentni radijus221±2 pm
Valsov radijus283 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura ​unutrašnjecentr. kubična (BCC)
Unutrašnjecentr. kubična (BCC) kristalna struktura za radijum
Topl. vodljivost18,6 W/(m·K)
Električna otpornost1 µΩ·m (na 20 °‍C)
Magnetni rasporednemagnetan
CAS broj7440-14-4
Istorija
OtkrićePjer i Marija Kiri (1898)
Prva izolacijaMarija Kiri (1910)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
223Ra tragovi 11,43 d α 219Rn
224Ra tragovi 3,6319 d α 220Rn
225Ra tragovi 14,9 d β− 225Ac
226Ra tragovi 1600 y α 222Rn
228Ra tragovi 5,75 y β− 228Ac
reference • Vikipodaci

Radijum (Ra, lat. radium), zemnoalkalni je metal iz IIA grupe sa atomskim brojem 88.[2][3] Ime potiče od latinske reči radius koja označava prečnik. Radijum ima 25 izotopa čije se atomske mase nalaze između 213-230. Svi njegovi izotopi su nestabilni. Najstabilniji izotop je 226, koji ima vreme polu raspada 1600 godina. Pri raspadanju radijuma, javlja se snažna jonizirajuća radijumacija koja može pobuditi fluorescentne hemikalije i uzrokovati radioluminiscenciju. Radijum su otkrili Pjer Kiri u Marija Kiri u Parizu 1898. godine. Zastupljen je u zemljinoj kori u količini od 6x10−7 ppm (engl. parts per million).

Najvažnija jedinjenja radijuma su soli Ra2+ koje su se koristile za proizvodnju nekih vrsta farbi. Radijum se više ne koristi zbog toga što je radioaktivan. Radijum nema nikakav biološki značaj. Prisutan je u ljudskim kostima u količini od 2x10−9 ppm. U čistom obliku on je srebrnast, blistav metal. Ima jake radioaktivne osobine. Njegove hemijske osobine su slične magnezijumu. Vrlo sporo reaguje sa kiseonikom gradeći oksid RaO i dosta brzo sa vodom gradeći hidroksid Ra(OH)2. Čisti elementarni radijum se vrlo lahko veže sa azotom (češće nego s kiseonikom) kada se izloži vazduhu, gradeći crni površinski sloj radijum-nitrida (Ra3N2).

Radijum se u prirodi javlja među rudama uranijuma, u obliku oksida RaO i hidroksida Ra(OH)2, te (u mnogo manjoj mjeri) rudama torijuma u tragovima, približno sedminu grama po toni uraninita. Danas radijum nema nikakve komercijalne upotrebe osim one u nuklearnoj medicini. Ranije, koristio se kao radioaktivni izvor u radioluminiscentnim uređajima, a zbog svojih navodnih lekovitih osobina koristili su ga nadrilekari za lečenje svojih pacijenata. Danas takve upotrebe radijuma su zabranjene i ne sprovode se, jer je svest o otrovnosti radijuma mnogo veća, a za radioluminiscentne uređaje koriste se manje opasni izotopi.

Istorija[uredi | uredi izvor]

Marija i Pjer Kiri izvode eksperimente sa radijumom, crtež Andra Kastenja

Radijum su otkrili Marija Kiri i njen muž Pjer Kiri 21. decembra 1898. u uzorku minerala uraninita. Dok su ranije proučavali ovaj mineral, Kirijevi su iz njega prvo izdvojili uranijum, te otkrili da je preostali materijal i dalje veoma radioaktivan. Zatim su iz uraninita u julu 1898. izdvojili element dosta sličan bizmutu, a kasnije se ispostavilo da se radilo o polonijumu. Međutim, i nakon izdvajanja ovih elemenata, radioaktivna mešavina se sastojala iz dve komponente: jedinjenja barijuma, koji su davali živopisnu zelenu boju plamenu, te nepoznatih radioaktivnih jedinjenja koja su davala karmin spektralne linije koje nikad ranije nisu dokumentovane. Bračni par Kiri je zapazio da su radioaktivna jedinjenja dosta slična jedinjenjima barijuma, uz razliku da su bila još slabije rastvorljiva od njih. Ta osobine je bila korisne za Kirijeve pri razdvajanju radioaktivnih jedinjenja, i da tako otkriju novi element. Svoje otkriće objavili su u Francuskoj akademiji nauka 26. decembra 1898.[4][5]

Ime za radijum potiče iz 1899. a izvedeno je iz francuske reči radium, nastale iz modernog latinskog radius (zrak, snop). Povod ovom nazivu bila je osobina radijuma da emituje energiju u obliku „snopova” (da „zrači”).[5][6][7]

Radijum u obliku čistog metala izolovali su 1910. Marija Kiri i Andre-Lui Debern pomoću elektrolize rastvora čistog radijum-hlorida (RaCl2) koristeći živinu katodu, te dobivši tako radijum-živa amalgam. Kada se taj amalgam zagrejava u atmosferi gasovitog vodonika, iz njega se otpušta živa a preostaje čisti metalni radijum.[8] Iste godine, E. Iole je izolovao radijum pomoću toplotno raspadanja njegovog azida, Ra(N3)2.[9] Metalni radijum je prvi put proizveden u industrijskom obimu početkom 20. veka u firmi Birako, podružnici kompanije UMHK, u njenom postrojenju u belgijskom gradu Olenu.[10] Istorijska merna jedinica za radioaktivnost, kiri, bila je zasnovana na radioaktivnosti izotopa radijuma 226Ra.[11]

Osobine[uredi | uredi izvor]

Radijum je najteži poznati zemnoalkalni metal i do danas je jedini radioaktivni član ove grupe hemijskih elemenata. Njegove fizičke i hemijske osobine u mnogim aspektima nalikuju njegovom lakšem kongeneru barijumu.

Fizičke[uredi | uredi izvor]

Čisti radijum je volatilan (isparljiv) srebreno-beli metal, iako njegovi lakši kongeneri kalcijum, stroncijum i barijum imaju neznatno žute nijanse.[12] Njegova boja vrlo brzo nestaje ako se izloži delovanjem vazduha, jer nastaje crni sloj radijum nitrida (Ra3N2).[13] Smatra se da njegova tačka topljenja iznosi 700 °C ili 960 °C,[14][15][a] a tačka ključanja 1737 °C. Obe ove vrednosti su neznatno niže od nego kod barijuma, što potvrđuje periodne trendove duž elemenata II grupe.[16] Poput barijuma i alkalnih metala, radijum se kristalizuje u prostorno-centriranom kubnom kristalnom sistemu pri standardnom pritisku i temperaturi: dužina veze radijum-radijum iznosi 514,8 pm.[17] Gustina radijuma iznosi 5,5 g/cm3, što je više od barijuma, što opet potvrđuje periodne trendove. Odnos gustine radijuma i barijuma uporediv je s odnosom atomskih masa između ova dva elementa,[18] zbog sličnih kristalnih struktura tih elemenata.[18][19]

Hemijske[uredi | uredi izvor]

Radijum, poput barijuma, je izuzetno reaktivan metal i uvek se javlja u oksidacionom stanju +2.[13] Radijum gradi bezbojne katjone Ra2+ u vodenim rastvorima, koji se ponašaju izrazito bazno i ne grade lako komplekse.[13] Stoga su većina jedinjenja radijuma jednostavna jonska jedinjenja,[13] mada se očekuje da u vezama učestvuju i 6s i 6p elektroni (pored valentnih 7s elektrona) zbog relativističkih efekata te bi pojačalo kovalentni karakter jedinjenja radijuma poput RaF2 i RaAt2.[20] Iz tog razloga, standardni potencijal elektroda za polovinu reakcije Ra2+ (t) + 2e− → Ra (č) iznosi −2,916 V, što je čak neznatno niže od vrednosti za barijum (−2,92 V), dok se vrednosti od lakših prema težim elementima u grupi postepeno povećava (Ca: −2,84 V; Sr: −2,89 V; Ba: −2,92 V).[12] Vrednosti za barijum i radijum su gotovo identične kao i kod težih alkalnih metala kalijuma, rubidijuma i cezijuma.[12]

Izotopi[uredi | uredi izvor]

Lanac raspadanja 238U, iskonskog preteče 226Ra

Radijum ima 33 poznata izotopa čiji maseni brojevi se kreću od 202 do 234. Svi njegovi izotopi su radioaktivni.[21] Četiri njegova izotopa prirodno se javljaju u raspadnom nizu (lancu) primordijalnih izotopa torijuma-232, uranijuma-235 i uranijuma-238: 223Ra (poluvreme raspada 11,4 dana), 224Ra (3,64 dana), 226Ra (1.600 godina) i 228Ra (5,75 godina) (223Ra od uranijuma-235, 226Ra od uranijuma-238, a ostala dva od torijuma-232). Međutim, svi ovi izotopi imaju vremena poluraspada isuviše kratka da bi bili primordijalni radionuklidi te u prirodi postoje samo iz ovih raspadnih nizova.[9] Zajedno sa veštačkim izotopom 225Ra (vreme poluraspada: 15 dana), ovih pet izotopa su najstabilniji izotopi ovog elementa.[9] Svi ostali do danas otkriveni izotopi imaju vremena poluraspada kraća od dva sata, a kod većine njih kraća su od jedne minute.[21] Poznato je najmanje 12 nuklearnih izomera. Među njima, najstabilniji je radijum-205m, čije vreme poluraspada iznosi između 130 i 230 milisekundi, a što je i dalje kraće od 24 izotopa u osnovnim stanjima.[21] Tokom istorije proučavanja pojave radioaktivnosti, različitim prirodnim izotopima radijuma davana su različita imena. Prema tom obrascu, izotop 223Ra je dobio ime aktinijum X (AcX), 224Ra torijum X (ThX), 226Ra radijum (Ra), a 228Ra mezotorijum 1 (MsTh1).[9] Tek nakon što su naučnici došli do zaključka da su svi oni izotopi radijuma, većina naziva je izašla iz upotrebe, a pojam „radijum” se počeo odnositi na sve izotope, a ne samo na 226Ra.[9] Neki od proizvoda raspada radijuma-226 dobili su istorijska imena, uključujući i ime „radijum”, počev od radijuma A do radijuma G.[9]

Izotop 226Ra je najstabilniji izotop radijuma i poslednji je izotop u (4n + 2) nizu raspada uranijuma-238, sa vremenom poluraspada od preko 1.000 godina, i predstavlja gotovo sad prirodni radijum. Direktni proizvod raspada ovog izotopa je gusti radioaktivni plemeniti gas radon, koji zapravo predstavlja najveću opasnost od radijuma u okolini.[22] On je približno 2,7 miliona puta više radioaktivan od iste molarne količine prirodnog uranijuma (odnosno prirodnog uranijuma-238), zbog svog proporcionalno kraćeg životnog veka.[23][24]

Uzorak metalnog radijuma održava svoju temperaturu na višem nivou od okoline, zbog radijumacije, emitirajući alfa- i beta-čestice te gama-zrake. Preciznije, prirodni radijum (od čega je najviše izotopa 226Ra) emituje pretežno alfa-čestice, ali u drugim fazama tokom njegovog lanca raspadanja (bilo uranijumov ili radijumov niz) emituje alfa- ili beta-čestice, a gotovo sve emisije čestica praćene su gama-zracima.[25]

Uzorak metala radijuma održava se na višoj temperaturi od svoje okoline zbog zračenja koje emituje - alfa čestice, beta čestice i gama zraci. Preciznije, prirodni radijum (koji je uglavnom 226Ra) emituje uglavnom alfa čestice, ali drugi koraci u njegovom lancu raspadanja (serija uranijuma ili radijuma) emituju alfa ili beta čestice, i gotovo sve emisije čestica praćene su gama zracima.[26]

Godine 2013, otkriveno je da je jezgro radijuma-224 kruškolikog oblika.[27] Ovo je bilo prvo otkriće asimetričnog jezgra.

Napomene[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Obe vrednosti se javljaju u naučnim izvorima, ali ne postoji potpuno slaganje među naučnicima koja je stvarna tačka topljenja radijuma.

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  3. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  4. ^ Curie, Pierre; Curie, Marie; Bémont, Gustave (1898). „Sur une nouvelle substance fortement radio-active, contenue dans la pechblende”. Comptes Rendus. 127: 1215—1217. Arhivirano iz originala 06. 08. 2009. g. Pristupljeno 1. 8. 2009. 
  5. ^ a b Weeks Mary Elvira (1933). „The discovery of the elements. XIX. The radioactive elements”. Journal of Chemical Education. 10 (2): 79. Bibcode:1933JChEd..10...79W. doi:10.1021/ed010p79. 
  6. ^ Ball, David W. (1985). „Elemental etymology: What's in a name?” (PDF). Journal of Chemical Education. 62: 787—788. doi:10.1021/ed062p787. Arhivirano iz originala (PDF) 15. 10. 2014. g. Pristupljeno 3. 3. 2017. 
  7. ^ Carvalho Fernando P. (2011). „Marie Curie and the Discovery of Radium”: 3—13. doi:10.1007/978-3-642-22122-4_1. 
  8. ^ Curie, Marie; Debierne, André (1910). „Sur le radium métallique" (O metalnom radiju)”. Comptes Rendus (na jeziku: francuski). 151: 523—525. Pristupljeno 1. 8. 2009. 
  9. ^ a b v g d đ Kirby 1964, str. 3.
  10. ^ Ronneau, C.; Bitchaeva, O. (1997). Biotechnology for waste management and site restoration: Technological, educational, business, political aspects. Odjel naučnih poslova, NATO. str. 206. ISBN 978-0-7923-4769-9. 
  11. ^ Frame, Paul W. „How the Curie Came to Be”. Pristupljeno 30. 4. 2008. 
  12. ^ a b v N. N. Greenwood; A. Earnshaw (1988). Chemie der Elemente (1 izd.). Weinheim: VCH. str. 112—136. ISBN 3-527-26169-9. 
  13. ^ a b v g Kirby 1964, str. 4.
  14. ^ Arthur Charles Wahl, Norman Andrew Bonner: Radioactivity Applied to Chemistry, J. Wiley, Chapman and Hall, 1951, str 211.
  15. ^ Proceedings of the sixth International Conference on Radioactive Waste Management and Environmental Remediation. Američko društvo inženjera mehanike (American Society of Mechanical Engineers). 1997. str. 104. ISBN 978-0791812426. 
  16. ^ Lide D. R. (2004). CRC Handbook of Chemistry and Physics (84. izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 978-0-8493-0484-2. 
  17. ^ Weigel F.; Trinkl A. (1968). „Zur Kristallchemie des Radiums”. Radiochim. Acta. 10: 78. doi:10.1524/ract.1968.10.12.78. 
  18. ^ a b Young, David A. (1991). „Radium”. Phase Diagrams of the Elements. University of California Press. str. 85. ISBN 0-520-91148-2. 
  19. ^ "Crystal Structures of the Chemical Elements at 1 bar", uni-bielefeld.de.
  20. ^ Thayer John S. (2010). „Relativistic Effects and the Chemistry of the Heavier Main Group Elements”: 81. doi:10.1007/978-1-4020-9975-5_2. 
  21. ^ a b v G. Audi; A. H. Wapstra; C. Thibault; J. Blachot; O. Bersillon (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties” (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3—128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Arhivirano iz originala (PDF) 20. 7. 2011. g. Pristupljeno 23. 2. 2017. 
  22. ^ Radium: Radiation Protection, US EPA
  23. ^ Soddy Frederick (25. 8. 2004). The Interpretation of Radium. str. 139—. ISBN 978-0-486-43877-1. 
  24. ^ Malley Marjorie C (2011). Radioactivity. Oxford University Press. str. 115—. ISBN 978-0-19-983178-4. 
  25. ^ Strutt R. J (7. 9. 2004). The Becquerel Rays and the Properties of Radium. str. 133—. ISBN 978-0-486-43875-7. 
  26. ^ Strutt, R. J. (7. 9. 2004). The Becquerel Rays and the Properties of Radium. str. 133—. ISBN 978-0-486-43875-7. Arhivirano iz originala 5. 9. 2015. g. Pristupljeno 27. 6. 2015. 
  27. ^ „First observations of short-lived pear-shaped atomic nuclei – CERN”. home.cern. Arhivirano iz originala 12. 6. 2018. g. Pristupljeno 8. 6. 2018. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Radijum na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Радијум&oldid=27548676”