Radium

Ba ↑ Ra Francium ← Radium → Aktinium   [Rn] 7s2 226 Ra 88                                                                                                                                                                                                                                           ↓Periodická tabulka prvků↓
Obecné
Název (lat.), značka, číslo	Radium (Radium), Ra , 88
Registrační číslo CAS	7440-14-4
Umístění v PSP	2 skupina, 7. perioda, blok s
Char. skupina	Kovy alkalických zemin
Hmotnostní zlomek v zem. kůře	12×10-7 ppm
Konc. v mořské vodě	{{{koncentrace v mořské vodě}}} mg/l
Počet přírodních izotopů	1
Vzhled	stříbrobílý kov
[[Soubor:{{{spektrum}}}|255px|Emisní spektrum]]
Atomové vlastnosti
Rel. at. hmotnost	(226,025 4)
Atomový poloměr	pm
Kovalentní poloměr	235 pm
van der Waalsův poloměr	283 pm
Elektronová konfigurace	[Rn] 7s2
Elektronů v hladinách	2, 8, 18, 32, 18, 8, 2
Oxidační číslo	II
Fyzikální vlastnosti
Skupenství	pevné
Krystalová struktura	krychlová
Hustota	přibližně 5,0 g/cm3
Kritická hustota	{{{kritická hustota}}} g cm−3
Tvrdost	{{{tvrdost}}} (Mohsova stupnice)
Magnetické chování	{{{magnetické chování}}}
Měrná magnetická susceptibilita	{{{magnetická susceptibilita}}}
Teplota tání	960 °C (1 233 K)
Teplota varu	přibližně 1 400 °C (1 673 K)
Kritická teplota	{{{kritická teplota c}}} °C ({{{kritická teplota k}}} K)
Teplota trojného bodu	{{{teplota trojného bodu c}}} °C ({{{teplota trojného bodu k}}} K)
Teplota přechodu do supravodivého stavu	{{{teplota supravodivosti}}}
Teplota změny krystalové modifikace	{{{teplota změny modifikace}}}
Tlak trojného bodu	{{{tlak trojného bodu}}} kPa
Kritický tlak	{{{kritický tlak}}} kPa
Molární objem	41,09 · 10−6 m3/mol
Dynamický viskozitní koeficient	{{{dynamický viskozitní koef.}}}
Kinematický viskozitní koeficient	{{{kinematický viskozitní koef.}}}
Tlak nasycené páry	{{{tlak nasycené páry}}}
Rychlost zvuku	{{{rychlost zvuku}}} m/s
Index lomu	{{{index lomu}}}
Relativní permitivita	{{{relativní permitivita}}}
Elektrická vodivost	{{{elektrická vodivost}}} S·m−1
Měrný elektrický odpor	1 µΩ×m
Teplotní součinitel el. odporu	{{{součinitel elektrického odporu}}}
Tepelná vodivost	18,6 W·m−1·K−1
Povrchové napětí	{{{povrchové napětí}}}
Termodynamické vlastnosti
Skupenské teplo tání	{{{skup. teplo tání}}}
Specifické teplo tání	42,6 J/g
Skupenské teplo varu	{{{skup. teplo varu}}}
Specifické teplo varu	648 J/g
Molární atomizační entalpie	159 kJ/mol
Entalpie fázové přeměny modifikace	{{{entalpie fázové přeměny modifikace}}}
absolutní entropie	71 J K-1 mol-1
Měrná tepelná kapacita	0,120 J K-1 g-1
Molární tepelná kapacita	{{{molární tepelná kapacita}}}
Spalné teplo na m³	{{{spalné teplo na m3}}}
Spalné teplo na kg	{{{spalné teplo na kg}}}
Různé
Van der Waalsovy konstanty	{{{van der Waalsovy konstanty}}}
Teplotní součinitel délkové roztažnosti	{{{součinitel délkové roztažnosti}}}
Redoxní potenciál	(Ra2+ → Ra0) -2,916 V
Elektronegativita	0,89 (Paulingova stupnice)
Ionizační energie	první 5,279 eV druhá 10,147 eV
Iontový poloměr	(Ra2+) 143 pm
Bezpečnost
R-věty	{{{R-věty}}}
S-věty	{{{S-věty}}}
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP.

Radium (chemická značka Ra, latinsky Radium) je 6. z řady kovů alkalických zemin, silně radioaktivní prvek, vznikající v rozpadové řadě uranu a thoria.

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti

Autunit – ruda uranu a radia

Mimořádně silný radioaktivní zářič, který vzniká jako produkt thoriové i uranové rozpadové řady a dále se radioaktivně přeměňuje. Jednotlivé izotopy radia vyzařují všechny druhy radioaktivního záření – paprsky alfa, beta i gama.

V čistém stavu je radium bílý, těžký, velmi reaktivní kov, který se velmi podobá vlastnostem alkalických kovů. Je nejreaktivnější z kovů alkalických zemin a reaktivitou se velmi podobá alkalickým kovům. Radium ve tmě poskytuje modré luminiscenční světlo. Jeho reaktivita je natolik vysoká, že může být dlouhodobě uchováváno pouze pod vrstvou alifatických uhlovodíků (jako petrolej, nafta) s nimiž nereaguje. Soli radia barví plamen sytě červeně.

Radium je velmi reaktivní a v přírodě vytváří pouze radnaté sloučeniny Ra²⁺. Radium reaguje za pokojové teploty s vodou i kyslíkem. Na vzduchu černá (patrně tvorbou nitridu) a zároveň se pokrývá vrstvou oxidu a peroxidu, radium je na vzduchu schopno samovolného vznícení. Je mírně reaktivnější než baryum. Při zahřátí se snadno slučuje s dusíkem na nitrid radnatý Ra₃N₂ a s vodíkem na hydrid radnatý RaH₂ a i s velkým množstvím prvků tvoří za vyšších teplot sloučeniny, které ale díky vysoké radioaktivitě radia nemají téměř žádný význam.

Historický vývoj

Jáchymovský smolinec

Radium bylo objeveno roku 1898 Marií Curie-Skłodowskou, jejím manželem Pierem a Gustavem Bémontem v jáchymovském smolinci UO₂, který byl v té době pouze odpad při těžbě galenitu PbS. Z této rudy se jim podařilo po mnohaletém úsilí izolovat chlorid radnatý RaCl₂. Na izolaci 1 gramu chloridu radnatého spotřebovali 10 tun (10 000 000 gramů) smolince.

Objev byl založen na pozorování, že radioaktivní záření je úměrná obsahu uranu v rudě. Maria Curie-Skłodowska zjistila, že existují i nerosty, ve kterých je radioaktivní záření silnější, než by odpovídalo množství záření uranu. Z tohoto úsudku dospěla k závěru, že musí existovat i další složky uranových rud, které mají silnější záření než samotný uran. Z uranových rud izolovala v roce 1910 přes amalgám nepatrné množství čistého polonia a o něco později ve stejném roce i radium spolu s Andre Debiernem. Radium dostalo název z latinského radius – paprsek.

Maria Curie-Skłodowska kvůli dlouhodobému styku s radioaktivními prvky (zejména s radiem) zemřela na anemii v roce 1934.

Výskyt v přírodě

Karnotit - ruda uranu a radia

Protože všechny izotopy radia podléhají poměrně rychle dalšímu radioaktivnímu rozpadu, je obsah radia v přírodě velmi nízký. Všechny lokality s vyšším obsahem radia jsou přitom spojeny se zvýšeným výskytem uranu a thoria. V těchto rudách se radium vyskytuje v téměř neměnném poměru radia: uranu 1 : 3 000 000. Obsah radia odpovídá 10^-6 ppm (parts per milion = počet částic na 1 milion částic).

Kromě oblasti Jáchymova jsou známé lokality se zvýšeným obsahem radia např. v Coloradu (karnotitové písky), v africkém Kongu a v oblasti Velkých jezer v Kanadě.

Hlavní minerál uranu – uraninit UO₂ – obsahuje průměrně v 1 tuně 0,17 g radia. K dalším méně významným minerálům uranu a radia patří karnotit K₂(UO₂)₂(VO₄)₂·3H₂O, autunit Ca(UO₂)₂(PO₄)₂·10-12H₂O.

Izotopy radia a radonu

V současné době je známo 25 izotopů radia, všechny jsou nestabilní a podléhají další radioaktivní přeměně. Nejvýznamnějšími jsou izotopy ²²⁶Ra s poločasem rozpadu 1602 let a ²²⁸Ra s poločasem 6,7 roku.

Při své radioaktivní přeměně vyzařují atomy radia intenzivní alfa, beta i gama záření, navíc je však značná část z nich prekurzory dalšího nebezpečného prvku – radonu. Tento plynný prvek se pak může z místa svého vzniku šířit vzduchem a při dlouhodobém styku zvyšuje riziko vzniku plicní rakoviny u exponovaných osob. Proto je nutno při stavbě obytných budov v oblastech se zvýšeným výskytem uranu a thoria v geologickém podloží dobře izolovat základy stavby a zamezit tak možnému pronikání podzemního radonu do budovy.

Příprava, využití a rizika

Elementární radium lze připravit elektrolytickým rozkladem chloridu radnatého. Průmyslově se vyrobí několik gramů radia ročně, což stačí pokrýt celosvětovou potřebu. Produkce sloučenin radia je pravděpodobně 100 gramů za rok.^[zdroj?] Hlavními dodavateli rud s obsahem radia jsou Belgie, Kanada, Česká republika a Rusko.

V dřívějších dobách se při radioterapeutické léčbě rakovinných nádorů vpravovala do nádoru malá množství solí radia obvykle v podobě uzavřených zářičů tvaru jehly. Protože je známo, že rakovinné buňky jsou přednostně likvidovány radioaktivním zářením, vedl tento postup k zahubení většiny rakovinou napadených buněk ve svém okolí. V současné době se pro tuto léčbu používá spíše uměle připravených radioizotopů jako ⁶⁰Co a ¹³⁷Cs.

Je znám otřesný případ smrtelného rakovinného onemocnění stovek žen, které pracovaly v továrně vyrábějící náramkové hodinky. Na ciferníky těchto hodinek se tenkým štětcem nanášelo barvivo s obsahem radia, které pak ve tmě světélkovalo (luminiscence). Dělnice občas olízly špičku štětce, aby ji udržely dokonale ostrou. Mnoho z nich v následujících letech zemřelo na rakovinu hrtanu, štítné žlázy a nádory v ústní dutině.

Sloučeniny

Všechny sloučeniny radia se velmi podobají sloučeninám barya. Pouze nerozpustné soli radia jsou o něco rozpustnější než barnaté a všechny soli radia jsou silně radioaktivní.

• Oxid radnatý RaO
• Hydroxid radnatý Ra(OH)₂
• Fluorid radnatý RaF₂
• Chlorid radnatý RaCl₂
• Bromid radnatý RaBr₂
• Jodid radnatý RaI₂
• Nitrid radnatý Ra₃N₂
• Dusičnan radnatý Ra(NO₃)₂
• Uhličitan radnatý RaCO₃
• Síran radnatý RaSO₄

Cena radia

Lékařské využívání v první polovině 20. století vedlo k obrovskému růstu cen radia. Produkce pouhých 2 g ročně stačila před 1. světovou válkou k prosperitě uranových dolů v Jáchymově. Po nálezu kargonitu v Utahu se světová výroba zvýšila na 10 g. V roce 1921 věnovaly americké ženy Marii Curie 1 g radia v ceně 250 000 dolarů. V roce 1922 byla nalezena ložiska v Kongu a výroba stoupla během tří let na 25 g. V roce 1929 už klesla cena radia na 50 000 dolarů. Objev ložisek uranu v roce 1930 v Kanadě pak stlačil cenu několikanásobně níže. Dnes není radium prakticky užíváno a o jeho případné ceně lze tedy jen spekulovat.

Literatura

• Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
• Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
• Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
• N. N. Greenwood – A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9
• VOHLÍDAL, Jiří; ŠTULÍK, Karel; JULÁK, Alois. Chemické a analytické tabulky. 1. vyd. Praha : Grada Publishing, 1999. ISBN 80-7169-855-5.  

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu radium ve Wikimedia Commons
• Slovníkové heslo radium ve Wikislovníku
• Aféra Radium girls - volně dostupný článek ve VTM Science