Радијум (Ra,лат.radium),земноалкални јеметал из IIA групе саатомским бројем 88.[2][3] Име потиче од латинске речиradius која означава пречник. Радијум има 25 изотопа чије се атомске масе налазе између 213-230. Сви његови изотопи су нестабилни. Најстабилнији изотоп је 226, који има време полу распада 1600 година. При распадању радијума, јавља се снажна јонизирајућа радијумација која може побудитифлуоресцентне хемикалије и узроковатирадиолуминисценцију. Радијум су открилиПјер Кири уМарија Кири у Паризу 1898. године. Заступљен је у земљиној кори у количини од 6x10−7 ppm (енгл.parts per million).
Најважнија једињења радијума су соли Ra2+ које су се користиле за производњу неких врста фарби. Радијум се више не користи због тога што је радиоактиван. Радијум нема никакав биолошки значај. Присутан је у људскимкостима у количини од 2x10−9 ppm. У чистом облику он је сребрнаст, блистав метал. Има јакерадиоактивне особине. Његове хемијске особине су сличнемагнезијуму. Врло споро реагује сакисеоником градећи оксид RaO и доста брзо са водом градећи хидроксид Ra(OH)2. Чисти елементарни радијум се врло лахко веже саазотом (чешће него с кисеоником) када се изложи ваздуху, градећи црни површински слој радијум-нитрида (Ra3N2).
Радијум се у природи јавља међу рудамауранијума, у обликуоксида RaO ихидроксида Ra(OH)2, те (у много мањој мјери) рудаматоријума у траговима, приближно седмину грама по тониуранинита. Данас радијум нема никакве комерцијалне употребе осим оне унуклеарној медицини. Раније, користио се као радиоактивни извор у радиолуминисцентним уређајима, а због својих наводних лековитих особина користили су га надрилекари за лечење својих пацијената. Данас такве употребе радијума су забрањене и не спроводе се, јер је свест о отровности радијума много већа, а за радиолуминисцентне уређаје користе се мање опасни изотопи.
Марија и Пјер Кири изводе експерименте са радијумом, цртежАндра Кастења
Радијум суоткрилиМарија Кири и њен мужПјер Кири 21. децембра 1898. у узорку минералауранинита. Док су раније проучавали овај минерал, Киријеви су из њега прво издвојили уранијум, те открили да је преостали материјал и даље веома радиоактиван. Затим су из уранинита у јулу 1898. издвојили елемент доста сличанбизмуту, а касније се испоставило да се радило ополонијуму. Међутим, и након издвајања ових елемената, радиоактивна мешавина се састојала из две компоненте: једињењабаријума, који су давали живописну зелену боју пламену, те непознатих радиоактивних једињења која су давалакармин спектралне линије које никад раније нису документоване. Брачни пар Кири је запазио да су радиоактивна једињења доста слична једињењима баријума, уз разлику да су била још слабије растворљива од њих. Та особине је била корисне за Киријеве при раздвајању радиоактивних једињења, и да тако открију нови елемент. Своје откриће објавили су уФранцуској академији наука 26. децембра 1898.[4][5]
Име за радијум потиче из 1899. а изведено је из француске речиradium, настале из модерног латинскогradius (зрак, сноп). Повод овом називу била је особина радијума да емитује енергију у облику „снопова” (да „зрачи”).[5][6][7]
Радијум у облику чистог метала изоловали су 1910. Марија Кири иАндре-Луи Деберн помоћуелектролизе раствора чистог радијум-хлорида (RaCl2) користећиживину катоду, те добивши тако радијум-живаамалгам. Када се тај амалгам загрејава у атмосфери гасовитогводоника, из њега се отпушта жива а преостаје чисти метални радијум.[8] Исте године, Е. Иоле је изоловао радијум помоћу топлотно распадања његовог азида, Ra(N3)2.[9] Метални радијум је први пут произведен у индустријском обиму почетком 20. века у фирмиБирако, подружници компанијеUMHK, у њеном постројењу убелгијском градуОлену.[10] Историјска мерна јединица зарадиоактивност, кири, била је заснована на радиоактивности изотопа радијума226Ra.[11]
Радијум је најтежи познати земноалкални метал и до данас је јединирадиоактивни члан ове групе хемијских елемената. Његове физичке и хемијске особине у многим аспектима наликују његовом лакшемконгенерубаријуму.
Чисти радијум је волатилан (испарљив) сребрено-бели метал, иако његови лакши конгенерикалцијум,стронцијум ибаријум имају незнатно жуте нијансе.[12] Његова боја врло брзо нестаје ако се изложи деловањемваздуха, јер настаје црни слојрадијум нитрида (Ra3N2).[13] Сматра се да његоватачка топљења износi 700 °C или 960 °C,[14][15][а] атачка кључања 1737 °C. Обе ове вредности су незнатно ниже од него код баријума, што потврђује периодне трендове дуж елемената II групе.[16] Попут баријума и алкалних метала, радијум се кристализује у просторно-центрираном кубном кристалном систему при стандардном притиску и температури: дужина везе радијум-радијум износи 514,8 pm.[17] Густина радијума износи 5,5 g/cm3, што је више од баријума, што опет потврђује периодне трендове. Однос густине радијума и баријума упоредив је с односом атомских маса између ова два елемента,[18] због сличних кристалних структура тих елемената.[18][19]
Радијум, попут баријума, је изузетно реактиван метал и увек се јавља уоксидационом стању +2.[13] Радијум гради безбојне катјоне Ra2+ у воденим растворима, који се понашају изразитобазно и не граде лако комплексе.[13] Стога су већина једињења радијума једноставнајонска једињења,[13] мада се очекује да у везама учествују и 6s и 6p електрони (поред валентних 7s електрона) због релативистичких ефеката те би појачалоковалентни карактер једињења радијума попут RaF2 и RaAt2.[20] Из тог разлога, стандардни потенцијал електрода за половину реакције Ra2+ (t) + 2e− → Ra (č) iznosi −2,916V, што је чак незнатно ниже од вредности за баријум (−2,92 V), док се вредности од лакших према тежим елементима у групи постепено повећава (Ca: −2,84 V; Sr: −2,89 V; Ba: −2,92 V).[12] Вредности за баријум и радијум су готово идентичне као и код тежих алкалних металакалијума,рубидијума ицезијума.[12]
Радијум има 33 позната изотопа чијимасени бројеви се крећу од 202 до 234. Сви његови изотопи сурадиоактивни.[21] Четири његова изотопа природно се јављају у распадном низу (ланцу) примордијалних изотопаторијума-232,уранијума-235 иуранијума-238:223Ra (полувреме распада 11,4 дана),224Ra (3,64 дана),226Ra (1.600 година) и228Ra (5,75 година) (223Ra од уранијума-235,226Ra од уранијума-238, а остала два од торијума-232). Међутим, сви ови изотопи имају времена полураспада исувише кратка да би били примордијални радионуклиди те у природи постоје само из ових распадних низова.[9] Заједно са вештачким изотопом225Ra (време полураспада: 15 дана), ових пет изотопа су најстабилнији изотопи овог елемента.[9] Сви остали до данас откривени изотопи имају времена полураспада краћа од два сата, а код већине њих краћа су од једне минуте.[21] Познато је најмање 12нуклеарних изомера. Међу њима, најстабилнији је радијум-205m, чије време полураспада износи између 130 и 230 милисекунди, а што је и даље краће од 24 изотопа у основним стањима.[21] Током историје проучавања појаве радиоактивности, различитим природним изотопима радијума давана су различита имена. Према том обрасцу, изотоп223Ra је добио имеактинијум X (AcX),224Raторијум X (ThX),226Ra радијум (Ra), а228Raмезоторијум 1 (MsTh1).[9] Тек након што су научници дошли до закључка да су сви они изотопи радијума, већина назива је изашла из употребе, а појам „радијум” се почео односити на све изотопе, а не само на226Ra.[9] Неки од производа распада радијума-226 добили су историјска имена, укључујући и име „радијум”, почев одрадијума А дорадијума Г.[9]
Изотоп226Ra је најстабилнији изотоп радијума и последњи је изотоп у (4n + 2) низу распада уранијума-238, са временом полураспада од преко 1.000 година, и представља готово сад природни радијум. Директни производ распада овог изотопа је густи радиоактивни племенити гасрадон, који заправо представља највећу опасност од радијума у околини.[22] Он је приближно 2,7 милиона пута више радиоактиван од исте моларне количине природног уранијума (односно природног уранијума-238), због свог пропорционално краћег животног века.[23][24]
Узорак металног радијума одржава своју температуру на вишем нивоу од околине, због радијумације, емитирајући алфа- и бета-честице те гама-зраке. Прецизније, природни радијум (од чега је највише изотопа226Ra) емитује претежно алфа-честице, али у другим фазама током његовог ланца распадања (било уранијумов или радијумов низ) емитује алфа- или бета-честице, а готово све емисије честица праћене су гама-зрацима.[25]
Узорак метала радијума одржава се на вишојтемператури од своје околине због зрачења које емитује -алфа честице,бета честице игама зраци. Прецизније, природни радијум (који је углавном226Ra) емитује углавном алфа честице, али други кораци у његовом ланцу распадања (серија уранијума или радијума) емитују алфа или бета честице, и готово све емисије честица праћене су гама зрацима.[26]
Године 2013, откривено је да је језгро радијума-224 крушколиког облика.[27] Ово је било прво откриће асиметричног језгра.
^Arthur Charles Wahl, Norman Andrew Bonner (1951-01-01).Radioactivity Applied to Chemistry. John Wiley & Sons, Inc. , Chapman and Hall, 1951, str 211.
^Proceedings of the sixth International Conference on Radioactive Waste Management and Environmental Remediation. Američko društvo inženjera mehanike (American Society of Mechanical Engineers). 1997. стр. 104.ISBN978-0791812426.
^Lide D. R. (2004).CRC Handbook of Chemistry and Physics (84. изд.). Boca Raton (FL): CRC Press.ISBN978-0-8493-0484-2.
Kirby, H. W.; Salutsky, Murrell L. (1964).The Radiochemistry of Radium(PDF). National Academies Press. Архивирано изоригинала(PDF) 12. 02. 2017. г. Приступљено10. 01. 2021.
Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997).Chemistry of the Elements (II изд.). Oxford: Butterworth-Heinemann.ISBN0080379419.
_NIST_ASD_emission_spectrum.png)
.svg)
