鐳 88 外觀 銀白色金屬 概況 名稱·符號 ·序數 鐳（Radium）·Ra·88 元素類別 鹼土金屬 族 ·週期 ·區 2 ·7 ·s 標準原子質量 [226] 电子排布 [Rn ] 7s2 鐳的电子層（2, 8, 18, 32, 18, 8, 2） 歷史 發現 皮埃爾·居里 和瑪麗·居里 （1898年）分離 瑪麗·居里（1902年） 物理性質 物態 固態 密度 （接近室温 ）g ·cm −3 熔点 973K ，700°C ，1292°F （有争议，见下 ） 沸點 2010K ，1737°C ，3158.6°F 熔化热 8.5kJ·mol−1 汽化热 113 kJ·mol−1 蒸氣壓 壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k 溫/K 819 906 1037 1209 1446 1799
原子性質 氧化态 2（強鹼性 ） 电负性 0.9（鲍林标度） 电离能 第一：509.3kJ·mol−1 −1 共价半径 221±2 pm 范德华半径 283 pm 鐳的原子谱线 雜項 晶体结构 面心立方 磁序 無磁性 電阻率 （20 °C）1 µ Ω·m 熱導率 18.6 W·m−1 ·K−1 CAS号 7440-14-4 同位素 主条目：鐳的同位素
镭 （ léi ） Radium ；舊譯鈤 [ a] 銧 ），是一种化學元素 。其化學符號 为Ra ，原子序數 为88。鐳是元素週期表 2A族 中最重的元素，是一種銀白色有光澤的放射性 鹼土金屬 ，在空气中會迅速和氮气 （而非氧气 ）反应，形成黑色的氮化镭 （Ra3 N2 ）。镭的同位素 均有强放射性，其中以镭-226 最为稳定，半衰期 為1600年，會α衰变 成氡-222 。镭衰变时会产生游离辐射 ，可以激发荧光 物质，导致辐射发光 （ 英语 ： radioluminescence ）
1898年，镭以氯化镭 的形式由皮埃尔·居里 和玛丽·居里 发现 。二人从沥青铀矿 中提取镭化合物，五天后在法国科学院 发表成果。镭金属 则是玛丽·居里和安德烈-路易·德比埃尔内 通过电解 氯化镭，于1911年分离出的。[ 2]
在自然界中，镭可以在铀 矿和钍 矿中做為衰變產物 痕量生成，但每吨沥青铀矿 中只有七分之一克镭。镭对生物 （ 英语 ： Biological roles of the elements ） 核医学 以外基本没有商业用途。镭曾在辐射发光 （ 英语 ： radioluminescence ） 放射性庸医 （ 英语 ： Radioactive quackery ）
镭的放射線能够致癌 （例如鐳女郎 屬於較廣為人知的例子），但也能够治療癌症，可以做成針狀進行近距离治疗 。[ 3]
镭是已知最重的碱土金属 ，也是唯一的放射性 碱土金属。它的物理和化学性质与同类物 钡 最接近。[ 4]
纯镭为活泼 金属，色泽为银白色，与同族的钙 、锶 、钡 不同（三者均为淡黄色）。[ 4] 氮化镭 （Ra3 N2 ）。[ 5] 熔点 为700 °C（1,292 °F）或960 °C（1,760 °F）[ b] 沸点 1,737 °C（3,159 °F）。这两个数值都低于钡，符合碱土金属的元素周期律 。[ 6] 碱金属 ，镭在标准情况 下的晶体结构是立方晶系 ，其中的镭-镭距离是514.8皮米 。[ 7] 3 ，高于钡，符合元素周期律。由于镭和钡的晶体结构相似，[ 8] [ 9] [ 8]
238 U的衰变链 ，经过226 Ra镭有33种同位素，原子量 介于202和234之间，均有放射性 。[ 10] 錒衰变链 中的223 Ra半衰期 11.4天），存在于铀衰变链 中的226 Ra（半衰期1600年），存在于钍衰变链 中的224 Ra（半衰期3.64天）和228 Ra（半衰期5.75年），[ 11] 镎衰变链 中的225 Ra（半衰期15天）。[ 12] 半衰期 远远短于原生核素 （ 英语 ： primordial nuclide ） 衰变产物 的形式存在。其它同位素都是人造同位素 ，半衰期都比两小时短，大部分比一分钟还短。[ 10] 同核异构体 ，其中205m Ra最为稳定，半衰期为180毫秒，但仍低于24种基态 镭同位素。[ 10]
放射性研究刚起步时，镭的各同位素得名各不相同：223 Ra被称为锕X（AcX）、224 Ra被称为钍X（ThX）、226 Ra被称为镭（Ra）、而228 Ra被称为间钍1（MsTh1 ）。[ 11] 226 Ra的远近。其中，镭射气 =222 Rn、镭A =218 Po、镭B =214 Pb、镭C =214 Bi、镭C1 =214 Po、镭C2 =210 Tl、镭D =210 Pb、镭E =210 Bi、镭F =210 Po 、镭G =206 Pb。[ 13]
226 Ra是镭最稳定的同位素，也是铀衰变链中最后一种半衰期超过一千年的核素，几乎组成了所有的天然镭。226 Ra衰变产物是放射性惰性气体 氡 同位素222 Rn[ 14] 铀-238 组成）的270万倍。[ 15] [ 16]
金属镭样本会放出α粒子 、β粒子 和γ射线 ，使其温度高于周围环境。天然镭（主要是226 Ra）主要发射α粒子，铀衰变链 中的其它步骤会发射α或β粒子，而几乎所有步骤都会放出γ射线。[ 17]
2013年，人们发现镭-224的原子核呈梨形，为首次发现不对称原子核。[ 18]
类似钡，镭是一种化学反应性 （ 英语 ： reactivity (chemistry) ） [ 5] 水溶液 中形成Ra2+ 阳离子 ，无色、有强碱性 ，不形成配合物 。[ 5] 离子化合物 ，[ 5] 相对论效应 ，6s 和6p 电子（还有7s价电子）也会参与成键，增加镭化合物（例如 RaF 2 和RaAt 2 ）的共价性。[ 19] 2+ (aq) + 2e− → Ra (s) 的标准电极电势 为−2.916 V ，略低于钡的−2.92 V，违反了碱土金属之前平稳下降的标准电极电势（Ca −2.84 V、Sr −2.89 V、Ba −2.92 V）。[ 20] 碱金属 钾 、铷 和铯 几乎相同。[ 20]
镭离子没有颜色，所以镭化合物呈白色。但由于镭α衰变 辐射分解 ，镭化合物久置会变黄变暗。[ 5] 锶 化合物和大部分铅 化合物共沉淀 （ 英语 ： Coprecipitation ） [ 21]
尽管氧化物是其他碱土金属的常见化合物，但氧化镭 （RaO）被发现后尚未得到很好的表征。氢氧化镭 （Ra(OH)2 ）是最易溶的碱土金属氢氧化物，碱性比对应的钡化合物——氢氧化钡 更强。[ 22] 氢氧化锕 、氢氧化钍 更易溶，三者可以通过以氨 沉淀来分离。[ 22]
氯化镭 (RaCl2 ) 是一种发光的白色化合物，会因镭的α衰变 辐射分解变黄。少量的钡杂质会使其变成玫瑰色。[ 22] 氯化钡 ，并且随盐酸 浓度的增加而降低。在水溶液中结晶氯化镭会产生RaCl2 ·2H2 O，其结构类似水合氯化钡。[ 22]
溴化镭 (RaBr2 ) 也是一种发光的白色化合物，[ 22] 2 ·2H2 O，结构类似对应的钡化合物。溴化镭放出的电离辐射会激发空气中的氮气 分子，使其发光。镭放出的α粒子 会迅速得到两个电子形成氦气 ，在晶体内部积聚并削弱晶体结构、有时导致晶体破裂甚至爆炸。[ 22]
硝酸镭 （Ra(NO3 )2 ）呈白色，可以由碳酸镭 和硝酸 反应而得。随着硝酸浓度的增加，硝酸镭的溶解度会降低，这是镭化学提纯的重要特性。[ 22]
镭有很多类似钡的不溶化合物：镭的硫酸盐 （RaSO4 ，已知最难溶的硫酸盐）、铬酸盐 （RaCrO4 ）、碳酸盐 （RaCO3 ）、碘酸盐 （Ra(IO3 )2 ）、四氟铍酸盐 （RaBeF4 ）和硝酸盐（Ra(NO3 )2 ）都不溶于水。除了碳酸盐，它们的溶解度都比对应的钡化合物低。此外，磷酸镭 、草酸镭 和亚硫酸镭 可能也是不溶的，因为它们会和对应的钡盐共沉淀 （ 英语 ： Coprecipitation ） [ 23] 千克 水只能溶解2.1毫克硫酸镭），意味着它是生物危险性较低的镭化合物。[ 24] 2+ 巨大的离子半径（148 pm）导致在pH值不高的环境下不易形成配合物，也难以提取。[ 25]
所有镭同位素的半衰期都远小于地球的年龄 ，所以原生的镭早已衰变殆尽。今天存在于环境中的镭 （ 英语 ： Radium and radon in the environment ） [ 11] 223 Ra、224 Ra、226 Ra、228 Ra）中，226 Ra 的半衰期最长，为1600年，是铀-238的衰变产物。由于它相对较长的半衰期，226 Ra 是最常见的镭同位素，组成了地壳的约1ppt ，而几乎所有的天然镭都是226 Ra。[ 26] 沥青铀矿 等各种铀矿中，在钍矿中的含量更少。一吨 沥青铀矿 通常含有约七分之一克 镭。[ 27] 地壳 含有900皮克 镭，而一升 海水 含有89飞克 镭。[ 28]
居里夫妇对镭进行实验，由André Castaigne （ 英语 ： André Castaigne ） 由美国标准组织保管的氯化镭玻璃管，于1927年成为美国放射性的主要标准。 1898年12月21日，玛丽·居里 与丈夫皮埃尔·居里 从沥青铀矿 中发现了镭。[ 29] [ 30] 铋 的元素，也就是钋 。之后，他们分离出一种放射性混合物，主要由两种成分组成：会产生绿色火焰的钡 化合物，还有一种不明的放射性化合物，产生未曾记载的胭脂紅 谱线 。居里夫妇发现这种放射性化合物和钡化合物非常相似，但溶解度较低。夫妇二人得以分离出放射性化合物，并在其中发现一种新元素。居里夫妇于1898年12月26日向法国科学院 宣布了他们的发现。[ 31] [ 32]
1910年9月，玛丽·居里和安德烈-路易·德比埃尔内 宣布他们分离了金属 镭。他们使用汞 阴极 电解 氯化镭 (RaCl2 ) 溶液，产生镭汞齐 。[ 33] 氢气 中加热去除汞，生成金属镭。[ 34] 热分解 镭的叠氮化物 Ra(N3 )2 ，分离出金属镭。[ 11]
放射性活度 的旧单位居里 由226 Ra的放射性活度定义。[ 35]
在旧时钟的表面和指针上有含镭的自发光的白色涂料 在紫外光下的含镭手表指针 镭曾用于手表、核电面板、飞机开关、时钟和仪表盘的自发光涂料。使用镭涂料的自发光手表通常含有大约1微克镭。[ 36] 镭女孩 ”起诉美国镭企业 ——她们负责用镭基夜光涂料 （ 英语 ： Luminous paint ） [ 37] 贫血 、骨癌 等病症——人体会把镭当作钙 沉积于骨骼中，然后放射性会分解骨髓 ，使骨细胞 变异。[ 14]
诉讼期间，人们发现该公司专家和管理层已将自己层层保护，以免受辐射影响，却没有采取适当措施保护员工。此外，多年来公司一直坚称这些镭女孩患有梅毒 ，试图掩盖影响并避免承担责任。这种完全忽视员工福利的做法深刻影响了职业病 劳动法 的制订。[ 38]
诉讼使放射性的危害广为人知；表盘工人得到指示，采取恰当的安全预防措施（尤其是不再舔笔尖），还获得防护装备。直到1960年代，表盘中仍在使用镭，但表盘工没有进一步受伤害——可见镭女孩所受的伤害本来可以轻易避免。[ 39]
含镭涂料自1960年代起停用。夜光表盘是大多由非放射性的光致发光材料取代，在光线下暴露后可在暗处发光，但光强会逐渐衰弱。[ 14] 钷 -147（半衰期2.6年）和氚 （半衰期12年）。[ 40] [ 41] β辐射 能量非常低，甚至低于钷的β辐射[ 10] β辐射 无法穿透皮肤，被视为更安全的放射源。[ 42] [ 43]
20世纪上半叶的时钟、手表、仪表等可能涂有放射性发光涂料；如果是军用装备，可能性会更高。这些镭涂料通常已不发光；但并非因为放射性衰变——镭的半衰期足有1600年；而是因为镭的辐射破坏了荧光介质硫化锌。[ 44] [ 45] [ 46]
约1940年代的酒店镭浴明信片广告 由于镭所谓的“治疗能力”，它曾经是牙膏、护发霜甚至食品等产品中的添加剂。[ 47] 镭补 或Revigator （ 英语 ： Revigator ） [ 44] 地点spa （ 英语 ： Destination spa ） 三朝町 的spa。从1940年代末到1970年代初，美国还用镭照射儿童的鼻腔，以预防中耳问题或扁桃体肿大。[ 48]
制造商声称含有镭的Radior化妆品广告，对皮肤有健康益处。粉末、护肤霜和肥皂都是该系列的一部分。 镭（通常以氯化镭 或溴化镭 的形式）可用作产生氡气的药物 ，而氡气用于治疗癌症 。加拿大在1920年代和1930年代使用了镭来作为氡源。[ 45] [ 49] 贫血 、癌症和基因突变 。[ 50] 60 Co[ 25]
早在1900年代，生物学家就使用镭来诱导突变，研究遗传学 。早在1904年，Daniel MacDougal就使用镭来试图确定它是否会引发突然的大突变并导致重大的进化。托马斯·亨特·摩尔根 使用镭来诱导白眼果蝇的变化。获得诺贝尔奖的生物学家赫尔曼·约瑟夫·马勒 在转向更实惠的X光实验之前，简要研究了镭对果蝇突变的影响。[ 51]
霍华德·爱特伍德·凯利 是约翰·霍普金斯医院 （镭在医学上用于治疗癌症的主要先驱）的创始医师之一。[ 52] [ 53] [ 54] 肿瘤 上。[ 54] 海莉耶塔·拉克斯 （原始海拉细胞 的宿主）的宫颈癌 的方法相同。[ 55] [ 14]
在亚希莫夫 的镭发现纪念碑 铀在19世纪后期没有大规模应用，因為此時尚未發現大型铀矿。起初，铀矿的唯一主要来源是奥匈帝国 （今捷克 ）的亚希莫夫 的银 矿山。[ 30] 副产物 。[ 56]
在第一次提取镭时，居里夫妇利用了从沥青铀矿中提取铀后的残留物。铀是通过溶解在硫酸中提取出来的，会留下类似于硫酸钡 的硫酸镭，但是溶解度更低。残留物还含有相当多的硫酸钡，充当了硫酸镭的载体。镭提取过程的第一步包括用氢氧化钠煮沸，然后用盐酸 处理以尽量减少其它化合物的杂质。然后用碳酸钠 处理剩余的残余物，将硫酸钡转化为可溶于盐酸的碳酸钡（和镭）。溶解后，钡和镭重新沉淀为硫酸盐；然后重复此步骤以进一步纯化混合硫酸盐。通过用硫化氢处理氯化物溶液，过滤除去一些形成不溶性硫化物的杂质。当混合硫酸盐足够纯时，它们再次转化为混合氯化物；此后，钡和镭通过分步结晶 分离，同时使用光谱仪 （镭的谱线是红色的，与绿色钡线形成对比）和验电器 检测进展。[ 57]
在居里夫妇从铀矿中分离镭之后，有几位科学家开始少量分离镭。1904年，奥地利政府将矿山国有化 ，停止出口原矿。这一段时间里镭的可用性很低。[ 56]
奥地利的垄断以及其他国家对镭的强烈要求导致了全世界对铀矿的搜索。1910年代初，美国成为镭的主要生产国。科罗拉多州 的钒酸钾铀矿 提供了一些镭元素，但在刚果民主共和国 以及加拿大西北部的大熊湖 和大奴湖 发现了更丰富的矿石。[ 30] [ 58]
1940年，居里夫妇的生产工艺仍然用于工业镭提取，但使用了混合溴化物进行分离。[ 59]
直到1990年代，人们仍通过这种混合沉淀和离子交换的方法从铀矿中提取少量镭，[ 26] [ 60] [ 36] [ 26] 斯洛伐克 、英国和俄罗斯 。[ 26] [ 61] [ 25]
223 Ra于2013年被美国食品药品监督管理局 批准，是治疗骨远端转移 癌症 的药物 。[ 62] [ 63] [ 64] 225 Ra也用于有关治疗性辐射的实验，因为它是唯一一种衰变产物不含氡 ，且寿命足够长的镭同位素。[ 65]
类似于X射线成像 （ 英语 ： X-ray imaging ） [ 14] 铍 混合时，可用作中子源 ，[ 44] [ 66] [ 14] [ 67] 钋 的其它材料更加常见。俄罗斯每年使用大约1500个钋-铍中子源，单个中子源的活度为1,850 Ci（68 TBq）。基于 RaBeF4 (α, n) 的中子源已被241 Am6 个中子）。[ 25] 226 Ra主要在核反应堆中中子活化 成227 Ac 。[ 25]
镭是高度放射性的，而它的衰变产物氡气 的放射性更強，且容易藉由呼吸進入人體中。当摄入镭时，80%的镭会通过大便 排出体外，而剩下的20%会进入循环系统 ，主要堆积在骨骼中。[ 14] γ射线 ，杀死或变异细胞。[ 14] 曼哈顿计划 期间，工人对镭的“耐受剂量”为0.1微克。[ 68] [ 69]
镭的一些生物效应包括“镭皮炎”，这是在发现镭两年后的1900年报道的。法国物理学家亨利·贝克勒尔 在背心口袋里放了一小安瓿的镭六个小时，并报告说他的皮肤溃疡 了。居里夫妇对辐射如此好奇，以至于他们牺牲了自己的健康来了解更多。皮埃尔·居里将一根装有镭的管子连接到他的手臂上十个小时，这导致了皮肤病变，这表明镭可以攻击癌组织，就像它可以攻击健康组织一样。[ 70] 再生不良性贫血 而死的原因可能归咎于对镭的处理。大多数镭的危险来自其衰变产物氡：作为气体，氡比固体镭更容易进入人体。[ 14]
今天，226 Ra被认为是有相当存量的放射性元素中毒性最大的，并且必须在具有显着气流循环的紧密手套箱中进行处理，以避免其衰变产物222 Rn逃逸到环境中。含有镭溶液的旧安瓿必须小心打开，因为水的辐射分解会产生超压的氢气和氧气。[ 25] 226 Ra浓度最高的地方在位于尼亚加拉瀑布城 北上9.6 mi（15.4 km）处的临时废物收容结构 （ 英语 ： Lake Ontario Ordnance Works#Interim waste containment structure ） [ 71]
^ 1903年10月10日：魯迅 以筆名“自樹”在東京 出版的《浙江潮 》月刊第八期上首次發表介紹鐳的文章《說鈤》。但“鈤”亦為化學元素鍺 的舊譯，因造成混淆而採用新譯。 ^ 这两个数值都有来源，科学家们对镭的熔点的真实数值并没有达成一致。[ 5] ^ Liang, C. F.; Paris, P.; Sheline, R. K. α decay of225 Ra. Physical Review C (American Physical Society (APS)). 2000-09-19,62 (4): 047303.Bibcode:2000PhRvC..62d7303L ISSN 0556-2813 doi:10.1103/physrevc.62.047303 ^ Radium . Royal Society of Chemistry. [2016-07-05 ] . （原始内容存档 于2016-03-24）. ^ 国家卫生研究院国家环境毒物中心-镭 . [2015-09-04 ] . （原始内容 存档于2020-07-14）. ^4.0 4.1 Greenwood & Earnshaw 1997 ，第112頁.^5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 Kirby et al. ，第4頁.^ Lide, D. R.CRC Handbook of Chemistry and Physics ISBN 978-0-8493-0484-2 含有內容需登入查看的頁面 (link ) ^ Weigel, F.; Trinkl, A. Zur Kristallchemie des Radiums. Radiochim. Acta. 1968,10 (1–2): 78.S2CID 100313675 doi:10.1524/ract.1968.10.12.78 ^8.0 8.1 Young, David A.Radium . Phase Diagrams of the Elements. 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铍 Be 原子序数: 4
镁 Mg 原子序数: 12
钙 Ca 原子序数: 20
锶 Sr 原子序数: 38
钡 Ba 原子序数: 56
镭 Ra 原子序数: 88
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