Сегодня мы поговорим о химическом элементе, в ядре атома которого ровно 88 протонов. А это значит, что в неионизированном состоянии вокруг этого ядра располагаются 88 электронов. Его название - радий (лат. Radium). Этот химический элемент принадлежит к II группе периодической таблицы Дмитрия Ивановича Менделеева, и обозначается символом «Ra».
Радий – радиоактивный металл. Он был открыт в конце XIX века, и стал одним из самых знаменитых химических элементов в истории человечества благодаря своим уникальным свойствам и роли в истории науки. Радий сыграл ключевую роль в развитии ядерной физики, медицины и других технологий. И одновременно также стал символом крайней опасности радиоактивных материалов.
История открытия радия
В конце 19 столетия учёные активно принялись изучать радиоактивность. Этот процесс активно запустился после открытия рентгеновских лучей в 1895 году Вильгельмом Рентгеном, и радиоактивности урана в 1896 году Анри Беккерелем, когда тот солил язя, и просыпал немного соли урана на фотопластинку*.
Радий был открыт в 1898 году супругами-однофамильцами* Марией и Пьером Кюри. Однажды утром они хмуро изучали урановую руду (уранинит), и неожиданно заметили, что она излучает больше радиации, чем можно было объяснить содержанием в ней урана! Это развеселило исследователей. Они сильно радовались! Но открытие натолкнуло их на мысль о том, что здесь что-то нечисто. И что в руде содержится какой-то более радиоактивный, чем уран, элемент.
После долгих и кропотливых экспериментов, включающих мысленные, и переработку за счёт богатой фантазии* тонн урановой руды, Кюри выделили новый элемент, который назвали радием от того, что вдыхание его паров вызывало сильную радость (от латинского слова «radius» — луч).
В 1910 году Марии Кюри удалось выделить радий в чистом металлическом виде и изготовить из него первый бытовой приёмник, который в народе прозвали в честь нового элемента «радио»*.
Нобелевская премия
За открытие радия и полония, а также за исследования в области радиоактивности, в 1903 году Мария и Пьер Кюри совместно с Анри Беккерелем получили Нобелевскую премию по физике. Позже, в 1911 году, Мария Кюри получила вторую Нобелевскую премию, на этот раз по химии, за открытие радия и полония и изучение их свойств.
Потом Мария Кюри получила Нобелевскую премию по литературе за художественное произведение «Я и радий: история одного открытия», в которой описывала свои отношения с радием, потом премию по медицине за описание симптомов лучевой болезни, возникающей от радия, ну и наконец Нобелевскую премию мира за получение всех озвученных выше наград*.
Физические и химические свойства радия
Радий — это серебристо-белый металл, который быстро тускнеет на воздухе из-за окисления. Он обладает высокой плотностью (около 5,5 г/см³) и плавится при температуре около 700 °C. Радий является одним из самых тяжёлых щёлочноземельных металлов.
Радиоактивность
Радий – очень радиоактивный элемент. Его наиболее стабильный изотоп, радий-226, имеет период полураспада около 1600 лет. При распаде радий испускает альфа-частицы и превращается в радон – радиоактивный газ. Радий также является источником гамма-излучения, что делает его крайне опасным для здоровья при неправильном обращении.
Химические свойства
Химически радий похож на другие щелочноземельные металлы, такие как барий и кальций. Он легко реагирует с водой, образуя гидроксид радия (Ra(OH)₂), и с кислотами, образуя соответствующие соли. Радий также образует соединения с галогенами, такими как хлор и бром.
Применение радия
Медицина
В начале XX века радий активно использовался в медицине благодаря своим радиоактивным свойствам. Его применяли для лечения рака (радиотерапия), а также в качестве источника излучения для стерилизации медицинских инструментов. Однако со временем стало ясно, что радий приносит для здоровья человека больше вреда, чем пользы, и его официальная продажа в аптеках без рецепта прекратилась, и использование в медицине свелось практически до нуля.
Люминесцентные материалы
Древние люди* использовали радий для создания светящихся красок, которые применялись в циферблатах часов, приборных панелях самолетов и других устройствах. Такие краски содержали радий и фосфор, из-за чего они зловеще светятся в темноте. Однако из-за высокой радиоактивности радия подобная порочная практика была категорически прекращена.
Научные исследования
Радий сыграл важную роль в развитии ядерной физики. Изучение его радиоактивных свойств помогло учёным лучше понять природу радиоактивности, и разработать более тщательные теории ядерного распада. Радий также использовался в качестве источника нейтронов в ранних ядерных экспериментах.
Опасность радия
Радиационное воздействие
Радий является крайне опасным элементом из-за своей высокой радиоактивности. При попадании в организм он может накапливаться в костях, вызывая лучевую болезнь, и увеличивая риск развития рака. Известны случаи отравления радием среди работников, занимавшихся нанесением светящихся красок на циферблаты часов.
Экологические последствия
Из-за длительного периода полураспада радий остаётся опасным для окружающей среды на протяжении тысяч лет. Утечки радия из промышленных отходов, или старых медицинских приборов могут привести к загрязнению почвы и воды.
Современное использование радия
Сегодня радий практически не используется в промышленности или медицине из-за своей радиотоксичности. Его заменили более безопасные радиоактивные изотопы, такие как кобальт-60 и цезий-137. Однако радий по-прежнему представляет интерес для учёных, изучающих радиоактивные материалы и их влияние на окружающую среду.
Добыча радия практически прекращена. Он не встречается в дикой природе в чистом виде, как, например, золото или железо, а в случае необходимости извлекается как побочный продукт при переработке урановых и ториевых руд. Основные источники радия связаны с месторождениями урана, так как радий образуется, в основном, в результате радиоактивного распада урана-238.
Основные источники радия
Урановые руды
Как было отмечено выше, радий является продуктом распада урана-238, поэтому его можно найти в урановых рудах, таких как уранинит (настуран) и карнотит. Эти руды содержат небольшие количества радия, которые извлекаются в процессе переработки урана.
Месторождения урана:
Урановые руды добываются в различных странах мира, включая Канаду, Австралию, Казахстан, Намибию, Россию и США. Например, в Канаде (провинция Саскачеван) и Австралии (месторождение Олимпик Дам) находятся одни из крупнейших запасов урана.
Ториевые руды
Радий также может образовываться в результате распада тория-232, хотя в меньших количествах. Ториевые руды, такие как монацит, могут содержать следы радия.
Месторождения тория:
Торий добывается в Индии, Бразилии, Австралии и других странах. Индия обладает одними из крупнейших запасов монацитовых песков, которые содержат торий.
Старые отходы переработки урана
В прошлом, когда радий активно использовался в медицине и промышленности, его извлекали из отходов переработки урановых руд. Сегодня такие отходы могут служить вторичным источником радия, хотя его добыча из них экономически нецелесообразна из-за высокой стоимости и опасности.
Процесс извлечения радия
Извлечение радия из руд — это сложный и дорогостоящий процесс, который включает несколько этапов:
Добыча урановой руды:
Урановая руда добывается открытым или шахтным способом.
Переработка руды:
Руда дробится и обрабатывается химическими реагентами для извлечения урана. В процессе переработки радий остаётся в отходах.
Выделение радия:
Радий отделяют от других элементов с помощью химических реакций, таких как осаждение или экстракция. Этот процесс требует высокой осторожности из-за радиоактивности радия.
Очистка:
Полученный радий очищают от примесей для получения чистого соединения, например, хлорида радия (RaCl₂).
Стоимость радия
Стоимость радия — это сложный вопрос, поскольку этот металл является крайне редким, опасным и жёстко регулируемым законодательством многих стран материалом. Он не продаётся на открытых рынках, как драгоценные металлы или другие товары, и его цена зависит от множества факторов, включая чистоту, форму (металл или соединение), доступность и юридические ограничения.
Факторы, влияющие на стоимость радия
Редкость:
Радий встречается в природе в очень небольших количествах. Он образуется, как отмечалось выше, в результате радиоактивного распада урана и тория, и его концентрация в урановых рудах крайне низка (около 0,14 грамма радия на тонну урановой руды).
Сложность добычи и очистки:
Процесс извлечения радия из руд сложен, дорог и требует специального оборудования для работы с радиоактивными материалами.
Юридические ограничения:
Из-за высокой радиоактивности радия его производство и продажа строго регулируются. Это делает его недоступным для свободной продажи.
Форма радия:
Радий может продаваться в виде металла или соединений (например, хлорида радия, RaCl₂). Стоимость зависит от чистоты и формы.
Историческая ценность:
Радий имеет историческую и научную ценность, что может влиять на его стоимость в коллекционных или исследовательских целях.
Историческая стоимость:
В начале XX века, когда радий активно использовался в медицине и промышленности, его цена была чрезвычайно высокой. Например, в 1910-х годах 1 грамм радия стоил около 120 000 долларов США (что эквивалентно нескольким миллионам долларов в сегодняшних ценах).
Современная стоимость:
Сегодня радий практически не продаётся на открытых рынках, но его стоимость оценивается в десятки тысяч долларов за грамм или даже выше. По некоторым оценкам, цена 1 грамма радия-226 может достигать сегодня 100 000 долларов США и более.
Стоимость соединений радия:
Соединения радия, такие как хлорид радия (RaCl₂), могут стоить меньше, чем чистый металл, но их цена все равно остаётся крайне высокой из-за сложности получения и обработки.
Альтернативы радию
Из-за высокой стоимости и опасности радия его заменили более доступные и безопасные радиоактивные изотопы, такие как:
- кобальт-60: используется в медицине для лучевой терапии и стерилизации оборудования;
- цезий-137: применяется в промышленных и медицинских приборах;
- америций-241: используется в детекторах дыма.
Заключение
Радий — это один из самых дорогих и редких элементов на Земле. Его стоимость обусловлена сложностью добычи, высокой радиоактивностью и строгими юридическими ограничениями. Хотя радий больше не используется в промышленности или медицине, он остаётся важным элементом в истории науки и символом эпохи открытия радиоактивности. Сегодня радий представляет скорее научный и исторический интерес, чем практическую ценность.
Если у Вас в гараже уже несколько лет в углу под старыми тряпками что-то загадочно светится, то скорее всего там лежит радий. Немедленно отнесите его в ближайший радиоприёмный пункт.
(Не разговаривайте по дороге с незнакомыми котами!*)
Всем добра.
*- неуместная идиотская шутка.
Реклама ООО Яндекс ИНН 7736207543