რადიუმი

რადიუმი (ქიმიური სიმბოლო — Ra) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეშვიდე პერიოდის, მეორე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მეორე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის, IIა) რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია — 88, tდნ — 700.0 °C, tდუღ — 1737 °C, სიმკვრივე — 5.5 გ/სმ3, მოვერცხლისფრო-მოთეთრო ფერის ბზინვარე ლითონი. ცნობილია რადიუმის იზოტოპები, რომელთა მასური რიცხვებია: 213, 215, 219-230. ყველაზე დიდი სიცოცხლის ხანგრძლივობისაა α-რადიოაქტიური ^{226}Ra (T1/2≈1600 წ). ბუნებაში, როგორც ბუნებრივი რადიოაქტიური მწკრივის წევრები, გვხდება შემდეგი ელემენტები: ^{213}Ra (იზოტოპის სპეციალური სახელწოდებაა აქტინიუმ-იქსი, სიმბოლო AcX), ^{224}Ra (თორიუმ-იქსი, ThX), ^{226}Ra და ^{228}Ra (მეზოთორიუმი-I, MsThI). რადიუმი ტუტემიწა ლითონია, რომელიც ჰაერზე სწრაფად ფერმკრთალდება. ხასიათდება მაღალი ქიმიური აქტივობით.
ისტორია
ფრანგმა მეცნიერებმა პიერ და მარია კიურებმა აღმოაჩინეს, რომ ურანის მადნიდან (ნასტურანი) რომელსაც ჩეხეთის ქალაქ იახიმოვში მოიპოვებდნენ, ურანის გამოყოფის შემდეგ, ნარჩენები უფრო რადიოაქტიური იყო, ვიდრე სუფთა ურანი. ამ ნარჩენებიდან ცოლ-ქმარ კიურებმა რამდენიმე წლის ინტენსიური მუშაობის შემდეგ გამოჰყვეს ორი ძლიერ რადიოაქტიური ელემენტი: პოლონიუმი და რადიუმი. პირველი შეტყობინება რადიუმის აღმოჩენის შესახებ (ბარიუმთან ნაერთში) კიურებმა გააკეთეს 1898 წლის 26 დეკემბერს საფრანგეთის მეცნიერებათა აკადემიაში. 1910 კიურებმა და ანდრე-ლუი დებერნიმ რადიუმის ქლორიდის ვერცხლისწყლის კათოდით ელექტროლიზის მეშვეობით გამოყვეს სუფთა რადიუმი შემდგომი დისტილაციიტ წყალბადში. გამოყოფილი ელემენტი წარმოადგენდა, როგორც ახლა ცნობილია, რადიუმ-226 იზოტოპს, ურან-238-ის დაშლის პროდუქტს. რადიუმისა და პოლონიუმის აღმოჩენისათვის კიურებმა ნობელის პრემია მიიღეს. რადიუმი მიიღება იზოტოპ ურან-238-ის რადიოაქტიური მრავალი შუალედური დაშლით ამიტომ უმნიშვნელო რაოდენობით არის ურანის მადანში.
ბევრმა რადიონუკლიდმა, რომლებიც წარმოიქმნებიან რადიუმის რადიოაქტიური დაშლისას, სანამ მათი ქიმიური იდენტიფიკაცია იქნებოდა შესაძლებელი, მიიღეს სახელწოდება რადიუმ А, რადიუმ B, რადიუმ C და ა.შ. თუმცა ახლა ცნობილია, რომ ისინი წარმოადგენენ სხვა ქიმიური ელემენტების იზოტოპებს, მათი ისტორიულად შემდგარ სახელწოდებებს ტრადიციულად ზოგჯერ გამოიყენებენ:
კიურების პატივსაცემად რადიოაქტიურობის არასისტემური გამზომილება კიური ეფუძნება 1 გრამი რადიუმ-226-ის აქტიურობას: 3,7 დაშლა წამში, ანუ 37 გბეკ.
სახელწოდების წარმოშობა
სახელწოდება «რადიუმი» დაკავშირებულია მისი ბირთვის გამოსხივებასთან Ra (სხივი).
ბუნებაში
რადიუმი საკმაოდ იშვიათია. აღმოჩენიდან დღემდე დაახლოებით 100 წელი გავიდა - და მსოფლიოში სულ მოპოვებულია 1,5 კგ სუფთა რადიუმი. ურანის ერთი ტონა მადანი, საიდანაც კიურებმა მიიღეს რადიუმი, შეიცავს მიახლოებით 0,0001 გრ რადიუმ-226-ს. ბუნებრივი რადიუმი მთლიანად რადიოგენურია — წარმოიქმნება ურან-238-ის ურან-235-ის ან თორიუმ-232-ის დაშლისას; ბუნებაში ნაპოვნი ოთხ იზოტოპს შორის ყველაზე გავრცელებული და ხანგრძლივად მცხოვრები იზოტოპია რადიუმ-226 (ნახევარდაშლის პერიოდია - 1602 წელი), რომელიც შედის ურან-238-ის რადიოაქტიურ რიგში. ბუნებაში ყოველ სამ მილიონ ურანის ატომზე მოდის რადიუმის ერთი ატომი ან 1,02 მკრ/ტ (კლარკი დედამიწის ქერქში).
რადიუმის ყველა ბუნებრივი იზოტპი მოყვანილია ცხრილში:
რადიუმის გეოქიმია ბევრად განისაზღვრება ურანის მიგრაციის და კონცენტრაციის თავისებურებებით, ასევე თითონ რადიუმის ქიმიური თვისებებით — არის აქტიური ტუტემიწა ლითონი. რადიუმის კონცენტრაციის ხელშემწყობი პროცესებს შორის აღსანიშნავია უპირველეს ყოვლისა ფორმირება გექიმიური ბარიერების მცირე სიღრმეებში, სადაც კონცენტრირდება რადიუმი. ასეთი ბარიერები შეიძლება იყოს, მაგალითად, სულფატური ბარიერები ჟანგვის ზონებში. ქვემოდან ამომავალი ქლორიდულ გოგირდწყალბადიანი რადიუმშემცველი წყლები ჟანგვის ზონებში ხდება სულფატური, რადიუმი ილექება BaSO4 და CaSО4-თან ერთად, სადაც ის ხდება პრაქტიკულად უხსნადი რადონის მუდმივ წყაროდ. ურანის ძლიერი მიგრაციულობის გამო და მისი კომცენტრირების შესაძლებლობის გამო, ფორმირდება ურანის სხვადასხვა ტიპის მადნები ჰიდროთერმებში, ნახშირებში, ბითუმებში, ნახშიროვან ფიქალებში, ქვიშნარში, ტორფნარში, ფოსფორიტებში, თიხნარში. ნახშირის დაწვისას მური ნაცარი და წიდა მდიდრდებიან 226Ra. ასევე რადიუმის შემცველობა მომატებულია ფოსფატოვან ქანებში.
ურანისა და თორიუმის დაშლის შედეგად და ნავთობის შემცველ ქანებში მათი გამოტუტებით ყოველთვის წარმოიქმნება რადიუმის რადიონუკლიდები. სტატიკურ მდგომარეობაში ნავთობი მდებარეობს ბუნებრივ ხაფანგებში, რადიუმის ურთიერთგაცვლა ნავთობსა და წყალს შორის არაა (გარდა კონტაქტის ზონებისა წყალი-ნავთობი) და შედეგად ნავთობში არის ჭარბი რადიუმი. საბადოების დამუშავებისას პლასტური და ჩატუმბული წყლები ინტენსიურად მიდიან ნავთობის პლასტებთა, სადაც წყალი-ნავთობის გამყოფი ზედაპირი მკვეთრად იზრდება და შედეგად რადიუმი გადადის ფილტრირების წყლებში. მომატებული სულფატ-იონების შემცველობის შემთხვევაში წყალში გახსნილი რადიუმი და ბარიუმი ილექებიან რადიობარიტის Ва(Ra)SО4 სახით, რომელიც შემდგომ ილექება მილების, არმატურების და რეზერვუარების ზედაპირებზე. წყალნავთობის ნარევის ზედაპირზე ტიპური მოცულობითი აქტიურიბა 226Rа და 228Rа-ის მიხედვით შეიძლება იყოს მიახლოებით 10 ბკ/ლ (შეესაბამება თხევად რადიოაქტიურ ნარჩენებს).
რადიუმის ძირითადი მასა მდებარეობს მთის ქანებში გაბნეულ მდგომარეობაში. რადიუმი — წარმოადგენს ტუტე და ტუტემიწა ქანწარმომქნელი ელემენტების ქიმიურ ანალოგს, რომლებისგანაც შედგება მინდვრის შპატი, რაც დედამიწის ქერქის მასის ნახევარზე მეტს შეადგენს. კალიუმიანი მინდვრის შპატები — წარმოადგენენ მთავარ ქანწარმომქმნელ მინერალებს მჟავა მაგმატურ ქანებში — გრანიტებში, სიენიტებში, გრანოდიორიტებში და სხვა. ცნობილია, რომ გრანიტებს აქვთ ბუნებრივი რადიოაქტიურობა რამდენადმე მაღალი ვიდრე ფონია, რაც გამოწვეულია მათში ურანის არსებობით. თუმცა ურანის კლარკი არ აღემატება 3 გრ/ტ, გრანიტებში მისი შემცველობა შეადგენს უკვე 25 გრ/ტ. მაგრამ თუ რადიუმის ანალოგი უფრო გავრცელებული ქიმიური ელემენტი ბარიუმი შედის საკმაოდ იშვიათი კალიუმ-ბარიუმიანი მინდვრის შპატების (გიალოფანი) შემადგენლობაში, ხოლო «სუფთა» ბარიუმიანი შპატი, მინერალ ცელზიანს BaAl2Si2O8 ძალიან იშვიათია, მაშინ რადიუმის დაგროვება რადიუმიანი მინდვრის შპატების და მინერალების წარმოქმნით საერთოდ არ ხდება, რადიუმის ნახევარდაშლის მცირე პერიოდის გამო. რადიუმი იშლება რადონად, რომელიც გადის ფორებში და მიკრობზარებით გამოირეცხება გრუნტის წყლებით. ბუნებაში ზოგჯერ გვხვდება ახალგაზრდა რადიუმიანი მინერალები რომლებიც არ შეიცავენ ურანს, მაგალითად რადიობარიტი და რადიოკალციტი, რომელთა კრისტალიზაციის დროს ხსნარებიდან, მდიდრდებიან რადიუმით (ადვილადხსნადი ურანის მეორადი მინერაბის უშუალო სიახლოვეს), რადიუმი კრისტალიზდება ბარიუმთან და კალციუმთან ერთად იზომორფიზმის მეშვეობით.
მიღება
ХХ საუკუნის დასაწყისში სუფთა რადიუმის მიღებას დიდი შრომა დასჭირდა. მარია კიური 12 წელი მუშაობდა, რათა მიეღო ერთი მარცვალი რადიუმი. რომ მიეღო მხოლოდ ერთი გრამი სუფთა რადიუმი საჭირო ოყო რამდენიმე ვაგონი ურანის მადანი, 100 ვაგონი ნახშირი, 100 ცისტერნა წყალი და 5 ვაგონი სხვადასხვა ქიმიური ნივთიერება. იმ დროისათვის არ არსებობდა რადიუმზე უფრო ძვირფასი ლითონი. 1 გრ რადიუმი 200 კგ ოქროზე მეტი ღირდა.
ფიზიკური და ქიმიური თვისებები
რადიუმი ნორმალურ პირობებში წარმოადგენს ბზინავ თეთრ ლითონს, რომელიც ჰაერზე მკრთალი ხდება და მუქდება (რადიუმის ნიტრიდის წარმოქმნის გამო). რეაგირებს წყალთან. იქცევა ბარიუმისა და სტრონციუმის მსგავსად, თუმცა ქიმიურად უფრო აქტიურია. ჩვეულებრივი ჟანგვის ხარისხი არის — +2. რადიუმის ჰიდროქსიდი Ra(OH)2 — ძლიერი, კოროზიული ფუძეა.
გამოყენება
რადიუმს ზოგჯერ იყენებენ კომპაქტურ ნეიტრონების წყაროებში, ამისათვის მის მცირე რაოდენობას არჩილავენ ბერილიუმთან ერთად. ალფა-გამოსხივების (ჰელიუმ-4-ის ბირთვები) ზემოქმედებით ბერილიუმიდან აძევებენ ნეიტრონებს: 9Be + 4He → 12C + 1n.
მედიცინაში რადიუმი გამოიყენება როგორც რადონის წყარო რადონის აბაზანების მოსამზადებლად (თუმცა უკვე მათი სარგებლიანობა ეჭვსქვეშაა). ამას გარდა, რადიუმი გამოიყენება ავთვისებიანი კანის, ცხვირის ლორწოვანი გარსის და საშარდე-სქესობრივი ტრაქტის დაავადებების სამკურნალოდ ხანმოკლე დასხივებისათვის.
თუმცა დღეს არსებობს ბევრი უფრო ამ მიზნებისათვის შესაფერისი რადიონუკლიდები საჭირო თვისებებით, მაგალითად, 60Co (T1/2 = 5,3 წელი), 137Cs (T1/2 = 30,2 წელი), 182Ta (T1/2 = 115 დღეღამე.), 192Ir (T1/2 = 74 დღეღამე.), 198Au (T1/2 = 2,7 დღეღამე.) და ა. შ.
მე-20 საუკუნის 70-იან წლებში რადიუმს ხშირად იყენებდნენ მუდმივი ნათების მქონე მნათ საღებავების დასამზადებლად (საავიაციო და საზღვაო მოწყობილობების ციფერბლატების, სპეციალური საათების და სხვა ხლსაწყოების მოსანიშნად), თუმცა ახლა შეცვალე უფრო ნაკლებად საშიში იზოტოპებით: ტრიტიუმით (T1/2 = 12,3 წელი) ან 147Pm (T1/2 = 2,6 წელი). ასეთი ხელსაწყოების საშიშროება იყო იმაში, რომ არ ჰქონდათ გამაფრთხილებელ მარკირებას, და მისი გამოვლენ ამხოლოდ დოზიმეტრით შეიძლებოდა.
ბიოლოგიური როლი
რადიუმი ძალიან რადიოტოქსიკურია. ორგანიზმში ის იქცევა კალციუმის მსგავსად - ორგანიზმში მოხვედრილი რადიუმის 80 % გროვდება ძვლოვან ქსოვილებში. რადიუმის დიდი კონცენტრაცია იწვევს ოსტეოპოროზს, თვითნებურ ძვლის მოტეხილობას და ძვლების ავთვისებია სიმსივნეებს. ასევე საშიშროებას წარმოადგენს რადიუმის დაშლის პროდუქტი - რადიოაქტიური ინერტული აირი რადონი.
მარია კიურის ნაადრევი სიკვდილი გამოიწვია რადიუმით ქრონიკულმა მოწამლვამ, რადგანაც იმ დროს დასხივების საშიშროება არ იყო გათვითცნობიერებული.
იზოტოპები
ცნობილია რადიუმის 25 იზოტოპი. იზოტოპები 223Ra, 224Ra, 226Ra, 228Ra გვხვდება ბუნებაში, და არიან რადიოაქტიური რიგების წევრები. დანარჩენი იზოტოპები შეიძლება ხელოვნურად იქნან მიღებული. ზოგიერთი რადიუმის იზოტოპის რადიოაქტიური ტვვისებები:
საინტერესო ფაქტები
მისი აღმოჩენის შემდეგ, საკუნის დასაწყისში რადიუმი ითვლებოდა სასარგებლოდ და შედიოდა ბევრი პროდუქტისა და საგნის შემადგენლობაში მაგალითად: პურში, შოკოლადში, სასმელ წყალში, კბილის პასტაში, სახის კანის კრემებსა და ფხვნილებში, ხელის საათების ციფერბლატებში, ტონუსის და პოტენციის მოსამატებელ საშუალებებში.
რესურსები ინტერნეტში
რადიუმი Webelements-ზე
რადიუმი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში
რადიუმის თვისებები chemister.ru-ზე
რადიუმის შენაერთების თვისებები
სქოლიო