რადონი

რადონი (; ქიმიური სიმბოლო — ) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეექვსე პერიოდის, მეთვრამეტე ჯგუფის (ძველი კლასიფიკაციით — მერვე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის, ა) რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია — 86, ყველაზე დიდი სიცოცხლისუნარიანი იზოტოპის მასური რიცხვია — 222, დნ — (−71) °, დუღ — (−61.7) °, სიმკვრივე — 9.73 გ/ლ. ნორმალურ პირობებში — უფერული, უსუნო აირია. მიეკუთვნება ინერტულ აირებს. რადონის საი -რადიოაქტიური იზოტოპი ბუნებაში გვხვდება, როგორც ბუნებრივი რადოაქტიური მწკრივის წევრები: ^{219}, ^{220} და ^{222}. ხელოვნურად (სინთეზირებით) მიღებულია რადონის 20-ზე მეტი იზოტოპი, რომელთა მსაზური რიცხვებია 201-222.

აღმოჩენისა და სახელწოდების წარმოშობის ისტორია
ინგლისელმა მეცნიერმა ე. რეზერფორდმა 1899 წელს აღნიშნა, რომ თორიუმის პრეპარატები ასხივებენ, არამარტო -ნაწილაკებს, არამედ კიდევ ადრე უცნობ ნივთიერებას, რადგანაც თორიუმის პრეპარატის ირგვლივ ჰაერი თანდათანობით ხდება რადიოაქტიური. ეს ნივთიერებას შესთავაზა ეწოდებინათ თორიუმის ემანაციათი (ლათინური — გამოსხივება) მისცა მას სიმბოლი . შემდგომმა დაკვირვებებმა აჩვენა, რომ რადიუმის პრეპარატებიც უშვებდნენ რაღაც ემანაციას, რომელიც ფლობს რადიოაქტიურ თვისებებს და იქცევა როგორც ინერტული აირი.

თავდაპირველად თორიუმის ემანაციას უწოდებდნენ ტორონს, ხოლო რადიუმის ემანაციას — რადონს. დამტკიცებულ იქნა, რომ ყველა ემანაცია სინამდვილეში წარმოადგენს ერთი რაღაც ელემენტის - ინერტული აირის რადიონუკლიდებს, რომელსაც შეესაბამება ატომური ნომერი 86. პირველად ის სუფთა სახით მიღებულ იქნა 1908 წელს უილიამ რამზაიმ და გრეიმ, მათმა უწოდეს მას ნიტონი (ლათ. , შუქმფენი). 1923 წელს აირმა საბოლოოდ მიიღო სახელწოდება რადონი და სიმბოლო შეიცვალა .

1936 წელს რეზერფორდმა პუბლიკურ ლექციაზე წარადგინა მათი მუშაობის შედეგები:

მე ვეხმარებოდი მას [პროფესორს ელექტროტექნიკაში ოუენს მაკგილის უნივერსიტეტში ქ. მონრეალში, კანადა 1898 წ. დეკემბრიდან 1899 წ. 26 მაისამდე] ექსპერიმენტების ჩატარებაში, და ჩვენ აღმოვაჩინეთ რამდენიმე მეტად უცნაურო მოვლენები. გამოვლინდა, რომ თორიუმის ჟანგის რადიოაქტიური ზემოქმედება შეიძლება ატანდეს ათეულ ქაღალდის ფურცელში, რომლებიც ზემოდან ედო ამ ჟანგს, მაგრამ აჩერებს ქარსის სიფრიფანა ფირფიტა, თითქოს ასხივებს რაღაცას, რომელიც დიფუნდირებს ქაღალდის ფორებს შორის. ის ფაქტი, რომ მოწყობილობა ძალიან მგრძნობიარე იყო ჰაერის მოძრაობის მიმართ, მხარს უჭერდა ამ დიფუზიონურ ჰიპოთეზას. ამის შემდეგ ჩვენ ჩავატარეთ ექსპერიმენტები, სადაც ჰაერი გადიოდა თორიუმის ჟანგზე, ხოლო შემდეგ ხვდებოდა იონიზაციის კამერაში. ამ ცდებმა აჩვენა, რომ აქტივობა შეიძლება გადატანილ იქნას ჰაერით. თუმცა, როდესაც ჰაერის ნაკადი წყდებოდა, იონიზაციის კამერაში აქტივობა უცებ არ წყდებოდა, არამედ თანდათანაბით მცირდებოდა ექსპონენციალური კანონების მიხედვით. მე ამ აიროვან ნივთიერებას რომელსაც შეუძლია დიფუნდირება ქაღალდზე, გადაიტანება ჰაერით და რამდენიმე ხანი ინარჩუნებს თავის აქტივობას უწოდე «თორიუმის ემანაცია».

მე დავადგინე, რომ ამ ემანაციას გააჩნია მეტად თავისებური თვისება გახადოს რადიოაქტიური სხეულები, რაშიც ან რაზეც ის გადის. იმ დროს სხეულების რადიოაქტიურ ნივთიერებებთან ახლოს დადებით ბევრი იღებდა განუმეორებელ და უცნაურ შედეგებს. ეს ყველაფერი იხსნებოდა ისეთივე ემანაციებით, როგორიც ჩვენ აღმოვაჩინეთ თორიუმზე.

სანამ ასეთ ახსნას ჩავთვლით სწორად, საჭირო იყო ემანაციის ჭეშმარიტი ბუნების მონახვა. ეს იყო ძალიან ძნელი, რადგანაც მისი ხელმისაწვდომი რაოდენობა ყოველთვის მეტად მცირე იყო.

რადონის აღმოჩენას როგორც ქიმიური ელემენტისა, მიაწერენ ასევე გერმანელ ქიმიკოსს ფრედერიკ დორნს (:: , 1848—1916). რადონის აღმოჩენის პრიორიტეტის საკთხები განიხილება ჯეიმზ და ვირჯინია მარშალების ნამუშევრებში, სადაც, ნაჩვენებია, რომ რადონის როგორც ქიმიური ელემენტის პირველ აღმომჩენად შეიძლება ჩაითვალოს რეზერფორდი.

1900 წ. დორნმა აღმოაჩინა რადონ-222-ის იზოტოპი, რომლის ნახევარდაშლის პერიოდია 3,823 დღე და ამის შესახებ სტატია გამოაქვეყნა, სადაც რეზერფორდის ადრეულ ნამუშევარზე იყო დაყრდნობილი. რეზერფორდი ჯერ ოუენთან, ხოლო შემდეგ 1899 წ. მარტო მუშაობდა რადონის სხვა იზოტოპთან -220 (ტორონი), რომლის ნახევარდაშლის პერიოდი მიახლოებით 54,5 წმ. რეზერფორდმა არ იცოდა გერმანელის ნამუშევრებზე, რადგანაც მან გამოაქვეყნა თავისი ნამუშევარი მცირე ტირაჟიან გერმანულ ჟურნალში. რეზერფორდმა თანაც არ იცოდა გერმანული. დორნი საერთოდ არ იყო დაინტერესებული რადიოაქტიურობით. და მხოლოდ 1902 წ. რეზერფორდმა და სოდდიმ ექსპერიმენტულად დაამტკიცეს, რომ ემანაცია — ეს არის რადონის იზოტოპი. მათ შეძლეს მისი გაცივება და სითხედ გადაქცევა, ახალი ფიზიკური დანადგარით მაკგილის უნივერსიტეტში და გამოაქვეყნეს სტატია.

ბუნებაში
რადონი შედის რადიოაქტიური რიგის 238, 235 და 232-ის შემადგენლობაში. რადონის ბირთვები ბუნებაში მუდმივად წარმოიქმნებიან პირველადი დედა ბირთვების რადიოაქტიური დაშლის დროს. მასის მიხედვით დედამიწის ქერქში მისი გაწონასწორებული შემცველობა 7%-ს შეადგენს. მისი ქიმიური ინერტულობის გამო რადონი შედარებით ადვილად ტოვებს «მშობელი» მინერალის კრისტალურ მესერს და ხვდება მიწისქვეშა წყლებში, ბუნებრივ აირებში და ჰაერში. რადგანაც ყველაზე ხანგრძლივად მცხოვრები იზოტოპი, რადონის ბუნებრივ ოთხ იზოტოპში არის 222, სწორედ მისი შემცველობა ამ გარემოში არის მაქსიმალური.

ჰაერში რადონის შემცველობა დამოკიდებულია, უპირველეს ყოვლისა, გეოლოგიურ გარემოებაზე (მაგ, გრანიტებში, რომლებშიც ბევრია ურანი, წარმოადგენს რადონის აქტიურ წყაროს, ამასთან ზღვების ზედაპირზე რადონის შემცველობა ძალიან მცირეა), დამოკიდებულია ასევე ამინდზე (წვიმების დროს მიკრობზარები, რომლებითაც რადონი ნიადაგიდან ხვდება, ივსება წყლით; თოვლის საფარი ასევე აფერხებს რადონის ჰაერში მოხვედრას). მიწისძვრების წინ შეიმჩნევა რადონის კონცენტრაციის ზრდა ჰაერში, სავარაუდოდ, ჰაერის უფრო მაღალი აქტიური ცვლის გამო გრუნტში მიკროსეისმური აქტივობის გამო.

მიღება
რადონის მისაღებად რადიუმის ყველა მარილის წყალხსნარში უბერავენ ჰაერს, რომელიც თან იტაცებს და გამოაქვს რადიუმის რადიოაქტიური დაშლის შედეგად წარმოქმნილი რადიუმი. შემდეგ ჰაერს გულდასმით ფილტრავენ ხსნარის მიკროწვეთების გამოსაყოფად, რომლებიც შეიცავენ რადონის მარილებს. თითონ რადონის გამოსაყოფად აირების ნარევიდან მათ აცილებენ ქიმიურად აქტიურ ნივთიერებებს (ჟანგბადს, წყალბადს, წყლის ორთქლს და ა.შ.), დარჩენილს აკონდენსირებენ თხევადი აზოტით, შემდეგ კონდენსატიდან გაყავთ აზოტი და ინერტული აირები (არგონი, ნეონი და ა.შ.).

ფიზიკური თვისებები
რადონი — რადიოაქტიური ერთატომიანი აირია ფერისა და სუნის გარეშე. წყალში ხსნადობაა 460 მლ/ლ; რადონის ორგანულ გამხსნელებში, ადამიანის ცხიმოვან ქსოვილებში ხსნადობა ათობით აღემატება ვიდრე მის წყალში ხსნადობას. აირი კარგად ჟონავს პოლიმერულ აპკებში. ადვილად ადსორბირდება აქტივირებული ნახშირით და სილიკაგელით.

საკუთარი რადიოაქტიურობა იწვევს რადონის ფლუორესცენციას. აირადი და თხევადი რადონი ფლუორესცირებს ცისფრად, მყარი რადონი აზოტის ტემპერატურამდე გაცივებისას ფლუორესცირების ფერი თავიდან ყვითელია, შემდგომ მოწითალო-ნარინჯისფერია.

აირადი განმუხტვისას რადინის ნათების ფერი - ლურჯია, რადგანაც რადონის სპექტრის ხილვად ნაწილში განსაკუთრებით გამოირჩევა 8 ხაზი, რომლებიც პასუხობენ ტალღების სიგრძეს 3982-დან 5085-მდე და ძევს უმთავრესად სპექტრის ლურჯ ნაწილში, თუმცა სტაბილური იზოტოპების არყოფნის გამო მის გამოყენება აირნათებ მოწყობილობებში შეუძლებელია.

ქიმიური თვისებები
რადონი «კეთილშობილი აირია». თუმცა რადონი წარმოადგენს ყველაზე აქტიურ კეთილშობილ აირს ქიმიური თვალსაზრისით, რადგანაც ვალენტური ელექტრონები მდებარეობენ მაქსიმალურად დაშორებულ მანძილზე ბირთვიდან. რადონი წარმოქმნის კლატრატებს, რომლებსაც, თუმცა აქვთ მუდმივი შემადგენლობა, ქიმიური კავშირები რადონის ატომების მონაწილეობით მათში არ არის. ფთორთან რადონი მაღალ ტემპერატურისას წარმოქმნის ნაერთს შემადგენლობით: , სადაც = 4, 6, 2. რადონის დიფტორიდი 2 წარმოადგენს თეთრ არააქროლად კრისტალურ ნივთიერებას. რადონის ტეტრაფტორიდის 4 და ჰექსაფტორიდის 6 ჰიდროლიზით წარმოიქმნება რადონის ოქსიდი 3. მიღებულია ასევე ნაერთები + კატიონით.

გამოყენება
რადონს იყენებენ მედიცინაში რადონის აბაზანების მოსამზადებლად. რადონი გამოიყენება სოფლის მეურნეობაში შინაური პირუტყვის საკვების აქტივაციისათვის, მეტალურგიაში როგორც ინდიკატორი აირების ნაკადების სიჩქარის განსაზღვრისათვის დომენის ღუმელებში, გაზსადენებში. გეოლოგიაში რადონის შემცველობის გაზომვები ჰაერში და წყალში გამოიყენება ურანის და თორიუმის საბადოების მოსაძებნად, ჰიდროლოგიაში — გრუნტისა და მდინარეების წყლების ურთიერთქმედების გამოკვლევებში. რადონის კონცენტარციის დინამიკა მიწისქვეშა წყლებში შეიძლება გამოყენებულ იქნას მიწისძვრების პროგნოზისათვის.

ისტორია
რადიოაქტიურობისა და რადონის აღმოჩენა დაემთხვა რადიაციის ბიოლოგიურ ეფექტზე მომატებულ ყურადღებას და ინტერესს. დადგენილ იქნა, რომ ბევრი მინერალური წყალი მდიდარია "რადიუმის ემანაციით" (ასე უწოდებდნენ იმ დროს რადონს). ამ აღმოჩენის შემდეგ ამას მოჰყვა მოდა "რადიაციაზე». კერძოდ კი იმ დროის რეკლამაში წყლების რადიოაქტიურობა ცხადდებოდა მათ სარგებლიანობის და ეფექტიანობის მთავარ მაჩვენებლად.

შენობის ბუნებრივი რადიაციული ფონი
ნაგებობის რადიაციული ფონის ძირითად შემადგენელი უმთავრესად დამოკიდებულია ადამიანის მოღვაწეობაზე. ეს უპირველეს ყოვლისა გამოწვეულია, ისეთი ფაქტორებით, როგორიცაა სამშენებლო მასალების, შენობის კონსტრუქციული გადაწყვეტის შერჩევა, და ვენტილაციის სისტემების გამოყენება. გაზომვები ყოველთვის არ ამტკიცებს მიღებულ დასკვნებს, იმის შესახებ რომ სარდაფებში და დაბალ სართულებზე რადონი დიდი რაოდენობით კონცენტრირდება ვიდრე ზედა სართულებზე.

ბიოლოგიური ზემოქმედება
ადამიანის ორგანიზმში მოხვედრისას, რადონი ხელს უწყობს პროცესებს, რომლებიც ხელს უწყობენ კიბოს დაავადების წარმოქმნას ფილტვებში. რადონის ბირთვის და მისი შვილობილი იზოტოპების დაშლა ფილტვების ქსოვილებში იწვევს მიკროდამწვრობებს, რადგანაც ყველა ენერგია ალფა-ნაწიკაბისა შთაინთქმება პრაქტიკულად დაშლის წერტილშივე. განსაკუთრებულად საშიშია (აძლიერებს დაავადების რისკს) რადონის ზემოქმედების და მოწევის ერთდროული ურთიერთქმედება. ითვლება, რომ რადონი — მოწევის შემდგომ მეორე ფაქტორია, რომელიც იწვევს და აძლიერებს რისკს უპირატესად ბრონხოგენური (ცენტრალური) ტიპის ფილტვების კიბოს დაავადებისა. რადონის დასხივებით გამოწვეული კიბო, მეექვსე ადგილზეა კიბოთი სიკვდილიანობის მიზეზებს შორის.

რადონის რადიონუკლიდები განაპირობებენ რადიაციის დოზის ნახევარზე მეტს, რომელსაც საშუალოდ იღებს ადამიანის ორგანიზმი ბუნებრივი და ტექნოგენური რადიონეკლიდების სახით გარემოდან.

ახლა ბევრ ქვეყანაში აწარმოებენ რადონის კონცენტრაციის ეკოლოგიურ მონიტორინგს შენობებში, რადგანაც გეოლოგიური ბზარის რაიონებში მისი კონცენტრაცია შშენობებში შეიძლება ატარებდეს ურაგანულ ხასიათს და მნიშვნელოვნად აღემატებოდეს საშუალო მაჩვენებლებს დანარჩენ რეგიონთან შედარებით.

რადონ-222-ის ზღვრული დასაშვები მიღება სუნთქვის ორგანოებით ტოლია 146 მბკ/წელს.

იზოტოპები
რადონს გააჩნია სტაბილური იზოტოპი. ყველაზე მდგრადია 222 (1/2=3,8235 დღეა), შედის ბუნებრივი ურან-238-ის რადიოაქტიურ ოჯახში ურან—რადიუმის ოჯახში და წარმოადგენს უშუალოდ რადიუმ-226-ის დაშლის პროდუქტია. ზოგჯერ სახელწოდება «რადონს» მიაკუთვნებენ ამ იზოტოპს. თორიუმ-232-ის რადიოაქტიურ რიგში შედის 220 (1/2=55,6 წმ), ზოგჯერ მას უწოდებენ ტორონს . ურან-235-ის ოჯახში შედის 219 (1/2=3,96 წმ), მას უწოდებენ აქტინონს . ურან-რადიუმის ოჯახის ერეთერთ განშტოებაში (განშტოების კოეფიციენტი 2) შედის ასევე ძალიან მცირეხნიან მცხოვრები (1/2=35 მწ) რადონ-218. ყველა აღნიშნული რადონის იზოტოპი განიცდის ალფა-დაშლას. ამ ოთხი ნუკლიდებით განისაზღვრება ბუნებრივი რადონის იზოტოპები. ცნობილია ასევე კიდევ 30 ხელოვნური რადონის იზოტოპი მასური რიცხვით 195-დან 228-მდე. რადონის ზოგიერთი ნეიტრონოდეფიციტური იზოტოპებს აქვთ ასევე აღგზებული მეტასტაბილური მდგომარეობა; ასეთი მდგომარეობით ცნობილია 13. მასური რიცხვიდან =212 დაწყებული ალფა-დაშლა ხდება დომინირებადი. რადონის მძიმე იზოტოპები (დაწყებული =223) იშლებიან უპირატესად ბეტა-მინუს-დაშლით.