Radon

Radon je hemijski element sa simbolom Rn i atomskim brojem 86. To je radioaktivni, bezbojni plemeniti gas bez mirisa i okusa, koji se prirodno javlja kao indirektni proizvod raspada elemenata uranija i torija. U periodnom sistemu elemenata nalazi se u šestoj periodi. Njegov najstabilniji izotop, 222Rn, ima vrijeme poluraspada od 3,8 dana. Radon je jedna od najgušćih supstanci koja je u gasovitom stanju pod normalnim uslovima. Također on je i jedini gas koji u normalnim uslovima ima samo radioaktivne izotope te se zbog svoje radioaktivnosti smatra opasnim za zdravlje. Njegova snažna radioaktivnost također onemogućava hemijske studije te je do danas poznato samo nekoliko njegovih spojeva. Radon nastaje kao jedan od međuproizvoda u normalnom radioaktivnom lancu raspadanja kroz koji se torij i uranij polahko raspadaju do stabilnog olova. Torij i uranij su dva najrasprostranjenija radioaktivna elementa na Zemlji, a na njoj postoje od vremena kada je nastala. Njihovi prirodni izotopi imaju vrlo duga vremena poluraspada, u rasponima od nekoliko milijardi godina. Torij i uranij, njihov proizvod raspada radij i njegov proizvod raspada radon, stoga će u narednih nekoliko desetaka miliona godina ostati u gotovo istom omjeru kao što su i danas. Kako se i sam radon raspada, on daje nove radioaktivne elemente zvane kćerke radona tj. proizvode raspada. Za razliku od gasovitog radona, njegovi proizvodi raspada su u čvrstom stanju te se zalijepe za površinu, kao što su čestice prašine u zraku. Ako se tako kontaminirana prašina udahne, te čestice se mogu zalijepiti za disajne puteve u plućima i na taj način povećati rizik od razvoja raka pluća.

Za razliku od svih drugih elemenata koji se nalaze u pomenutom lancu radioaktivnog raspada, radon je gasovit i lahko dospijeva u disajni sistem. Stoga, čak i u doba nuklearnih reaktora, radon koji se javlja u prirodi odgovoran je za većinu slučajeva izlaganja stanovništva ionizirajućem zračenju. Često je i jedini uzročnik doze pozadinske radijacije za neke osobe, i vrlo često je promjenjiv u zavisnosti od mjesta. Uprkos kratkom vremenu poluraspada, dio gasovitog radona iz prirodnih izvora može se akumulirati u koncentracijama mnogo višim od normalnih u nekim prostorijama, naročito u nižim područjima i nižim spratovima zgrada te podrumima i kanalima, uglavnom zbog svoje težine i gustoće. Također se ponegdje može naći i u prirodnim izvorima i geotermalnim vrelima.

Epidemiološke studije su dokazale jasnu vezi između udisanja visokih koncentracija radona i povećane pojave raka pluća. Stoga se radon smatra značajnim zagađivačem koji može utjecati na kvalitet zraka u prostorijama širom svijeta. Prema podacima Američke agencije za zaštitu okoline (EPA), radon je drugi uzročnik raka pluća po učestalosti, odmah nakon pušenja duhana, uzrokujući 21.000 smrtnih slučajeva godišnje u SAD-u. Oko 2.900 od tih smrtnih slučaja desilo se osobama koje nisu nikad pušile. Iako je među pušačima na drugom mjestu među uzročnicima smrti, radon je na prvom mjestu među uzročnicima raka pluća kod nepušača, prema procjenama EPA.

 Osobine 
 Fizičke 
Radon je bezbojan gas, bez okusa i mirisa te se stoga ne može otkriti pomoću ljudskih čula. Pri standardnim uslovima temperature i pritiska, radon gradi monoatomski gas gustoće 9,73 kg/m3, što je oko 8 puta gušće od Zemljine atmosfere na nivou mora, koja iznosi 1,217 kg/m3. Radon je jedan od najgušćih gasova pri sobnoj temperaturi i najgušći među plemenitim gasovima. Iako je pri standardnim uslovima pritiska i temperature bez boje, kada se ohladi ispod tačka topljenja od 202 K (−71 °C), radon emitira sjajnu radioluminescenciju koja prelazi iz žute u naranđasto-crvenu kako se temperatura snižava. Nakon kondenzacije, radon sjaji zbog intenzivne radijacije koju proizvodi. On je vrlo slabo rastvorljiv u vodi, ali je mnogo rastvorljiviji od lakših plemenitih gasova. Također je znatno više rastvorljiv u organskim rastvaračima nego u vodi.

 Hemijske 
Pošto je plemeniti gas, radon je u hemijskom smislu vrlo slabo reaktivan. Međutim, pošto je vrijeme poluraspada radona-222 samo 3,8 dana, to ga čini vrlo korisnim u fizičkim naukama kao prirodni radioaktivni traser (radioizotopski indikator).

Radon je član elemenata sa nultom valencijom koji se zovu i plemeniti gasovi. On je intertan u većini uobičajenih hemijskih reakcija, poput sagorijevanja, jer njegova vanjska valentna ljuska sadrži osam elektrona. To mu daje stabilnu konfiguraciju sa minimalnom energijom u kojoj su vanjski elektroni vrlo snažno vezani. Za izdvajanje jednog elektrona iz njegovih ljusaka potrebno je 1037 kJ/mol (također poznata i kao prva energija ionizacije). Međutim, prema tredovima u periodnom sistemu, on ima nešto nižu elektronegativnost od elementa iznad njega u periodom sistemu, ksenona, te je stoga reaktivniji od njega. Ranije studije su došle do zaključka da bi stabilnost radon hidrata trebala biti na istom nivou kao i stabilnost hidrata hlora () ili sumpor-dioksida (), odnosno značajno viša od stabilnosti hidrata vodik sulfida ().

Zbog visokih troškova njegovog dobijanja i radioaktivnosti, eksperimentalna hemijska istraživanja rijetko se provode sa radon. Kao rezultat toga do danas je dobijeno vrlo mali broj spojeva radona, a gotovo svih su fluoridi ili oksidi. Radon mogu oksidirati samo nekoliko vrlo snažnih oksidacijskih sredstava poput fluora, dajući radon-difluorid. Taj spoj se na temperaturi iznad 250 °C ponovno raspada na sastavne elemente.

On ima vrlo slabu volatilnost (isparljivost) i smatra da se mu formula glasi . Međutim zbog vrlo kratkog vremena poluraspada radona i radioaktivnosti njegovih spojeva, nije moguće detaljnije proučavanje ovog spoja. Teoretske studije o ovoj molekuli predviđaju da bi ona trebala imati dužinu Rn-F veze od 2,08 Å, te da je spoj termodinamički više stabilan i manje isparljiv od svog lakšeg srodnika . Oktaedarna molekula  bi mogla imati čak i nižu entalpiju formiranja od difluorida. Možda postoje i viši fluoridi RnF4 i RnF6, a proračuni pokazuju da bi mogli biti stabilni, ali postoji određena sumnja jer do danas takvi spojevi nisu sintetizirani. Vjeruje se da se ion [RnF]+ formira u sljedećoj reakciji:

Rn (g) + 2  (s) →  (s) + 2  (g)

Radon oksidi su, pored malog broja drugih, neki od malobrojnih spojeva radona; dokazano je postojanje samo njegovih trioksida. Za radon-karbonil RnCO se pretpostavlja da bi mogao biti stabilan i imati linearnu geometriju molekule. Molekule  i RnXe su dokazano znatno stabilnije ako se kupliraju okretnim momentom. Atom radona ugniježđen unutar molekule fulerena predložen je kao lijek protiv tumora. Iako postoji Xe(VIII), do danas nisu pronađeni spojevi radona Rn(VIII); RnF8 bi mogao biti hemijski izuzetno nestabilan (XeF8 je termodinamički nestabilan). Predviđa se da je nastabilniji spoj radon Rn(VIII) mogao biti barij-perradat (Ba2RnO6), analogan barij-perksenatu. Nestabilnost radona Rn(VIII) se objašnjava relativističkom stabilizacijom 6s ljuske, također poznatom kao efekt inertnih parova.

 Izotopi 
Radon nema stabilnih izotopa. Ipak, do danas je otkriveno i opisano 36 radioaktivnih izotopa, čije atomske mase imaju raspon od 193 do 228. Najstabilniji od njih je izotop 222Rn, koji je proizvod raspada izoopta 226Ra, a koji je opet proizvod uranija 238U. Među proizvodima raspada izotopa 222Rn nalaze se i vrlo male količine (izuzetno nestabilnog) izotopa 218Rn.

Postoje još tri druga izotopa radona čija vremena poluraspada iznose duže od jednog sata: 211Rn, 210Rn i 224Rn. Izotop 220Rn je prirodni proizvod u lancu raspada najstabilnijeg izotopa torija (232Th), i u starijoj literaturi se ponekad navodi pod nazivom toron. Njegovo vrijeme poluraspada iznosi 55,6 sekundi i također emitira alfa-zrake. Slično njemu, 219Rn je deriviran iz najstabilnijeg izotopa aktinija (227Ac), a nazvan je aktinon, a i on je alfa-emiter sa vremenom poluraspada od 3,96 sekundi. U lancu raspada izotopa neptunija (237Np) ne javljaju se značajniji izotopi radona, mada se mogu javiti količine u tragovima (ekstremno nestabilnog) izotopa 217Rn.

 Utjecaj na zdravlje 
 U rudnicima 
Međunarodna agencija za istraživanje raka (IARC) je klasificirala radon-222 (zapravo kćerke radona) kao kancerogenog za ljude, a pošto je on gas koji se udiše, posebna pažnja se pridaje riziku od raka pluća za osobe koji su duže vrijeme kontinuirano izložene visokim nivoima radona. Tokom 1940ih i 1950ih, u vrijeme dok vrlo skupi ventilacijski sistemi u rudnicima nisu bili uvedeni i propisani sigurnosnim standardima, izlaganje radonu bilo je povezano sa rakom pluća među rudarima nepušačima koji su kopali uranijeve rude i druge materijale iz čvrstim stijenama u današnjoj Češkoj, a kasnije i među rudarima u jugozapadnom dijelu SAD-a. Od tog vremena do danas, ventilacija i druge sigurnosne mjere su korištene radi snižavanja nivoa radona u najviše pogođenim rudnicima koji su nastavili proizvodnju. U skorije vrijeme, prosječno godišnje izlaganje rudara u uranijevim rudnicima je palo na nivoe slične koncentracijama koje se udišu u prosječnim domaćinstvima. Time je smanjen profesionalni rizik od raka izazvanog radonom, mada i dalje ostaju zdravstveni problemi kod osoba koji su trenutno zaposleni u problematičnim rudnicima i za one koji su u prošlosti tamo bili zaposleni. Kako je relativni rizik za rudare smanjen, tako je porasla mogućnost da se otkriju rizici među stanovništvom. Osim raka pluća, istraživaći pretpostavljaju da postoji mogući povišen rizik od leukemije zbog izlaganja radonu. Iskustva iz studija nad općom populacijom nisu konsistentna sa teorijom. Međutim, studije nad rudarima iz rudnika uranija našle su značajnu korelaciju između izlaganja radonu i hronične limfocitne leukemije.

Povezanost s pušenjem
Rezultati iz epidemioloških studija ukazuju da se rizik od raka pluća povećava izlaganjem radonu u domaćinstvima. Međutim, u takvim studijama i dalje postoji određena doza nesigurnosti. Klasični i dobro poznati primjer izvora grešaka je pušenje. Osim toga, pušenje je najvažniji faktor rizika za rak pluća. Na Zapadu, procjenjuje se da duhanski dim uzrokuje oko 90% svih slučajeva raka pluća. Postoji određena tendencija da se drugi hipotetički rizici za nastanak raka "podvedu" pod rizik od pušenja, te se stoga rezultati iz epidemioloških studija uvijek trebaju uzeti s rezervom.

Prema podacima EPA, rizik od raka pluća za pušače je značajan zbog sinergističkog efekta radona i pušenja. Za ovu populaciju od ukupno 1000 osoba 62 osobe će umrijeti od raka pluća za razliku od 7 od 1000 osoba koje će umrijeti iz istog razloga a koje nikad nisu pušile. Međutim, ne može se isključiti da se rizik za nepušače može objasniti isključivo efektima kombinacije radona i pasivnog pušenja.

Radon, poput drugih poznatih i sumnjivih vanjskih faktora rizika za nastanak raka pluća, je opasnost za pušače i bivše pušače. Ovo je jasno pokazala Evropska udružena studija. Komentar na tu udruženu studiju navodi: "da nije pogodno jednostavno govoriti o rizicima od radona u domaćinstvima. Rizik je od pušenja, a pojačan sinergističkim efektom radona na pušače. Bez pušenja, efekti bi bili isuviše mali da bi bili značajni."

Prema Evropskoj udruženoj studiji, postoji razlika među rizicima od radona između histoloških tipova. Male ćelije karcinoma pluća, koje praktično djeluju na pušače imaju veliki rizik od radona. Kod drugih histoloških tipova poput adenokarcinoma, tipa koji primarno nikad ne utječe na pušače, rizik od radona se pokazao znatno manji. Jedna studija o radijaciji tokom postmastektomijske radioterapije pokazuje da je potrebno razviti jednostavne modele ranije korištene u proučavanju kombiniranih i zasebnih rizika od radijacije i pušenja. Taj pristup također podržava i nova diskusija o metodi kalkulacije, LNT (), koja se rutinski koristi.

 U vodi za piće 
Efekti radona na organizam ako se on proguta ili popije su nepoznati, mada su neke studije objavile da se njegovo biološko vrijeme poluraspada kreće od 30 do 70 minuta, te da 90% radona nestane u toku prvih 100 minuta. Nacionalno istraživačko vijeće je 1999. istraživalo problem radona u vodi za piće. Rizici povezani sa unosom radona putem vode se smatraju gotovo zanemarljivim. Voda iz podzemnih izvora može sadržavati značajnu količinu radona u zavisnosti od okolnih stijena i uslova u tlu, dok nadzemni izvori obično ne sadržavaju radon.

Kao što se može unijeti putem vode, radon se također otpušta iz vode pri porastu njene temperature, ili ako se pritisak snizi te ako podzemna voda dođe u dodir sa zrakom. Optimalni uslovi za otpuštanje radona i izlaganje njemu nastaju pri tuširanju. Voda sa koncentracijom radona od 104 pCi/L može povisiti koncentraciju radona u prostoriji za oko 1 pCi/L u normalnim uslovima korištenja vode.

 Reference 

Kategorija:Hemijski elementi
Kategorija:Opasni materijali
Kategorija:Karcinogeni