Radium

Radium adalah sejenis unsur logam radioaktif bersimbol Ra dan nombor atom 88. Ia berwarna putih keperakan dan terdapat secara semula jadi dalam bijih uranium dan digunakan dalam bidang perubatan, radiografi, dan cat berkilau.

Ia logam alkali bumi terberat yang diketahui lebih ringan dari barium yang sekumpulan (walaupun sifat fizik dan kimianya paling mirip) dan merupakan satu-satunya unsur kumpulan logam sebegitu yang radioaktif.

Sifat fizik
Radium tulen berupa logam putih keperakan yang mudah meruap, meskipun unsur-unsur selajur kumpulannya yang lebih ringan seperti kalsium, strontium, dan barium menguning sedikit.Greenwood dan Earnshaw, hlm. 112 Rona kuningan pada permukaa logam cepat menghilang saat didedahkan kepada udara sekaligus menghasilkan lapisan hitam yang mungkin merupakan nitrida (Ra3N2).Kirby dkk., hlm. 4 Takat leburnya adalah  atau  dan takat didihnya adalah ; namun nilai ini belum utuh. Kededua nilai ini sedikit lebih rendah daripada barium selari aliran berkala yang dijangka semenurunnya lajur unsur kumpulan II. Seperti barium dan logam alkali, radium menghablur dalam struktur kubus berpusat-badan pada suhu dan tekanan piawai: jarak ikatan radium–radium adalah 514.8 pikometer. Radium memiliki jisim jenis sebesar 5.5 g/cm3 lebih tinggi dari barium selari aliran berkala; nisbah jisim radium–barium sebanding dengan nisbah jisim atom radium–barium kerana struktur kristal kedua unsur tersebut yang mirip."Crystal Structures of the Chemical Elements at 1 bar" . uni-bielefeld.de.

 Sifat kimia 
Radium logam yang sangat bertindak balas sepertimana barium dan selalu menunjukkan pengoksidaan +2 seperti unsur sekumpulan lainnya. Ia membentuk kation Ra2+ yang nirwarna dalam larutan berair yang sangat pekat besnya dan tidak mudah membentuk kompleks. Sebahagian besar sebatian radium merupakan sebatian ionik sederhana, meskipun diperkirakan adanya elektron 6s dan 6p (selain elektron valens 7s) kerana kesan relativistik dan akan meningkatkan sifat ikat sama kuat sebatian radium seperti RaF2 dan RaAt2. Kerana itu, potensi elektrod piawai tindak balas separa Ra2+ (aq) + 2e− → Ra (s) adalah −2.916 V, bahkan sedikit lebih rendah dari nilai −2.92 V untuk barium, sedangkan nilai sebelumnya naik dengan sejajar menurun bawah lajur kumpulan (Ca: −2.84 V; Sr: −2.89 V; Ba: −2.92 V).Greenwood dan Earnshaw, hlm. 111 Nilai dedua barium dan radium hampir sama dengan nilai logam alkali kalium, rubidium, dan sesium yang lebih berat.

Sebatian
Ion-ion radium tidak berwarna khusus, tetapi sebatian radium padu berubah warna secara bertahap berubah dari putih menjadi kuning dan kemudian menjadi gelap seiring waktu kerana swaradiolisis reputan alfa radium. Sebatian radium yang tidak larut memendap bersama semua sebatian barium, sebahagian besar strontium, dan sebahagian besar plumbum.Kirby dkk., hlm. 8

Radium oksida (RaO) belum dapat dicirikan lanjut selain kewujudannya, meskipun oksida menjadi sebatian umum logam alkali bumi lainnya. Radium hidroksida (Ra(OH)2) yang paling mudah larut di antara hidroksida alkali bumi dan merupakan bes yang lebih kuat daripada barium hidroksida yang sejenis.Kirby dkk., hlm. 4–8 Ia juga lebih mudah larut daripada aktinium hidroksida dan torium hidroksida: ketetiga hidroksida yang berdekatan ini dapat dipisahkan secara pemendapan dengan amonia.

Radium klorida (RaCl2) adalah sebatian nirwarna dan bercahaya. Ia menjadi kuning setelah beberapa waktu dileraikan akibat radiasi alfa yang dilepaskan radium ketika meluruh. Sejumlah kecil kotoran barium memberikan warna merah mawar pada sebatian tersebut. Ia larut dalam air meskipun kurang larut dari barium klorida, dan kelarutannya menurun dengan meningkatnya kepekatan asid klorida. Kristalisasi dari larutan encer menghasilkan dihidrat RaCl2·2H2O, isomorf dengan analog bariumnya.

Radium bromida (RaBr2) juga merupakan sebatian nirwarna dan bercahaya. Dalam air, ia lebih melarut daripada radium klorida. Seperti radium klorida, kristalisasi dari larutan encer menghasilkan dihidrat RaBr2·2H2O, isomorf dengan analog bariumnya. Radiasi pengion yang dipancarkan oleh radium bromida mengeksitasi molekul nitrogen di udara, membuatnya bercahaya. Zarah alfa yang dipancarkan oleh radium dengan cepat mendapatkan dua elektron untuk menjadi helium neutral, yang menumpuk di dalam dan melemahkan kristal radium bromida. Efek ini terkadang menyebabkan kristal itu pecah atau bahkan meletup.

Radium nitrat (Ra(NO3)2) adalah sebatian berwarna putih yang dapat dibuat dengan melarutkan radium karbonat dalam asid nitrat. Semakin meningkatnya kepekatan asid nitrat, tahap larut radium nitrat yang penting untuk pemurnian radium secara kimia semakin menurun.

Radium membentuk garam tak larut yang hampir sama dengan barium, kongenernya yang lebih ringan: ia membentuk sulfat (RaSO4, sulfat yang diketahui paling tidk larut), kromat (RaCrO4), karbonat (RaCO3), iodat (Ra(IO3)2), tetrafluoroberilat (RaBeF4), dan nitrat (Ra(NO3)2). Dengan pengecualian karbonat, semua garam ini kurang larut dalam air dibandingkan dengan garam barium yang sesuai, tetapi semuanya bersifat isostruktural dibandingkan sebatian seunsur bariumnya. Selain itu, radium fosfat, oksalat, dan sulfit mungkin juga tak larut, kerana akan memendap bersama garam barium tidak larut yang sepadan.Kirby dkk., hlm. 8–9 Radium sulfat salah satu sebatian radium yang kurang berbahaya kepada biologi hidupan kerana ketidaklarutan yang tinggi (pada suhu 20 °C, hanya 2.1 mg yang akan larut dalam 1 kg air) .Kirby dkk., hlm. 12 Jari-jari ionik Ra2+ yang besar (148 pm) menghasilkan kompleksasi yang lemah dan penyarian radium yang buruk dari larutan berair ketika pH-nya tidak tinggi.
Isotop

Radium memiliki 33 isotop yang diketahui dengan nombor jisim dari 202 hingga 234: kesemuanya bersifat radioaktif. Empat di antaranya – 223Ra (tempoh separuh hayat: 11.4 hari), 224Ra (3.64 hari), 226Ra (1600 tahun), dan 228Ra (5.75 tahun) – didapati secara semuljadi dalam rantai reputan torium-232, uranium-235, dan uranium-238 yang primordial (223Ra dari uranium-235, 226Ra dari uranium-238, dan dua lainnya dari torium-232). Namun, isotop-isotop ini masih memiliki waktu separuh hayat yang terlalu pendek untuk menjadi radionuklida primordial dan hanya ada di alam dari rantai reput ini.Salutsky, M.L. & Kirby, H.W. THE RADIOCHEMISTRY OF RADIUM, report, 1 Desember 1964; Amerika Serikat, Perpustakaan Universitas North Texas, UNT Digital Library; crediting UNT Libraries Government Documents Department. Halaman 3. Bersama dengan 225Ra yang sebahagian besar buatan manusia (15 hari), yang terjadi di alam hanya sebagai hasil pereputan neptunium-237 dalam jumlah jejak, kelima-limanya isotop radium yang paling stabil. Semua 27 isotop radium lainnya yang diketahui memiliki waktu separuh hayat di bawah dua jam, dan sebahagian besar memiliki waktu separuh hayat di bawah satu minit. Sekurang-kurangnya 12 isomer nuklear telah dilaporkan; yang paling stabil adalah radium-205m, dengan waktu separuh hayat antara 130 dan 230 milidetik; ini masih lebih pendek dari dua puluh empat isotop radium keadaan dasar.

Berbagai-bagai isotop semula jadi radium yang dapat dijumpai pada awal penyelidikannya diberi nama yang berbeda. Dalam skema ini, 223Ra diberi nama aktinium X (AcX), 224Ra torium X (ThX), 226Ra radium (Ra), dan 228Ra mesotorium 1 (MsTh1). Ketika diketahui bahawa semua ini adalah isotop dari unsur yang sama, banyak dari nama ini tidak digunakan lagi, dan "radium" merujuk pada semua isotop, bukan hanya 226Ra. Beberapa produk reput radium-226 menerima nama sejarah termasuk "radium" dari radium A hingga radium G di mana setiap huruf menunjukkan jauhnya jarak reput dari induknya 226Ra. Radium emanation = 222Rn, RaA = 218Po, RaB = 214Pb, RaC = 214Bi, RaC1 = 214Po, RaC2 = 210Tl, RaD = 210Pb, RaE = 210Bi, RaF = 210Po dan RaG = 206Pb.

226Ra adalah isotop radium yang paling stabil dan isotop terakhir dalam rantai reputan uranium-238 (4n + 2) dengan waktu separuh hayat lebih dari satu alaf: ia membentuk hampir semua radium semulajadi. Produk reputan langsungnya adalah gas adi radioaktif padat radon (secara spesifik isotop 222Rn) yang merupakan punca bahaya radium persekitaran. Tahap radioaktifnya 2.7 juta kali lebih tinggi daripada jumlah molar uranium semulajadi  (kebanyakan uranium-238) yang sama kerana waktu separuh hayatnya yang berkadar lebih pendek.

Sampel logam radium tahan pada suhu yang lebih tinggi daripada lingkungannya kerana radiasi yang dipancarkannya – zarah alfa, beta, dan sinar gama. Lebih spesifik lagi, radium semula jadi (sebahagian besar adalah 226Ra) sebahagian besar memancarkan zarah alfa, tetapi langkah-langkah lain dalam rantai reputannya (deret uranium atau radium) memancarkan zarah alfa atau beta, dan hampir semua pancaran zarah disertai dengan sinar gama.

Pada tahun 2013, ahli-ahli sains CERN menemukan bentuk inti radium-224 seperti buah lai menggunakan teknik pengujaan Coulomb. Ini adalah penemuan pertama dari inti asimetris. Ini adalah bukti kuat bahawa inti atom tertentu yang berat dan tidak stabil telah mengubah inti berbentuk buah lai.

Keberadaan
Semua isotop radium memiliki waktu separuh hayat yang jauh lebih pendek daripada usia Bumi, sehingga setiap radium primordial telah meluruh sejak lama. Meskipun demikian, radium masih terdapat di lingkungan, karena isotop 223Ra, 224Ra, 226Ra, dan 228Ra merupakan bagian dari rantai reput isotop torium dan uranium alami; karena torium dan uranium memiliki waktu separuh hayat yang sangat panjang, produk-produk ini terus-menerus diregenerasi dari reputannya. Dari keempat isotop ini, yang berumur paling panjang adalah 226Ra (waktu separuh hayat 1600 tahun), sebuah produk reputan uranium semulajadi. 226Ra isotop paling umum  membentuk sekitar sepertrilion kerak Bumi dengan umur yang relatif panjang; pada dasarnya semua radium alami adalah 226Ra. Dengan demikian, radium ditemukan dalam jumlah kecil dalam bijih uranium uraninit dan berbagai mineral uranium lainnya, dan bahkan dalam jumlah yang lebih kecil dalam mineral torium. Satu ton uraninit biasanya menghasilkan sekitar sepertujuh gram radium."Radium" , Laboratorium Nasional Los Alamos. Diakses tanggal 13 Mar 2023. Satu kilogram kerak Bumi mengandung sekitar 900 pikogram radium, dan satu liter air laut mengandung sekitar 89 femtogram radium.Section 14, Geophysics, Astronomy, and Acoustics; Abundance of Elements in the Earth's Crust and in the Sea, in Lide, David R. (ed.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, Edisi ke-85. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005).

 Sejarah 

 Penemuan 
Ia ditemukan ahli kimia Marie Skłodowska dan suaminya Pierre Curie hasil saringan galian sampel uraninit dari Jáchymov (dalam Republik Czech moden) pada Julai 1898:Hammond, C. R. "Radium" dalam  mereka memperoleh suatu sebatian radioaktif yang terdiri dari dua komponen yang dapat diasingkan: barium yang mewarnakan nyala api hijau terang dan suatu unsur lain tidak dikenali yang tidak mudah larut serta menghasilkan garis spektrum merah kirimis yang belum penah diketahui sebelumnya. Marie dan Piere Curie melaporkan penemuan unsur ini dalam makalah Akademi Sains Perancis pada 19 Disember tahun sama; pada masa sama nama radium diberikan terbitan kata Latin radius "pancaran" menggambarkan sifatnya memancarkan tenaga sangat kuat.

Penyelidikan lanjut
Pada bulan September 1910, Marie dan André-Louis Debierne mengumumkan kejayaan mereka memperasingkan logam radium tulen melalui elektrolisis larutan radium klorida (RaCl2) tulen menggunakan katod raksa yang menghasilkan amalgam radium–raksa sebelum dipanaskan dalam atmosfera gas hidrogen menyingkirkan raksa lalu meninggalkan sisa radium tulen. Pada tahun yang sama, E. Eoler mengasingkan radium dengan penguraian terma azidanya, Ra(N3)2. Logam radium pertama kali dihasilkan secara skala industri pada awal abad ke-20 di kilang Biraco, anak syarikat dari Union Minière du Haut Katanga (UMHK) terletak di Olen, Belgium.

Nota

Rujukan

Kategori:Logam alkali bumi
Kategori:Unsur kimia