Radiumi

Radiumi është një element kimik me simbolin Ra dhe numrin atomik 88. Eshte elementi i gjashte ne grupin e dyte ne sistemin periodik, i njohur ndryshe edhe si metali alkalino-tokesor. Radiumi i paster eshte iargjendte ne te bardhe, po ne te njejten kohe reagon forte me azotin (me shume se me oksigjenin), pervec bashkeveprimit me ajrin, duke formuar nje shtrese te zeze me te nitratit te natriumit. (Ra3N2).

 Izotopet 
Radium ka 33 izotopë të njohur, me numra masive nga 202 në 234: të gjitha janë radioaktive. Katër nga këto - 223Ra (jeta gjysmë 11,4 ditë), 224Ra (3,64 ditë), 226Ra (1600 vjet) dhe 228Ra (5,75 vjet) - ndodhin natyrshëm në zinxhirët torium primordial-232, uranium-235 dhe uranium -238 (223Ra nga uranium-235, 226Ra nga uraniumi-238, dhe dy të tjerë nga toriumi-232). Megjithatë, këto izotopë kanë akoma gjysmë jetë të shkurtër për të qenë radionukleide primordiale dhe ekzistojnë vetëm në natyrë nga këto zinxhirë të prishjes. [9] Së bashku me artificiale 225Ra (15 d), këto janë pesë izotopet më të qëndrueshme të radiumit. [9] Të gjitha izotopet e tjera të radium-njohur kanë jetë gjysmë nën dy orë dhe shumica kanë gjysmë jetë nën një minutë. [8] Raportuar të paktën 12 isomere bërthamore; më e qëndrueshme prej tyre është rrezet-205m, me një jetëgjatësi mes 130 dhe 230 milisekonda, që është akoma më e shkurtër se njëzet e katër izotopë radium shtetërorë. [8]

Në historinë e hershme të studimit të radioaktivitetit, izotopeve të radiumeve të ndryshme u janë dhënë emra të ndryshëm. Në këtë skemë, 223Ra u emërua actinium X (AcX), 224Ra torium X (ThX), 226Ra radium (Ra) dhe 228Ra mesothorium 1 (MsTh1). [9] Kur u kuptua se të gjitha këto janë izotopë të të njëjtit element, shumë prej këtyre emrave u përjashtuan dhe "radiumi" i referohej të gjitha izotopeve, jo vetëm 226Ra. [9] Disa nga produktet e zbulimit radium-226 morën emra historikë duke përfshirë "radiumin", duke filluar me radiumin A në radiumin G, me shkronjën që tregonte afërsinë e zinxhirit nën prindin e tyre 226Ra.

226Ra është izotopi më i qëndrueshëm i radiumit dhe është izotopi i fundit në zinxhirin e prishjes (4n + 2) të uraniumit-238 me gjysmën e jetës së një mijëvjeçari: përbën gati të gjithë radiumin natyror. Produkti i saj i menjëhershëm i prishjes është radoni i dendur radioaktiv i gazit të gazit fisnik, i cili është përgjegjës për shumicën e radioaktivitetit të rrezikut mjedisor. [10] Është 2.7 milion herë më shumë radioaktive sesa urani i njëjtë i uraniumit natyror (kryesisht uranium-238), për shkak të gjysmës së jetës proporcionale më të shkurtër.

Një mostër e radiumit metalik ruan veten në një temperaturë më të lartë se mjedisi i tij për shkak të rrezatimit që lëshon - grimcat alfa, grimcat beta dhe rrezet gama. Në mënyrë të veçantë, radiumi natyror (kryesisht 226Ra) lëshon kryesisht grimca alfa, por hapa të tjerë në zinxhirin e degradimit (uranium ose seri radiumi) lëshojnë grimca alfa ose beta dhe pothuajse të gjitha emetimet e grimcave shoqërohen nga rrezet gama.

 Vetite me shumice 
Radiumi është metali alkaline-tokësor më i rëndë i njohur dhe është i vetmi anëtar radioaktiv i grupit të tij. Vetitë e tij fizike dhe kimike i ngjajnë më shumë kongjenerit të tij më të lehtë, bariumit.[4]Radiumi i pastër është një metal i paqëndrueshëm, me shkëlqim argjendtë-bardhë, edhe pse kongjenerët e tij më të lehtë kalciumi, stronciumi dhe bariumi kanë një nuancë të lehtë të verdhë.[4] Sipërfaqja me shkëlqim e radiumit bëhet shpejt e zezë pas ekspozimit ndaj ajrit, ndoshta për shkak të formimit të nitritit të radiumit (Ra3N2).Pika e tij e shkrirjes është ose 700 °C (1,292 °F) ose 960 °C (1,760 °F)[a] dhe pika e tij e vlimit është 1,737 °C (3,159 °F); megjithatë, kjo nuk është përcaktuar mirë.[6] Të dyja këto vlera janë pak më të ulëta se ato të bariumit, duke konfirmuar tendencat periodike poshtë elementëve të grupit 2.Ashtu si bariumi dhe metalet alkaline, radiumi kristalizohet në strukturën kubike të përqendruar në trup në temperaturë dhe presion standard: distanca e lidhjes radium-radium është 514.8 pikometra.[8] Radiumi ka një dendësi prej 5.5 g/cm3, më të lartë se ajo e bariumit, dhe të dy elementët kanë struktura kristalore të ngjashme (bcc në temperaturë dhe presion standard).

 Kimi 
Radiumi shfaq vetëm gjendjen e oksidimit +2 në tretësirë.[5] Ai formon kationin pa ngjyrë Ra2+ në tretësirë ujore, i cili është shumë bazik dhe nuk formon komplekse lehtësisht.[5] Shumica e komponimeve të radiumit janë, pra, komponime jonike të thjeshta,[5] megjithëse pjesëmarrja nga elektronet 6s dhe 6p (përveç elektroneve të valencës 7s) pritet për shkak të efekteve relativiste dhe do të rriste karakterin kovalent të komponimeve të radiumit si RaF2 dhe RaAt2.[21] Për këtë arsye, potenciali standard i elektrodës për gjysmë-reaksionin Ra2+ (aq) + 2e- → Ra (s) është -2.916 V, madje pak më i ulët se vlera -2.92 V për bariumin, ndërsa vlerat më parë ishin rritur pa probleme poshtë grupit (Ca: -2.84 V; Sr: -2.89 V; Ba: -2.92 V).[22] Vlerat për bariumin dhe radiumin janë pothuajse saktësisht të njëjta me ato të metaleve më të rënda alkaline si kaliumi, rubidiumi dhe ceziumi.[22]

 Komponimet 
Komponimet e radiumit të ngurta janë të bardha pasi jonet e radiumit nuk japin një ngjyrosje specifike, por ato gradualisht kthehen në të verdhë dhe më pas errësohen me kalimin e kohës për shkak të vetë-radiolizës nga zbërthimi alfa i radiumit.[5] Komponimet e patretshme të radiumit bashkëprecipitojnë me të gjithë bariumin, shumicën e stronciumit dhe shumicën e komponimeve të plumbit.[23] Oksidi i radiumit (RaO) është karakterizuar dobët, pasi reagimi i radiumit me ajrin rezulton në formimin e nitritit të radiumit.[24] Hidroksid radiumi (Ra(OH)2) formohet nëpërmjet reagimit të metalit radium me ujë dhe është më i tretshëm midis hidroksideve të tokës alkaline dhe një bazë më e fortë se kongjeneri i tij i bariumit, hidroksidi i bariumit.[25] Është gjithashtu më i tretshëm se hidroksidi i aktiniumit dhe hidroksidi i toriumit: këto tre hidrokside ngjitur mund të ndahen duke i precipituar ato me amoniak.[25]

Kloruri i radiumit (RaCl2) është një përbërës pa ngjyrë, lumineshent. Ai bëhet i verdhë pas një farë kohe për shkak të vetëdëmtimit nga rrezatimi alfa i lëshuar nga radiumi kur zbërthehet. Sasi të vogla të papastërtive të bariumit i japin përbërësit një ngjyrë rozë.[25] Është i tretshëm në ujë, megjithëse më pak se kloruri i bariumit, dhe tretshmëria e tij zvogëlohet me rritjen e përqendrimit të acidit klorhidrik. Kristalizimi nga tretësira ujore jep dihidratin RaCl2·2H2O, izomorf me analogun e tij të bariumit.

Në ujë, është më i tretshëm se kloruri i radiumit. Ashtu si kloruri i radiumit, kristalizimi nga tretësira ujore jep dihidratin RaBr2·2H2O, izomorf me analogun e tij të bariumit. Rrezatimi jonizues i emetuar nga bromuri i radiumit ngacmon molekulat e azotit në ajër, duke e bërë atë të shkëlqejë. Grimcat alfa të emetuara nga radiumi fitojnë shpejt dy elektrone për t'u bërë helium neutral, i cili grumbullohet brenda dhe dobëson kristalet e bromurit të radiumit. Ky efekt ndonjëherë shkakton thyerjen ose edhe shpërthimin e kristaleve.

Nitrati i radiumit (Ra(NO3)2) është një përbërës i bardhë që mund të prodhohet duke tretur karbonatin e radiumit në acid nitrik. Ndërsa përqendrimi i acidit nitrik rritet, tretshmëria e nitratit të radiumit zvogëlohet, një veti e rëndësishme për pastrimin kimik të radiumit.Radiumi formon shumë të njëjtat kripëra të patretshme si bariumi i tij më i lehtë: ai formon sulfatin e patretshëm (RaSO4, sulfati më i patretshëm i njohur), kromatin (RaCrO4), karbonatin (RaCO3), jodatin (Ra(IO3)2), tetrafluoroberilatin (RaBeF4) dhe nitratin (Ra(NO3)2). Me përjashtim të karbonatit, të gjitha këto janë më pak të tretshme në ujë sesa kripërat përkatëse të bariumit, por të gjitha janë izostrukturale me homologët e tyre të bariumit. Përveç kësaj, fosfati i radiumit, oksalati dhe sulfiti janë ndoshta gjithashtu të patretshëm, pasi ato bashkëprecipitojnë me kripërat përkatëse të patretshme të bariumit.[26] Patretshmëria e madhe e sulfatit të radiumit (në 20 °C, vetëm 2.1 mg do të treten në 1 kg ujë) do të thotë se ai është një nga komponimet e radiumit më pak të rrezikshme biologjikisht.[27] Rrezja e madhe jonike e Ra2+ (148 pm) rezulton në aftësi të dobët për të formuar komplekse koordinimi dhe nxjerrje të dobët të radiumit nga tretësirat ujore kur nuk është në pH të lartë.

 Perhapja 
Të gjitha izotopet e radiumit kanë gjysmë-jetë shumë më të shkurtër se mosha e Tokës, kështu që çdo radium primordial do të ishte zbërthyer shumë kohë më parë. Megjithatë, radiumi ende gjendet në mjedis, pasi izotopet 223Ra, 224Ra, 226Ra dhe 228Ra janë pjesë e zinxhirëve të zbërthimit të izotopeve natyrore të toriumit dhe uraniumit; meqenëse toriumi dhe uraniumi kanë gjysmë-jetë shumë të gjata,[2] këto bija rigjenerohen vazhdimisht nga zbërthimi i tyre.[11] Nga këto katër izotope, më jetëgjati është 226Ra (gjysmë-jetë 1600 vjet), një produkt i zbërthimit të uraniumit natyror. Për shkak të jetëgjatësisë së tij relative, 226Ra është izotopi më i zakonshëm i elementit, duke përbërë rreth një pjesë për trilion të kores së Tokës; në thelb i gjithë radiumi natyror është 226Ra.[29] Kështu, radiumi gjendet në sasi të vogla në xeherorin e uraniumit, uranitin dhe minerale të tjera të ndryshme të uraniumit, dhe në sasi edhe më të vogla në mineralet e toriumit. Një ton përzierje katrani zakonisht jep rreth një të shtatën e një grami radium.[30] Një kilogram i kores së Tokës përmban rreth 900 pikogramë radium, dhe një litër ujë deti përmban rreth 89 femtogramë radium.

 Historia