Енциклопедия

Мария Кюри и Ирен Кюри на радий -

За 13-то издание (1926) на , Мария Кюри, съновителка на Нобеловата награда за физика през 1903 г. и носителка на Нобелова награда за химия през 1911 г., записва записите на радий с дъщеря си Ирен Кюри, по-късно Ирен Жолио-Кюри и съновителка на Нобеловата награда за химия за 1935 г. Статията разказва за откритието на радий от Мария и Пиер Кюри и обсъжда неговите свойства, производство и приложения. В статията се споменава само мимоходом, че радиоактивността, излъчвана от радий, причинява „селективно унищожаване на определени клетки и може да има много опасни последици“ - свойство, тъжно демонстрирано в по-късните години, когато Мария Кюри и след това Ирен Кюри умират от левкемия, вероятно причинена от излагане до такава радиация.

Мари Кюри

РАДИУМ

[Радий] е елемент с атомно тегло 226, най-високият член в алкалоземната поредица, калций, стронций, барий. Това е метал, имащ много аналогии с бария и също така е „радиоактивно вещество“, т.е. вещество, което претърпява спонтанно разпадане, придружено от излъчване на радиация ( вж.РАДИОАКТИВНОСТ). Това радиоактивно свойство придава на радия особено значение за научни цели или за медицинска употреба, а също така е причина за изключителната рядкост на елемента. Въпреки че радият е само едно от многобройните радиоактивни вещества, тъй като не е нито най-радиоактивното, нито най-разпространеното, скоростта на разпадане и естеството на продуктите от неговото разпадане са се оказали особено благоприятни при приложенията на радиоактивността и го правят най-важният от радиоелементи.

ХИМИЧНИ СВОЙСТВА

Спектър. —Ако не вземем предвид химичните действия на излъчваните от него лъчения, радият има точно свойствата, които могат да се очакват от мястото му в химическата класификация. Радият се поставя от атомното му тегло 226, във втората колона на таблицата на Менделеев. С атомно число 88, това е последният член от алкалоземната поредица. Солите на радия са безцветни и почти всички се разтварят във вода; сулфатът и карбонатът са неразтворими. Радиевият хлорид е неразтворим в концентрирана солна киселина и в алкохол. Радиевите и бариевите соли са изоморфни.

Приготвяне на радий. —Металният радий се получава по същия начин като металния барий, чрез електролиза на радиева сол с живачен катод, като живакът се елиминира чрез нагряване на амалгамата в сух водород. Металът е бял и се топи при около 700 °. Той атакува водата и бързо се променя от контакта на въздуха. Атомното тегло може да се определи чрез методите, използвани за барий, например чрез претегляне на безводния радиев хлорид и еквивалентния сребърен хлорид или бромид.

Оптичен спектър. —Оптичният спектър е съставен, както и при другите алкалоземни метали, от относително малък брой линии с голяма интензивност; най-силната линия в границата на виолетовия спектър е 3814,6Å и тази линия е много чувствителен тест за наличие на радий; но спектралният анализ се използва малко при откриването на радиоелементи, като радиоактивните свойства предлагат значително по-висока степен на чувствителност. Високочестотният спектър е в съответствие с прогнозата за елемента с атомно число 88.

РАДИОАКТИВНИ СВОЙСТВА

Радиоактивни елементи като цяло. —Теорията за радиоактивната трансформация е установена от Ръдърфорд и Соди ( вж. РАДИОАКТИВНОСТ). Ако n е броят на атомите на радиоелемента, делът на атомите, унищожени за определено време t, е винаги един и същ, какъвто и да е n ; броят на атомите намалява с времето t съгласно експоненциален закон, n = n 0 e-λt, където λ е радиоактивната константа на веществото.

Реципрочната стойност на λ се нарича „среден живот“ на елемента; времето T, необходимо за преобразуването на половината от атомите, се нарича „период“ и е свързано с константата λ чрез израза T = logε2 / λ.

Радиоактивните вещества излъчват три вида лъчи, известни като α-, β- и γ-лъчи. Α-лъчите са ядра на хелий, носещи всеки положителен заряд, равен на удвояване на елементарния заряд; те се изхвърлят от ядрата на радиоактивните атоми с голяма скорост (около 1,5 X 109 до 2,3 X 109 cm. / сек.). Β-лъчите са електрони с различни скорости, които могат да се доближат до скоростта на светлината. Γ-лъчите представляват електромагнитно излъчване от същия вид като светлината или рентгеновите лъчи, но дължината на вълната им обикновено е много по-малка и може да бъде по-малка от 0,01Å. Докато излъчването на някои радиоелементи се състои почти изцяло от α-лъчи, чиято проникваща сила е много малка, други радиоелементи излъчват β- и γ-лъчи, които са в състояние да проникнат в значителна дебелина на материята.

Урано-радиево семейство. —Радият е член на семейството на урана, т.е. един от елементите, произтичащи от трансформацията на урановия атом; периодът му е около 1700 години. […]

Атомите на всеки елемент се образуват от унищожените атоми на предходния елемент. Нито един от тези атоми не може да съществува в природата по друг начин освен в урановите минерали, освен ако наскоро не се прехвърли от такива минерали чрез химичен или физичен процес. Когато се отделят от урановия минерал, те трябва да изчезнат, като разрушаването им не се компенсира от тяхното производство. Само уранът и торият са радиоелементи с толкова дълъг живот, че са успели да издържат през геоложки времена без никакво известно производство.

Според законите на радиоактивното преобразуване при много стари минерали се постига състояние на равновесие, при което съотношението на броя на атомите на различните вещества е равно на съотношението на техния среден живот. Съотношението радий / уран е около 3,40 X 10-7 при по-старите минерали; съответно не можем да очакваме да открием минерал, съдържащ висок дял на радий. И все пак чистият радий може да бъде получен в значителни количества, докато другите радиоелементи, с изключение на бавно разпадащия се уран и торий, не са в състояние да се приготвят в количество, повечето от тях, тъй като съществуват в много по-малки количества. Колкото по-бързо се разпада радиоактивното вещество, толкова по-малък е делът му сред земните минерали, но толкова по-голяма е неговата активност. По този начин радият е няколко милиона пъти по-активен от урана и 5,000 пъти по-малко от полоний.

Излъчване на радиева тръба. —Малки количества радий често се съхраняват в запечатани стъклени тръби, наречени „радиеви тръби“. Радият излъчва само α-лъчи и слабо β-лъчение; проникващата радиация, излъчвана от радиева тръба, идва от продуктите на разпадане, постепенно натрупани от радиоактивните трансформации на радий; първо, излъчване на радон или радий, радиоактивен газ, следващият термин на ксенон от поредицата инертни газове; второ, радий A, B, C, наречен „активен депозит на бързи промени“; трето, радий D, E и радий F или полоний, наречен „активен депозит на бавна промяна“; накрая, неактивно олово, а също и гелий, генериран под формата на α-лъчи.

Силното проникващо излъчване на радиева тръба се излъчва от радий B и C. Когато чистата радиева сол е запечатана в тръба, активността се увеличава за около месец, докато се постигне състояние на равновесие между радий, радон и активното отлагане на бърза промяна, когато производството на всеки от тези елементи се компенсира от тяхното унищожаване. Проникващата радиация се състои от β-лъчи и в γ-лъчи, като последните са особено известни със своята ценна употреба в терапията.

Количеството радон в равновесие с един грам радий се нарича „кюри“. Ако радонът се извлича и запечатва отделно в епруветка, радий А, В, С ще се натрупва и проникващата радиация за една кюрия радон ще бъде същата като за един грам радий. Но активността на радоновата тръба намалява до половината от стойността си за 3,82 дни, периодът на радона, докато активността на радиевата тръба остава практически постоянна след постигане на равновесие; спадът е само 0,4% за 10 години.

Ефекти от радиацията. —Радиацията на радий предизвиква всички обичайни ефекти на лъчите ( вж. РАДИОАКТИВНОСТ); йонизация на газовете, непрекъснато производство на топлина, възбуждане на фосфоресценцията на определени вещества (цинков сулфид и др.), оцветяване на стъклото, химически действия (например разлагане на вода), фотографски действия, биологични действия. Радиевите съединения, наблюдавани на тъмно, проявяват спонтанна яркост, която е особено ярка в прясно приготвения хлорид или бромид и се определя от действието върху солта на собственото му лъчение.

Активност на радий.—А-лъчите, принадлежащи на самия радий, имат обхват от 3,4 cm. на въздух при 15 ° C. и нормално налягане. Броят на α частиците, излъчвани от радий, се измерва чрез различни методи за номериране (сцинтилации или преброителна камера); резултатът варира от 3,40 X 1010 до 3,72 X 1010 частици в секунда. и на грам радий; от тези данни може да се изведе средният живот на радия. Три други групи α-лъчи с обхват 4,1 cm, 4,7 cm. и 7 см. се излъчват от радон и активното находище, радий A, B, C. Топлината, произведена от самия радий, е около 25 калории на час и на грам. За една тръба с радий в равновесие с продуктите на разпадане на бързи промени, производството на топлина е около 137 калории на час и на грам. Този ефект на нагряване се дължи главно на поглъщането на енергията на α-лъчите.