Радий

Радий (Ra) — элемент с атомным номером 88, относится к щелочноземельным металлам. Это редкий радиоактивный металл серебристо-белого цвета, обладающий высокой плотностью и мягкостью, плавящийся при температуре около 700 °C. В природе встречается исключительно в виде следов в минералах урана и тория, чаще всего в виде радиевых солей, таких как радиевые сульфаты и карбонаты. Основным источником радия является минерал бецеллит, содержащий до 0,14% Ra.

Физические свойства

Агрегатное состояние: твёрдое при комнатной температуре.
Плотность: около 5,5 г/см³.
Твердость: низкая, металл легко режется ножом.
Цвет и блеск: серебристо-белый, быстро тускнеет на воздухе.
Теплопроводность и электропроводность: хорошие показатели, аналогичные кальцию и барию.
Радиоактивность: высокоактивный элемент, с периодом полураспада Ra‑226 около 1600 лет, испускает альфа-частицы.

Химические свойства

Радий проявляет типичную химическую активность щелочноземельных металлов. Основные химические свойства:

Реакция с кислородом: на воздухе образует поверхностный оксид RaO, который защищает металл от дальнейшего окисления.
Реакция с водой: медленно реагирует с холодной водой, образуя гидроксид радия Ra(OH)₂ и водород. С нагревом реакция ускоряется.
Реакция с галогенами: взаимодействует с хлором, бромом и йодом с образованием галогенидов RaX₂.
Кислотные реакции: хорошо растворяется в разбавленных кислотах, образуя соли Ra²⁺. С концентрированными кислотами реакция протекает с выделением газов, аналогично барию.
Соли радия: чаще всего встречаются в виде сульфатов RaSO₄, карбонатов RaCO₃ и хлоридов RaCl₂. Сульфат радия крайне малорастворим, что используется для разделения радия от бария и кальция.

Соединения радия

1. Оксиды и гидроксиды:

RaO образуется при нагревании металла на воздухе.
Гидроксид Ra(OH)₂ сильно щелочной, растворимость выше, чем у бариевого гидроксида.

2. Галогениды:

RaCl₂, RaBr₂ и RaI₂ — белые кристаллы, хорошо растворимые в воде (кроме сульфата радия).

3. Сульфаты и карбонаты:

RaSO₄ практически нерастворим в воде, используется для отделения радия от других щелочноземельных элементов.
RaCO₃ образует кристаллический порошок белого цвета, растворимость в воде низкая.

4. Другие соединения:

Радий образует нитраты Ra(NO₃)₂ и фосфаты Ra₃(PO₄)₂, которые находят применение в радиохимии и медицине (исторически использовались для радиотерапии).

Радиохимические особенности

Радий радиоактивен и распадается с выделением альфа-частиц, трансформируясь в радон‑222, газообразный радиоактивный элемент. Именно радиоактивность определяет его химическую токсичность и области применения. При длительном контакте с радиевыми соединениями наблюдается интенсивное свечение из-за радиолюминесценции.

Применение

Исторически радий использовался в:

Медицине: для радиотерапии онкологических заболеваний (в виде радиевых солей).
Фотолюминесцентных составах: для окраски циферблатов часов и приборов (устаревшие технологии из-за радиационной опасности).
Научных исследованиях: в изучении радиоактивного распада и радиоактивных серий.

Современные применения ограничены радиохимией и ядерными исследованиями, так как радиоактивность делает его крайне опасным для промышленного использования.

Методы получения

Радий извлекается главным образом из отходов урановой промышленности:

Обработка минералов (например, бецеллита) кислотами для растворения и выделения радиевых солей.
Разделение с барием и кальцием проводится через осаждение малорастворимого сульфата радия.
Концентрированные растворы затем перерабатываются в различные соли, используемые в исследованиях.

Безопасность и токсичность

Радий чрезвычайно радиоактивен. Длительное воздействие приводит к облучению костной ткани, анемии, повреждению внутренних органов. Контакт с металлом или солями радия требует строгого соблюдения радиационной защиты, использования свинцовых экранов, перчаток и контроля дозы облучения.

Соблюдение этих мер является критическим, так как ингаляция или проглатывание соединений радия может вызвать тяжёлые острые и хронические заболевания, включая рак костей.