Радий

Общие сведения и методы получения

Радий ( Ra ) — радиоактивный серебристо-белый блестящий металл, бы­стро тускнеющий на воздухе. Существование радия предсказано Д. И. Менделеевым в 1871 г. Об открытии соединений радия сообщили в 1898 г. супруги Пьер Кюри и Мария Кюри-Склодовская. Тщательное изучение урановой смолки позволило открыть сначала полоний, а чуть позже и радий. Металлический радий впервые получили в 1910 г. М. Кюри-Склодовская и французский химик Дебьерн. Они использова­ли метод электролиза водного раствора хлорида радия с ртутным ка­ тодом с последующей перегонкой амальгамы радия. В ходе выделения радия за его появлением следили по излучению, отсюда элемент полу­чил свое название (от латинского radius — луч).

Радий относится к ретким и рассеянным элементам. Содержание его в земной коре 1*10^-10 % (по массе) В урановых рудах, являющих­ся главным его источником, на 1 т урана приходится не более 0,34 г радия. Помимо урановых руд, возможные источники радия — некото­рые природные воды, например воды нефтяных месторождений.

При извлечении радия из урановых руд в качестве инертного носи­теля добавляют барий Методы последующего их разделения основаны иа лучшей растворимости в воде солей бария по сравнению с солями радия. Для извлечения радия урановые руды сначала обрабатывают Серной кислотой, при этом радий и барий остаются в осадке в виде сульфатов. Затем их переводят в карбонаты продолжительным кипя­чением в содовом растворе и растворяют в крепкой соляной кислоте. Отделение радия от бария производят с помощью дробной кристаллиза­ции, каждая ступень которой приводит к обогащению кристаллов кон­центрата радием. Окончательное отделение радия ведут методом ион­ного обмена, пропуская раствор концентрата через колонну, заполнен­ную сульфостирольным катионом. Элюирование (вымывание) осуще­ствляют раствором уксусно- или лимоннокислого аммония, причем ба­рий вымывается при меньших концентрациях элюэнта.

Физические свойства

Атомные характеристики. Атомный номер 88- Гипотетическое ма-човое число 226 дано самому долгоживущему изотопу радия — «-радиоак­тивному ²²⁶ Ra , имеющему период полураспада 1600 лет. Атомный ра­диус радия 0,235 нм, ионный радиус Ra²+ 0,144 нм.

Конфигурация внешних электронных оболочек 7s ² . Потенциалы ионизации / (эВ): 5,28; 10,14; 34,3. Радий имеет о. ц. к. решетку. Энер­гия кристаллической решетки £"реш⁼130 мкДж/кмоль. Электроотрица­тельность радия 0,97. Все известные изотопы радия (известны изотопы с массовыми числами 213, 215, 219 — 230) нестабильны. В природе как члены естественных радиоактивных рядов встречаются ²²² Ra (специаль­ное название — актнний-нкс, символ АсХ), ²²⁴ Ra (специальное назва­ние — торий-икс, символ ThX ), ²²⁶ Ra и ²²⁸ Ra (мезоторнй I, символ MsThl ). Работа выхода электрона ср=3,2 эВ.

Плотность радия 5,5—6,0 Мг/м³.

Химические свойства

Нормальный электродный потенциал ф₀=—2,92 В. По химическим свойствам радий более всего сходен с барием, но более активен. При комнатной температуре радий соединяется с кислородом, образуя ок­сид RaO , и с азотом, образуя нитрид Ra₃N₂ . Предполагается наличие устойчивого при нормальных условиях гидрида ЙаНг- Радий бурно ре­агирует с водой, при этом образуется сильное основание Ra ( OH ) j и выделяется водород. Из гидроксида или карбоната RaC 6₃ легко полу­чаются другие соли радия. Все они постепенно разлагаются под дей­ствием собственного излучения, приобретая при этом желтую или ко­ричневую окраску. Соединения радия обладают свойством автолюми­несценции. В результате радиоактивного распада 1 г радия выделяет каждый час 553,7 Дж тепла Поэтому температура радия и его солей всегда примерно на 1,5 К выше температуры окружающей среды.

Области применения

В последнее время применение радия существенно сократилось, так как широко используются искусственные радиоактивные изотопы. Он со­хранил некоторое значение как источник радона для радоновых ванн (1 г радия выделяет в сутки около 1 мм³ радона). В небольших коли­чествах в смеси с бериллием радий используют для приготовления

нейтронных источников, в смеси с сульфидом цинка — при производст­ве светосоставов. Иногда радий применяют для дефектоскопии литья, сварных швов, а также для снятия электростатических зарядов.