РАДИЙ

РАДИЙ – радиоактивный химический элемент II группы периодической системы, аналог бария; относится к щелочноземельным элементам. Стабильных изотопов не имеет; наиболее долгоживущие – ²²⁶Ra (период полураспада t1/2 = 1600 лет) и ²²⁸Ra (t1/2 = 5,75 года). Остальные изотопы (всего их известно 25) «живут» значительно меньше, некоторые – доли секунды; почти все они получены искусственно.

Радий в природе и его свойства.

Несмотря на сравнительно малое время жизни по сравнению с возрастом Земли (около пяти миллиардов лет), некоторые изотопы радия, хотя и в очень малых количествах, встречаются в природе. Происходит это благодаря существованию в природе трех радиоактивных рядов, в которых изотопы радия непрерывно образуются при распаде долгоживущих (так называемых материнских) радионуклидов: урана-238 (из него получается ²²⁶Ra), урана-235 (он дает ²²³Ra, t1/2 = 11,4 суток) и тория-232 (дает ²²⁸Ra и ²²⁴Ra, t1/2 = 3,7 суток). Очевидно, что чем меньше период полураспада данного радионуклида, тем меньше его содержание в минералах, даже самый долгоживущий, ²²⁶Ra, содержится в земной коре в количестве всего одной десятимиллиардной доли процента, обычно в тех же породах, в которых содержится уран.

Чистый радий – блестящий серебристо-белый металл, быстро тускнеющий на воздухе из-за образования на его поверхности оксида и нитрида. С водой реагирует более энергично, чем барий, выделяя водород. Плавится радий при 969° С, кипит при 1507° С, плотность – около 6 г/см³. Любые физические и химические свойства радия изучать трудно из-за его очень высокой радиоактивности. Радий непрерывно выделяет теплоту, и если нет условий для теплоотвода, металл быстро нагревается и может даже расплавиться. Продукт распада радия – радиоактивный газ радон. Радий вместе с продуктами своего распада излучает все три вида радиации – a-, b- и g-лучи. Из-за высокой радиоактивности радий и его соединения светятся в темноте, его бесцветные соли быстро желтеют, а затем приобретают коричневую, вплоть до черной, окраску; их водные растворы разлагают воду, выделяя из нее водород и кислород.

Если не считать сильной радиоактивности, химические свойства радия и его соединений мало отличаются от аналогичных свойств бария. Как и у бария, легко растворимы хлорид, бромид, иодид, нитрат радия, а фторид, карбонат и сульфат почти нерастворимы. Гидроксид Ra(OH)₂ – сильная щелочь.

В поисках новых радиоактивных элементов.

Радий неотделим от имени открывших его супругов Кюри, которые посвятили его поискам, выделению и изучению свойств многие годы. Открытые в 1896 А.Беккерелем «урановые лучи» заинтересовали многих ученых, среди них были французский физик Пьер Кюри и его жена Мария Склодовская-Кюри.

Если Беккереля в основном волновали свойства «урановых лучей» и источник их энергии, то Кюри, будучи скорее химиком, задалась вопросом, является ли уран уникальным в этом отношении и нет ли других элементов с подобными свойствами Нужно было научиться точно измерять степень радиации. Сейчас такой вопрос решается просто с помощью приборов, например, счетчиков Гейгера, но они появились только в 1908, а фотопластинки были слишком грубым инструментом и требовали много времени для экспозиции и последующего проявления. Скорость опадания золотых листочков электроскопа тоже зависела от многих невоспроизводимых факторов. П.Кюри сконструировал электрометр, позволяющий точно измерять очень малые токи, измеряемые триллионными долями ампера – пикоамперами (пА). В приборе использовался открытый им вместе с братом Жаком пьезоэлектрический эффект – появление на гранях некоторых кристаллов при их сдавливании электрических зарядов (этот эффект используется, например, в кварцевых часах, в пьезозажигалках). Точно дозируя давление на кристалл, можно было компенсировать и, таким образом, измерять очень малые токи. Конструкция состояла из двух расположенных горизонтально с небольшим зазором металлических дисков, на которые подавалось напряжение около 100 В. Если между дисками находился только слой воздуха, тока не было, но если на нижний диск насыпали тонким слоем определенное количество какого-либо соединения урана, воздух благодаря ионизации под действием «урановых лучей» становился проводником, при этом между дисками протекал очень слабый ток, который можно было измерить и таким образом количественно и довольно точно определить мощность излучения.

Используя этот метод, Кюри начала тестировать одно вещество за другим – все, которые она только могла достать, одолжить в химических лабораториях, выпросить в минералогических музеях (она не только аккуратно возвратила образцы владельцам, но и выразила им благодарность в своей публикации). Из всех веществ, не содержащих уран, активность проявили только соединения тория.