Rad (pierwiastek)

Rad (Ra, łac. radium) – pierwiastek chemiczny z grupy metali ziem alkalicznych w układzie okresowym. Nazwa pochodzi od łacińskiego słowa radius oznaczającego promień.

Ten artykuł dotyczy pierwiastka chemicznego. Zobacz też: inne znaczenia słowa „rad”.

Rad

frans ← rad → aktyn
Ba ↑ Ra ↓ Ubn 88 Ra
Wygląd
srebrzystobiały
próbka izotopu Ra-226
Widmo emisyjne radu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	rad, Ra, 88 (łac. radium)
Grupa, okres, blok	2, 7, s
Stopień utlenienia	II
Właściwości metaliczne	metal ziem alkalicznych
Właściwości tlenków	silnie zasadowe
Masa atomowa	[226][1][a]
Stan skupienia	stały
Gęstość	5000 kg/m³[2]
Temperatura topnienia	696 °C[2]
Numer CAS	7440-14-4
PubChem	6328144
Właściwości atomowe Promień • atomowy 215 pm Konfiguracja elektronowa [Rn]7s2 Zapełnienie powłok 2, 8, 18, 32, 18, 8, 2 (wizualizacja powłok) Elektroujemność • w skali Paulinga • w skali Allreda 0,89 0,97 Potencjały jonizacyjne I 509,3 kJ/mol II 979 kJ/mol III 3300 kJ/mol
Właściwości fizyczne Ciepło parowania 136,8 kJ/mol Ciepło topnienia 37 kJ/mol Ciśnienie pary nasyconej 327 Pa (527 K) Konduktywność 1×106 S/m Ciepło właściwe 94 J/(kg·K) Przewodność cieplna 18,6 W/(m·K) Układ krystalograficzny regularny przestrzennie centrowany Objętość molowa 41,09×10−6 m³/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 223Ra {syn.} 11,43 dni α 5,979[3] 219Rn 224Ra {syn.} 3,66 dni α 5,789[3] 220Rn 225Ra {syn.} 14,9 dni β− 0,36[3] 225Ac 226Ra ślad. 1599 lat α 4,870[3] 222Rn 228Ra {syn.} 5,76 lat β− 0,046[4] 228Ac
Niebezpieczeństwa Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Wiarygodne źródła oznakowania tej substancji według kryteriów GHS są niedostępne.
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Charakterystyka

Czysty rad jest srebrzystym, lśniącym i miękkim metalem. Jego własności chemiczne są zbliżone do baru. Reaguje stosunkowo powoli z tlenem atmosferycznym, tworząc tlenek RaO i dość gwałtownie z wodą, tworząc wodorotlenek Ra(OH)
2^[5].

Kationy Ra2+
należą do IV grupy analitycznej^[6]. Sole radu barwią płomień na kolor karmazynowy.

Występowanie

Rad występuje naturalnie w rudach uranu, w formie tlenku RaO i wodorotlenku Ra(OH)
2. W skorupie ziemskiej występuje w ilości ok. 6×10⁻⁷ ppm.

Izotopy i radioaktywność

Rad ma 33 izotopy, wszystkie są radioaktywne. Najtrwalszym z nich jest izotop 226, którego czas połowicznego rozpadu wynosi 1599 lat^[3]. 226
Ra rozpada się trojako; energia promieniowania α, β i γ wynosi odpowiednio 4,8, 0,0036 i 0,0067 MeV^[7]. 226
Ra uważany jest za najniebezpieczniejszy izotop promieniotwórczy, a praca z nim wymaga stosowania hermetycznej komory rękawicowej wyposażonej w zabezpieczenia przeciwko uwolnieniu się na zewnątrz radonu-222, powstającego z rozpadu tego jądra^[8].

Izotopy radu występujące w szeregu promieniotwórczym aktynu i toru noszą nazwy zwyczajowe:

• 223
  Ra: aktyn X, AcX (powstaje z 227
  Ac po rozpadzie α i β; szereg uranowo-aktynowy);
• 224
  Ra: tor X, ThX (powstaje z 228
  Th po rozpadzie α; szereg torowy);
• 228
  Ra: mezotor I, MsThI lub MsTh
  1 (powstaje z 232
  Th po rozpadzie α; szereg torowy)^[9].

Odkrycie

Rad został odkryty przez Marię Skłodowską-Curie i jej męża Pierre’a Curie w tym samym roku co polon. Jako datę tego odkrycia, zgodnie z zeszytem laboratoryjnym Marii, przyjmuje się rok 1898. Notatka o istnieniu nowego pierwiastka została umieszczona w sprawozdaniu Francuskiej Akademii Nauk z dnia 26 grudnia 1898^[10].

Zastosowanie

Najważniejsze związki radu to sole Ra2+
(chlorek i węglan). Izotopy 223
Ra^[11][12] i 226
Ra^[8] są stosowane w terapii nowotworów. Znaczenie medyczne izotopu 226 jednak spadło na rzecz ⁶⁰Co oraz 241
Am–Be^[8]. Szczególnym zastosowaniem izotopu 223 (w formie 223
RaCl
2) jest terapia dokostnych przerzutów rakowych (często występujących przy raku prostaty^[11]) i łagodzenie bólu związanego z nowotworami^[12].

Związki radu stosowane są też do produkcji luminoforów.

Rad 223
Ra o czystości medycznej i badawczej uzyskiwany był pierwotnie z blendy uranowej. Współcześnie otrzymuje się go z 227
Ac i 227
Th, izolowanych z materiałów zawierających 221
Pa. Podjęte zostały też badania nad uzyskaniem 223
Ra o wysokiej czystości z 227
Ac będącego produktem ubocznym powstającym w cyklotronach podczas produkcji 225
Ac^[11].

Znaczenie biologiczne

Średnia zawartość radu w organizmie człowieka o wadze 70 kg wynosi 3,1×10⁻¹¹ g^[13]. Rad pośrednio zwiększa szybkość mutagenezy organizmów, szczególnie żyjących w jaskiniach. Działanie mutacyjne radu w środowisku jaskiniowym spotęgowane jest przez radon, który powstaje z radu i przenika do izolowanej atmosfery jaskini. Obecność radu w dzisiejszym środowisku naturalnym człowieka jest związana m.in. z kopalinami wchodzącymi w skład betonu. Rad dostający się do organizmu drogą oddechową jest 10 razy bardziej kancerogenny niż spożyty^[7].

Uwagi

1. Wartość w nawiasach klamrowych jest liczbą masową najtrwalszego izotopu tego pierwiastka, z uwagi na to, że nie posiada on trwałych izotopów, a tym samym niemożliwe jest wyznaczenie dla niego standardowej względnej masy atomowej. Bezwzględna masa atomowa tego izotopu wynosi: 226,02541 u (226
   Ra). Zob. Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.