Радий

Радий в организме

Радий (лат. Radium), Ra, радиоактивный химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 88. Известны изотопы Радия с массовыми числами 204-234. Самым долгоживущим является α-радиоактивный ²²⁶Ra с периодом полураспада около 1600 лет. В природе как члены естественных радиоактивных рядов встречаются ²²²Ra (специальное название изотопа - актиний-икс, символ АсХ), ²²⁴Ra (торий-икс, ThX), ²²⁶Ra и ²²⁸Ra (мезоторий-I, MsThI).

Об открытии Радия сообщили в 1898 году супруги П. и М. Кюри совместно с Ж. Бемоном вскоре после того, как А. Беккерель впервые (в 1896 году) па солях урана обнаружил явление радиоактивности. В 1897 году работавшая в Париже М. Склодовская-Кюри установила, что интенсивность излучения, испускаемого урановой смолкой (минерал уранинит), значительно выше, чем можно было ожидать, учитывая содержание в смолке урана. Склодовская-Кюри предположила, что это вызвано присутствием в минерале еще неизвестных сильно радиоактивных веществ. Тщательное химическое исследование урановой смолки позволило открыть два новых элемента - сначала полоний, а чуть позже - и Радий. В ходе выделения Радия за поведением нового элемента следили по его излучению, поэтому и назвали элемент от лат. radius - луч. Чтобы выделить чистое соединение Радия, супруги Кюри в лабораторных условиях переработали около 1 т заводских отходов, оставшихся после извлечения урана из урановой смолки. Было выполнено, в частности, не менее 10 000 перекристаллизаций из водных растворов смеси ВаСl₂ и RaCl₂ (соединения бария служат так называемых изоморфными носителями при извлечении Радия). В итоге удалось получить 90 мг чистого RaCl₂.

В СССР работы по выделению Радия из отечественного сырья были начаты вскоре после Октябрьской революции 1917 года по прямому указанию В. И. Ленина. Первые препараты Радия были получены в СССР в 1921 году В. Г. Хлопиным и И. Я. Башиловым. Образцы солей Радия демонстрировались в мае 1922 года участникам 3-го Менделеевского съезда.

Радий - чрезвычайно редкий элемент. В урановых рудах, являющихся главным его источником, на 1 т U приходится не более 0,34 г Ra. Радий принадлежит к сильно рассеянным элементам и в очень малых концентрациях обнаружен в самых различных объектах.

Все соединения Радия на воздухе обладают бледно-голубоватым свечением. За счет самопоглощения α- и β-частиц, испускаемых при радиоактивном распаде ²²⁶Ra и его дочерних продуктов, каждый грамм ²²⁶Ra выделяет около 550 Дж (130 кал) теплоты в час, поэтому температура препаратов Радия всегда немного выше окружающей.

Радий - серебристо-белый блестящий металл, быстро тускнеющий на воздухе. Решетка кубическая объемноцентрированная, расчетная плотность 5,5 г/см³. По разным источникам, t_пл составляет 700-960 °С, t_кип около 1140 °С. На внешней электронной оболочке атома Радия находятся 2 электрона (конфигурация 7s²). В соответствии с этим Радий имеет только одну степень окисления +2 (валентность II). По химическим свойствам Радий больше всего похож на барий, но более активен. При комнатной температуре Радий соединяется с кислородом, давая оксид RaO, и с азотом, давая нитрид Ra₃N₂. С водой Радий бурно реагирует, выделяя Н₂, причем образуется сильное основание Ra(OH)₂. Хорошо растворимы в воде хлорид, бромид, иодид, нитрат и сульфид Радия, плохо растворимы карбонат, сульфат, хромат, оксалат.

Изучение свойств Радия сыграло огромную роль в развитии научного познания, так как позволило выяснить многие вопросы, связанные с явлением радиоактивности. Долгое время Радий был единственным элементом, радиоактивные свойства которого находили практическое применение (в медицине; для приготовления светящихся составов и т. д.). Однако сейчас в большинстве случаев выгоднее использовать не Радий, а более дешевые искусственные радиоактивные изотопы других элементов. Радий сохранил некоторое значение в медицине как источник радона при лечении радоновыми ваннами. В небольших количествах Радий расходуется на приготовление нейтронных источников (в смеси с бериллием) и при производстве светосоставов (в смеси с сульфидом цинка).

Радий в организме. Из естественных радиоактивных изотопов наибольшее биологическое значение имеет долгоживущий ²²⁶Ra. Радий неравномерно распределен в различных участках биосферы. Существуют геохимические провинции с повышенным содержанием Радия. Накопление Радия в органах и тканях растений подчиняется общим закономерностям поглощения минеральных веществ и зависит от вида растения и условий его произрастания. Как правило, в корнях и листьях травянистых растений Радия больше, чем в стеблях и органах размножения; больше всего Радия в коре и древесине. Среднее содержание Радия в цветковых растениях 0,3-9,0·10^-11 кюри/кг, в морских водорослях 0,2-3,2·10^-11 кюри/кг.

В организм животных и человека поступает с пищей, в которой он постоянно присутствует (в пшенице 20-26·10^-15 г/г, в картофеле 67-125·10^-15г/г, в мясе 8·10^-15 г/г), а также с питьевой водой. Суточное поступление в организм человека ²²⁶Ra с пищей и водой составляет 2,3·10^-12 кюри, а потери с мочой и калом 0,8·10^-13 и 2,2·10^-12 кюри. Около 80% поступившего в организм Радия (он близок по химические свойствам Са) накапливается в костной ткани. Содержание Радия в организме человека зависит от района проживания и характера питания. Большие концентрации Радий в организме вредно действуют на животных и человека, вызывая болезненные изменения в виде остеопороза, самопроизвольных переломов, опухолей. Содержание Радия в почве свыше 1·10^-7-10^-8кюри/кг заметно угнетает рост и развитие растений.