鐳（化學元素）

鐳（化學元素）

鐳 （化學元素） 次瀏覽 | 2022.09.09 09:11:28 更新 來源 ：互聯網 精選百科 本文由作者推薦 鐳化學元素

鐳是一種具有很強的放射性的元素，在化學元素周期表中位于第7周期，第IIA族，原子序數88元素符號Ra。純的金屬鐳是幾乎無色的，但是暴露在空氣中會與氮氣反應產生黑色的氮化鐳（Ra3N2）。鐳的所有同位素都具有強烈的放射性，其中最穩定的同位素為鐳-226，半衰期約為1600年，會衰變成氡-222。當鐳衰變時，會產生電離輻射，使得熒光物質發光。

中文名

鐳

外文名

radium

別名

類鋇

化學式

Ra

分子量

226.0254

熔點

960

沸點

1737

水溶性

與水反應

密度

6

外觀

銀白色質軟金屬

應用

治療癌癥

安全性描述

強放射性

發現人

居里夫婦

原子序數

88

半衰期

約為1600年（鐳-226）

氧化態

2

所在周期

第七周期

所在族數

IIA族（堿土金屬）

區

s區

電子排布

[Rn]7s2

簡介

鐳，元素符號Ra，是一種具有很強的放射性的元素，在化學元素周期表中位于第7周期，第IIA族，原子序數88。純的金屬鐳是幾乎無色的，但是暴露在空氣中會與氮氣反應產生黑色的氮化鐳（Ra3N2）。

鐳的所有同位素都具有強烈的放射性，其中最穩定的同位素為鐳-226，半衰期約為160年，會衰變成氡-222。當鐳衰變時，會產生電離輻射，使得熒光物質發光。

鐳是居里夫人所發現的兩種放射性元素之一，它曾被用作鐘表的自發光涂料。但在人們意識到放射性物質的危害之后，鐳逐漸從生活物品中消失了，它現在主要被用作放射源，用于放療、金屬零件檢測、誘導基因突變等多個領域。

發現歷史

在柏克勒爾對于鈾的放射性質進行了開創先河的觀察和研究以后，跟著便發現鈾的射線也像X射線，能使空氣和其他氣體產生導電性，而釷的化合物也經人發現有著類似的性質。1896年起，居里夫人和她的丈夫一起進行了系統的發現?[2]??，在各種元素與其化合物以及天然物中尋找這種效應。

柏克勒爾現象，引起了居里夫婦的濃厚興趣，射線放出來的力量究竟是從哪里來的呢？這種放射的性質又是什么呢？

居里夫人把自己的全部身心都投入到鈾鹽的研究中去了，她廣為搜羅并研究了各種鈾鹽礦石，她被鈾鹽礦石神奇的射線所吸引，她把特別的愛奉獻給了這種特別的礦石。

接受過嚴格而又系統的高等化學教育的居里夫人，在研究鈾鹽礦石時想到，沒有任何理由可以證明鈾是唯一能發射射線的化學元素。她猜想，一定還會有別的元素也具有同樣的力量，只不過人們還不知道罷了。

她依據門捷列夫的元素周期律排列的元素，逐一進行測定，結果很快發現另外一種釷元素的化合物，也自動發出射線，與鈾射線相似，強度也較接近。

居里夫人認識到，這種現象決不只是鈾的特性，必須給它一個新名稱，居里夫人就把它命名為“放射性”，鈾、釷等有這種特殊“放射”功能的物質，叫做“放射性元素”。

后來，在她的丈夫皮埃爾先生的幫助下，她又測定了能夠收集到的所有礦物，她想知道還有哪些礦物具有放射性。

在測量中，她獲得了又一個戲劇性的發現，在一種來自波希米亞的瀝青鈾礦中，她發現，其放射性強度比原先設想的要大不知多少倍。

那么，這種不正常的而且過度的放射性又是從哪里來的呢？用這些瀝青鈾礦中的鈾和釷的含量，決不能解釋她觀察到的放射性的強度。

因此，只能有一種解釋，這些瀝青礦物中含有一種比鈾和釷的放射性作用強得多的新元素，而且不是當時人類所已經知道的元素，它一定是一種未知的元素。

居里夫人的發現吸引了皮埃爾先生的注意，居里夫婦攜起手來，并駕齊驅，向科學的未知領域發起強有力的進攻。

在條件極其簡陋的實驗室里，經過居里夫婦鍥而不舍的長期努力，1898年7月，他們宣布發現了這種新元素，它比純鈾放射性要高出400倍。

為了紀念她飽經磨難的祖國，新元素被命名為釙（即波蘭的意思）。

1898年12月，居里夫婦又根據大量的實驗事實宣布，他們又發現了第二種放射性元素，這種新元素的放射性比釙還強，他們把這種新元素命名為“鐳”。

但是，由于沒有釙和鐳的樣品，也沒有釙和鐳的原子量，當時的科學界，幾乎沒有人愿意相信他們的這個驚世駭俗的新發現。

居里夫婦決心，無論付出什么樣的代價，都要提煉出釙和鐳的樣品，這一方面是為了證實它們的存在，另一方面，也已為了使自己更有把握。

居里夫婦是一對經濟相當拮據的知識分子，他們無力支付購買瀝青鈾礦所需的高昂的費用。但他們沒有被眼前的這只“攔路虎”所嚇倒，他們幾乎想盡了各種各樣的辦法。

經過無數次的周折，奧地利政府這才正式決定，先捐贈一噸重的殘礦渣給居里夫婦，并且許諾，如果他們將來還需要大量的礦渣，可以在最優惠的條件下供應給他們。

居里夫人立即投入了繁重的提取工作中去，她每次把?20多公斤的廢礦渣放入冶煉鍋里加熱熔化，連續幾個小時不間斷地用一根粗大的鐵棍攪動沸騰的渣液，而后從中提取僅含百萬分之一的微量物質。

從1898年到1902年，經過無數次的提取，處理了近一噸礦石殘渣，終于得到了0.1克的鐳鹽，并測定出了它的原子量是226。

鐳的發現在科學界爆發了一次真正的革命，1903年，居里夫婦因此而雙雙獲得了諾貝爾物理學獎。居里夫人這一巨大成功絕不是輕而易舉就能獲得的，它凝聚了居里夫婦多少汗水、多少淚水，完全是居里夫婦共同心血的結晶。

制備方法

起初是用RaCl2溶液電解，以汞為陰極，然后分離得金屬Ra。以后又提出用Ra(N3)2熱分解：Ra(N3)2＝Ra+3N2。

較新的方法是將RaO和Al在1250℃于高真空下反應：3RaO+2Al＝Al2O3+3Ra。

鐳從反應區升華并收集在適當的表面上，所用裝置如圖所示。該儀器由高真空線路組成，包括熱電偶、離子化氣體、兩個冷俘獲器，收氣器系統A、O，放電管A，鐵坩堝N，誘導微形爐B（圖的中央部分），爐B的受熱區裝上石英X射線毛細管C，它附有反應坩堝D，外爐管E和標準接頭連接，它作為支持管和導管置于移動爐管E接于石英毛細管C上。在下端較窄的部分，爐管是雙壁的，在兩壁之間，鉭環加熱裝置用石英棒維持在一定位置。被雙壁所堵塞的空間可通過閥門抽真空，鉭環F可誘導加熱器加熱。

RaO的鋁熱還原高真空制備Ra

A，O—收氣系統；A—放電管；B—微形爐；C—X射線毛細管；D—反應坩堝；

E—移動爐管；F—鉭環；H—活塞；I—導管；J—配器環；K—開路；

因為熱鐳蒸氣腐蝕石英，它濃縮的區域（正好在坩堝D上方）被經過管Ⅰ所導出的冷空氣噴頭所冷卻，直接通過在分配器環J內部的小孔連接到毛細管上，然后空氣通過在壁E中的開路K排凈。E的下端用光窗關閉，通過此窗，坩堝D可以由光學高溫計觀察到。

坩堝D在用前要高蒸空（10-6～10-7Torr，1Torr=133.322Pa）脫氣，熱到1050℃，在氫氛下冷卻，儲存在P2O5真空干燥器中，然后將此坩堝放入小不銹鋼漏斗的下開端，帶有100～200μgRaO和Al填料比為6∶1的載體用下部的鉑絲封塞。

然后將帶有載體的坩堝放入毛細管C，仔細抽空，儀器用電筒加熱從壁上移去氣體，此吸氣器、坩堝N預先裝上Ba片，保持800～850℃，直到管O中的Ba鏡形成，它能有效地移去痕量的O2、N2和H2O。

下一步將坩堝于800～850℃用誘導加熱器加熱，開動空氣冷卻系統I、J；然后將坩堝溫度升高到1100～1200℃，金屬鐳升華到毛細管中形成灰色升華物，并轉變為發光的鐳鏡。[1]

應用

放射性物質既有巨大的危害性，也有非常重要的用途。目前部分X射線成像設備還是會使用鐳作為放射源。X射線成像設備可以用于金屬零件缺陷檢測。鐳也可以與鈹混合作為中子源。

鐳的放射線既可以殺死正常細胞，也可以殺死癌細胞，因此氯化鐳和溴化鐳早在居里夫人時期就被用來放療治療癌癥。這種方法還被稱為“鐳療法”。鐳的衰變產物氡也被用于癌癥的治療。[2]

元素結構與性質

晶體結構：晶胞為體心立方晶胞，每個晶胞含有2個金屬原子。

化學符號Ra，原子序數88，原子量226.0254，屬周期系ⅡA族，為堿土金屬的成員和天然放射性元素。1898年M.居里和P.居里從瀝青鈾礦提取鈾后的礦渣中分離出溴化鐳，1910年又用電解氯化鐳的方法制得了金屬鐳，它的英文名稱來源于拉丁文radius，含義是“射線”。

鐳是熒藍色/銀白色金屬，是最活潑的堿土金屬。鐳在空氣中可迅速與氮氣和氧氣生成氮化鐳(Ra2N3)和氧化鐳(RaO)，與水反應劇烈，生成氫氧化鐳和氫氣。

鐳的最外電子層有兩個電子，氧化態為+2，只形成+2價化合物。鐳鹽和相應的鋇鹽屬同晶形化合物，化學性質很相似。氯化鐳、溴化鐳、硝酸鐳都易溶于水，硫酸鐳、碳酸鐳、鉻酸鐳難溶于水。

鐳有劇毒，它能取代人體內的鈣并在骨骼中濃集，急性中毒時，會造成骨髓的損傷和造血組織的嚴重破壞，慢性中毒可引起骨瘤和白血病。

鐳是生產鈾時的副產物，用硫酸從鈾礦石中浸出鈾時，鐳即成硫酸鹽存在于礦渣中，然后轉變為氯化鐳，用鋇鹽為載體，進行分級結晶，可得純的鐳鹽。金屬鐳則由電解氯化鐳制得。鐳及其衰變產物發射γ射線，能破壞人體內的惡性組織，因此鐳可治癌癥，但也會破壞人體內的良性組織。

發現者簡介

瑪麗·居里（Marie?Curie）和皮埃爾·居里（Pierre?Curie）?發現年代：1902年。

1859年5月15日生于法國巴黎一個醫生家庭。他的兒童和少年時期，性格上好個人沉思，不易改變思路，沉默寡言，反應緩慢，不適應普通學校的灌注式知識訓練，不能跟班學習，人們都說他心靈遲鈍，所以從小沒有進過小學和中學。父親常帶他到鄉間采集動、植、礦物標本，培養了他對自然的濃厚興趣，學到了如何觀察事物和如何解釋它們的初步方法。居里14歲時，父母為他請了一位數理教師，他的數理進步極快，16歲便考得理學士學位，進入巴黎大學后兩年，又取得物理學碩士學位。1880年，他21歲時，和他哥哥雅克·居里一起研究晶體的特性，發現了晶體的壓電效應。1891年，他研究物質的磁性與溫度的關系，建立了居里定律：順磁質的磁化系數與絕對溫度成反比。他在進行科學研究中，還自己創造和改進了許多新儀器，例如壓電水晶秤、居里天平、居里靜電計等。1895年7月25日皮埃爾·居里與瑪麗·居里結婚。

瑪麗·斯克羅多夫斯基·居里（Marie?Sk?odowska-Curie）1867年11月7日生于沙皇俄國統治下的華沙，父親是中學教員。16歲她以金質獎章畢業于華沙中學，因家庭無力供她繼續讀書，而不得不去擔任家庭教師達六年之久。后來靠自己的一點積蓄和姐姐的幫助，于1891年去巴黎求學。在巴黎大學，她在極為艱苦的條件下勤奮地學習，經過四年，獲得了物理和數學兩個碩士學位。

居里夫婦結婚后次年，即1896年，貝克勒爾發現了鈾鹽的放射性現象，引起這對青年夫婦的極大興趣，居里夫人決心研究這一不尋常現象的實質。她先檢驗了當時已知的所有化學元素，發現了釷和釷的化合物也具有放射性。她進一步檢驗了各種復雜的礦物的放射性，意外地發現瀝青鈾礦的放射性比純粹的氧化鈾強四倍多。她斷定，鈾礦石除了鈾之外，顯然還含有一種放射性更強的元素。

居里以他作為物理學家的經驗，立即意識到這一研究成果的重要性，放下自己正在從事的晶體研究，和居里夫人一起投入到尋找新元素的工作中。不久之后，他們就確定，在鈾礦石里不是含有一種，而是含有兩種未被發現的元素。1898年7月，他們先把其中一種元素命名為釙，以紀念居里夫人的祖國波蘭。沒過多久，?1898年12月，他們又把另一種元素命名為鐳。為了得到純凈的釙和鐳，他們進行了艱苦的勞動。在一個破棚子里，日以繼夜地工作了三年零九個月。自己用鐵棍攪拌鍋里沸騰的瀝青鈾礦渣，眼睛和喉嚨忍受著鍋里冒出的煙氣的刺激，經過一次又一次的提煉，才從幾噸瀝青鈾礦渣中得到十分之一克的鐳。由于發現放射性物質，居里夫婦和貝克勒爾共同獲得了1903年諾貝爾物理學獎。

瑪麗·居里發現了一種化學元素鐳，化學符號Ra，原子序數88，原子量226.0254，屬周期系ⅡA族，為堿土金屬的成員和天然放射性元素。1898年12月，瑪麗·居里和皮埃爾·居里從瀝青鈾礦提取鈾后的礦渣中分離出氯化鐳，1907年測出鐳元素的新的原子量，1910年又用電解氯化鐳的方法制得了金屬鐳（白色金屬）它的英文名稱來源于拉丁文radius，含義是“射線”。鐳在地殼中的含量為1×10-9%，至今已發現質量數為206～230的同位素中，除鐳-223、鐳-224、鐳-226、鐳-228是天然放射性同位素外，其余都是用人工方法合成的。鐳存在于所有的鈾礦中，每2.8噸鈾礦中含1克鐳。

參考資料