一種天然放射性元素,化學符號Ra,原子序數88,原子量226.0254,屬週期系ⅡA族,為銀白色金屬。鐳的放射性很強,其英文名來源於拉丁文radius,原意為“射線”。

  發現 1898年M.居裏和P.居裏等從瀝青鈾礦礦渣中發現瞭鐳,1902年分離出90毫克氯化鐳,初步測定瞭鐳的原子量。

  存在 已發現品質量數206~230的全部鐳同位素,除鐳223、鐳224、鐳226和鐳228是天然放射性同位素外,其餘都是通過人工核反應合成的。鐳226半衰期最長,天然豐度最大,是鐳的最重要的同位素。它是鈾鐳放射性衰變系的成員,存在於所有鈾礦石中,在達到放射性平衡的礦石中,鐳與鈾的重量比為3.4×10-7:1。

  鐳在自然界分佈很廣,但含量極微。地殼中鐳的平均豐度為1×10-9%,總量為1.8×107噸。海水中鐳的濃度約10-13克/升,全世界海洋中約有2萬噸鐳。

  性質 鐳同位素的主要核性質見表。鐳226主要按下述衰變鏈衰變:

放射性隨時間逐漸增強,第30天達到極大值,α放射性為原來的4倍。達到放射性平衡後,1克鐳的放射性活度為3.7×1010貝可。鐳或其化合物吸收衰變過程中發射α粒子和β-粒子,在密封狀態及短期平衡下1克鐳平均每小時能產生130卡的熱。

鐳同位素的核性質

  鐳有銀白色金屬光澤,熔點700℃,沸點低於1140℃,密度約5克/厘米3,體心立方晶格。鐳原子的電子構型為(Rn)7s2,氧化態為+2,化學性質活潑。金屬鐳暴露在空氣中迅速反應,生成氧化物和氮化物;與水反應生成氫氧化鐳。新制備的鐳鹽呈白色,放置後因受輻照而變色。在鐳的水溶液中,水分子輻解,每克鐳每天放出13厘米3氣體。

  所有鐳鹽都與相應的鋇鹽同晶。硫酸鐳、碳酸鐳、鉻酸鐳和碘酸鐳微溶於水;而氯化鐳、溴化鐳、硝酸鐳和氫氧化鐳易溶於水。除碳酸鐳外,鐳鹽在水中的溶解度均較相應的鋇鹽小。鋇與鐳的性質十分相似,因此常用鋇作微量鐳的載體。

  制取 鐳是鈾工業的副產物。用硫酸從鈾礦石浸出鈾時,鐳以硫酸鹽形式存在於礦渣中。用熱的碳酸鈉溶液將硫酸鐳轉化為碳酸鐳,然後用稀鹽酸溶解,經分級結晶或離子交換色譜法分離,得到純度較高的鐳鹽。中國研究出用硝酸將鈾和鐳一起浸出的提鐳流程,在浸出液中加入鉛載體和硫酸,使硫酸鉛(鋇、鐳)沉淀;沉淀用乙二胺四乙酸堿性溶液溶解,選擇沉淀除鉛,通過陽離子交換樹脂柱進行分離,得到純度95%以上的鐳鹽。金屬鐳由氯化鐳溶液電解還原制得。

  應用 在現代核工業興起以前,鐳是最重要的放射性物質,廣泛應用於醫療、工業和科研等領域。鐳和它的衰變產物發出的γ射線,能破壞惡性組織,故可用鐳針或鐳管來治療癌癥。把鐳鹽和硫化鋅熒光粉混勻,可制成永久性發光粉;各種儀表和鐘表塗瞭發光粉後,可在暗處發光,便於人們觀測。工業上用鐳作γ射線照相,對金屬材料或其他固體的內部裂縫和缺陷進行無損檢驗。50年代以後,鐳在這些方面的應用,已在很大程度上被某些人工放射性核素取代。但鐳仍然是重要的放射性標準物質,如在科研和生產中,廣泛使用的鐳γ標準源和鐳-鈹中子標準源。此外,鐳226還是由(n,γ)核反應制取錒227的原料。到1975年為止,全世界總共生產瞭約4千克鐳,其中85%用於醫療,10%用來制造發光粉。

  毒性 鐳是劇毒物質,它能取代鈣而在骨骼內濃集。急性中毒時,會造成骨髓的損傷以及造血組織的嚴重破壞等;慢性中毒時,可引起骨瘤和白血病。鐳226在人體內的最大容許積存量為3.7×103貝可,在放射性工作場所空氣中的最大容許濃度為1.1×10-3貝可/升,在露天水源中的限制濃度為1.1貝可/升。

  

參考書目

 K.M.Bagnall,Chemistry of the RareRadioele-ments: Polonium-Actinium,Academic Press,New York,1957.