Encyklopedi

Marie Curie och Irène Curie på radium -

För den 13: e upplagan (1926) av Marie Curie, medarbetare av Nobelpriset för fysik 1903 och vinnare av Nobelpriset för kemi 1911, skrev inlägget på radium med sin dotter Irène Curie, senare Irène Joliot-Curie och medarbetare av Nobelpriset för kemi 1935. Artikeln berättar om Marie och Pierre Curies upptäckt av radium och diskuterar dess egenskaper, produktion och tillämpningar. I artikeln nämns endast i förbigående att radioaktiviteten som utges av radium orsakar ”en selektiv förstörelse av vissa celler och kan få mycket farliga konsekvenser” - en egenskap som tyvärr visats under senare år när Marie Curie och sedan Irène Curie dog av leukemi, eventuellt orsakad av exponering till sådan strålning.

Marie Curie

RADIUM

[Radium] är ett grundämne med atomvikt 226, den högsta termen i jordalkaliska serier, kalcium, strontium, barium. Det är en metall som har många analogier med barium och det är också en "radioaktiv substans", dvs ett ämne som lider av en spontan upplösning åtföljd av strålningsemission ( seRADIOAKTIVITET). Denna radioaktiva egenskap ger radium en särskild betydelse för vetenskapliga ändamål eller för medicinskt bruk, och är också orsaken till att elementet är extremt sällsynt. Även om radium bara är ett av många radioaktiva ämnen, som varken är det mest radioaktiva eller det mest förekommande, har dess sönderfallshastighet och naturen hos produkterna i dess upplösning visat sig vara särskilt gynnsamt vid tillämpningar av radioaktivitet och gör det till det viktigaste av radioelement.

KEMISKA EGENSKAPER

Spektrum. —Om vi ​​inte tar hänsyn till de kemiska verkningarna av de strålningar det avger, har radium exakt de egenskaper som kan förväntas från sin plats i kemisk klassificering. Radium placeras med sin atomvikt 226 i den andra kolumnen i Mendelyeev-tabellen. Med ett atomnummer 88 är det den sista termen i jordalkaliska serier. Salterna av radium är färglösa och nästan alla lösliga i vatten; sulfatet och karbonatet är olösliga. Radiumklorid är olösligt i koncentrerad saltsyra och i alkohol. Radium- och bariumsalter är isomorfa.

Beredning av radium. —Metalliskt radium har framställts på samma sätt som metalliskt barium genom elektrolys av ett radiumsalt med en kvicksilverkatod, varvid kvicksilver elimineras genom uppvärmning av amalgam i torrt väte. Metallen är vit och smälter vid cirka 700 °. Det attackerar vatten och förändras snabbt genom kontakt med luft. Atomvikten kan bestämmas med de metoder som används för barium, t.ex. genom vägning av den vattenfria radiumkloriden och motsvarande silverklorid eller -bromid.

Optiskt spektrum. —Det optiska spektrumet består, som med andra jordalkalimetaller, av ett relativt litet antal linjer med stor intensitet; den starkaste linjen i gränsen för det violetta spektrumet är 3814.6Å, och denna linje är ett mycket känsligt test för närvaron av radium; men spektralanalys används lite vid detektering av radioelement, de radioaktiva egenskaperna erbjuder en betydligt högre känslighet. Högfrekvensspektrumet är i överensstämmelse med förutsägelsen för elementet med atomnummer 88.

RADIOAKTIVA EGENSKAPER

Radioaktiva element i allmänhet. - Teorin om radioaktiv transformation har fastställts av Rutherford och Soddy ( se RADIOAKTIVITET). Om n är antalet atomer i ett radioelement är andelen förstörda atomer under en viss tid t alltid densamma, oavsett n ; antalet atomer minskar med tiden t enligt en exponentiell lag, n = n 0 e-λt där λ är substansens radioaktiva konstant.

Det ömsesidiga av λ kallas elementets "genomsnittliga livslängd"; den tid T som är nödvändig för omvandlingen av halvan av atomerna kallas "period" och relateras till konstanten λ med uttrycket T = logε2 / λ.

Radioaktiva ämnen avger tre typer av strålar som kallas α-, β- och γ-strålar. A-strålarna är heliumkärnor som vardera bär en positiv laddning lika med dubbelt så stor som den elementära laddningen; de utvisas från kärnorna i de radioaktiva atomerna med stor hastighet (cirka 1,5 X 109 till 2,3 X 109 cm / sek.). Β-strålarna är elektroner med olika hastigheter som kan närma sig ljusets hastighet. Y-strålarna utgör en elektromagnetisk strålning av samma slag som ljus eller röntgenstrålar, men deras våglängd är i allmänhet mycket mindre och kan vara så kort som 0,01 Å. Medan utsändningen av vissa radioelement nästan helt består av a-strålar vars penetrationskraft är mycket liten, avger andra radioelement β- och y-strålar som kan tränga igenom en avsevärd tjocklek av materia.

Uran-Radium-familj. —Radium är en medlem av uranfamiljen, dvs ett av elementen som härrör från transformationen av uranatomen; dess period är cirka 1700 år. […]

Atomerna för varje element bildas av de förstörda atomerna i föregående element. Ingen av dessa atomer kan existera i naturen på annat sätt än i uranmineraler, såvida de inte nyligen överförts från sådana mineraler genom en kemisk eller fysisk process. När de separeras från uranmineralet måste de försvinna, men deras förstörelse kompenseras inte av deras produktion. Endast uran och torium är radioelement med så lång livslängd att de har kunnat hålla i geologiska tider utan någon känd produktion.

Enligt lagarna för radioaktiv transformation uppnås i mycket gamla mineraler ett tillstånd av jämvikt där förhållandet mellan antalet atomer för de olika ämnena är lika med förhållandet mellan deras genomsnittliga livslängd. Förhållandet radium / uran är cirka 3,40 X 10-7 i de äldre mineralerna; därför kan vi inte förvänta oss att hitta ett mineral som innehåller en hög andel radium. Ändå kan rent radium framställas i överväldigande mängder medan de andra radioelementen, förutom det långsamt sönderfallande uran och torium, inte kan beredas i kvantitet, de flesta av dem eftersom de finns i mycket mindre kvantiteter. Ju snabbare sönderdelningen av en radioaktiv substans är, desto mindre är dess andel bland jordens mineraler, men desto större är dess aktivitet. Således är radium flera miljoner gånger mer aktivt än uran och 5,000 gånger mindre än polonium.

Strålning av ett radiumrör. —Små mängder radium hålls ofta i förseglade glasrör som kallas ”radiumrör”. Radium avger endast α-strålar och en svag β-strålning; den penetrerande strålningen som emitteras av ett radiumrör kommer från de sönderdelningsprodukter som gradvis ackumuleras av radioaktiva transformationer av radium; först, radon eller radiumutstrålning, en radioaktiv gas, nästa term för xenon i serien av inerta gaser; för det andra kallas radium A, B, C, "aktiv deponering av snabb förändring"; för det tredje, radium D, E och radium F eller polonium, kallat "aktiv deponering av långsam förändring"; slutligen inaktivt bly och även helium genererat i form av a-strålar.

Den starka penetrerande strålningen från ett radiumrör avges av radium B och C. När rent radiumsalt förseglas i ett rör ökar aktiviteten under ungefär en månad tills ett jämviktstillstånd uppnås mellan radium, radon och den aktiva avsättningen av snabb förändring, när produktionen av vart och ett av dessa element kompenseras av deras förstörelse. Den penetrerande strålningen består i β-strålar och i γ-strålar, den senare särskilt känd av dess värdefulla användning vid terapi.

Mängden radon i jämvikt med ett gram radium kallas "curie". Om radonen extraheras och förseglas separat i ett rör, ackumuleras radium A, B, C och den genomträngande strålningen för en radie curie kommer att vara densamma som för ett gram radium. Men radonrörets aktivitet minskar till hälften av dess värde på 3,82 dagar, radonperioden, medan aktiviteten hos ett radiumrör förblir praktiskt taget konstant efter att jämvikt har uppnåtts; minskningen är bara 0,4% på tio år.

Effekter av strålning. - Strålning av radium ger alla vanliga effekter av strålar ( se RADIOAKTIVITET); jonisering av gaserna, kontinuerlig värmeproduktion, excitering av fosforcens hos vissa ämnen (zinksulfid, etc.), färgning av glas, kemiska effekter (sönderdelning av vatten till exempel), fotografiska åtgärder, biologiska åtgärder. Radiumföreningar observerade i mörkret uppvisar en spontan ljusstyrka, som är särskilt ljus i nyberedd klorid eller bromid, och bestäms av verkan på saltet av sin egen strålning.

Aktivitet av Radium.—A-strålarna som tillhör radium i sig har ett intervall på 3,4 cm. i luft vid 15 ° C. och normalt tryck. Antalet a-partiklar som emitteras av radium uppmättes med olika numeriska metoder (scintillationer eller räknekammare); resultatet varierar från 3,40 X 1010 till 3,72 X 1010 partiklar per sekund. och per gram radium; från dessa data kan radiumens genomsnittliga livslängd dras. Tre andra grupper av a-strålar, inom intervallet 4,1 cm, 4,7 cm. och 7 cm. avges av radon och den aktiva avlagringen, radium A, B, C. Värmen som produceras av radium i sig är cirka 25 kalorier per timme och per gram. För ett rör med radium i jämvikt med sönderfallsprodukterna med snabb förändring är värmeproduktionen cirka 137 kalorier per timme och per gram. Denna uppvärmningseffekt beror huvudsakligen på absorptionen av a-strålarnas energi.