Radium

Šablona:Infobox - chemický prvek ```

``` Radium (chemická značka Ra, latinsky Radium) je chemický prvek s protonovým číslem 88. Patří mezi kovy alkalických zemin, je silně radioaktivní a v čisté formě má stříbřitě bílou barvu. Na vzduchu rychle reaguje a černá v důsledku tvorby nitridu. Radium je nejtěžším známým kovem alkalických zemin a chemicky se nejvíce podobá baryu.

Všechny izotopy radia jsou radioaktivní, nejstabilnějším z nich je ²²⁶Ra s poločasem přeměny 1600 let, který se rozpadá na plynný radon. Kvůli své intenzivní radioaktivitě vyzařuje slabé modravé světlo (radioluminiscence).

Prvek objevili v roce 1898 Marie Curie-Skłodowská a její manžel Pierre Curie v jáchymovském smolinci. Jeho název je odvozen z latinského slova radius, což znamená "paprsek", kvůli jeho schopnosti vyzařovat energii ve formě paprsků. V minulosti bylo radium hojně využíváno pro své luminiscenční vlastnosti, zejména v nátěrech hodinek, avšak kvůli prokázaným extrémně nebezpečným účinkům na lidské zdraví bylo jeho komerční využití téměř zcela opuštěno. ```

```

⏳ Historie

Objev radia je jedním z nejdůležitějších milníků v historii vědy a fyziky.

Objev manželů Curieových

V roce 1896 objevil Henri Becquerel přirozenou radioaktivitu u solí uranu. Marie Curie-Skłodowská se rozhodla tento jev dále zkoumat a zjistila, že smolinec (uraninit), ruda uranu, je mnohem radioaktivnější, než by odpovídalo obsahu uranu. To ji vedlo k hypotéze, že ruda musí obsahovat další, dosud neznámý a mnohem silnější radioaktivní prvek.

Společně se svým manželem Pierrem se pustila do nesmírně náročné práce. Zpracovávali tuny smolince z dolů v Jáchymově (tehdy součást Rakouska-Uherska) v primitivních podmínkách své pařížské laboratoře. Pomocí metody frakční krystalizace postupně oddělovali jednotlivé složky rudy. V červenci 1898 oznámili objev prvku, který nazvali polonium (na počest Mariina rodného Polska), a 26. prosince 1898 oznámili objev druhého, ještě mnohem radioaktivnějšího prvku – radia.

Čisté radium v kovové podobě se podařilo Marii Curie-Skłodowské a Andrému-Louisi Debiernovi izolovat až v roce 1910 elektrolýzou roztoku chloridu radnatého. Za výzkum radioaktivity získali manželé Curieovi společně s Henrim Becquerelem Nobelovu cenu za fyziku v roce 1903. Marie Curie-Skłodowská později, v roce 1911, obdržela i Nobelovu cenu za chemii za izolaci čistého radia.

"Radiová horečka"

Počátkem 20. století se radium stalo senzací. Jeho schopnost neustále vyzařovat energii a světélkovat fascinovala veřejnost i vědce. Bylo považováno za zázračný prvek s léčivými účinky. To vedlo k období tzv. "radiové horečky", kdy se na trhu objevily desítky produktů obohacených radiem:

Léčebné přípravky: Radiová voda (např. Radithor), zubní pasty, kosmetika, čokoláda a dokonce i antikoncepční prostředky.
Spotřební zboží: Svítící barvy na hodinky, budíky a letecké přístroje.

Teprve po několika desetiletích se plně projevily devastující zdravotní následky a toto nekontrolované používání bylo ukončeno. ```

```

⚛️ Fyzikálně-chemické vlastnosti

Radium je nejtěžší prvek 2. skupiny periodické tabulky.

Fyzikální vlastnosti

Vzhled: Téměř čistě bílý, lesklý kov, který na vzduchu rychle oxiduje a černá.
Radioaktivita: Všechny jeho izotopy jsou nestabilní. Nejvýznamnější izotop, ²²⁶Ra, má poločas přeměny přibližně 1600 let. Při svém rozpadu emituje záření alfa a přeměňuje se na radioaktivní plyn radon (²²²Rn).
Luminiscence: Intenzivní radioaktivita způsobuje, že radium a jeho sloučeniny ve tmě světélkují modrou barvou. Tento jev je způsoben excitací molekul dusíku ve vzduchu a také excitací samotného materiálu.
Teplo: Radium neustále produkuje teplo v důsledku radioaktivního rozpadu (přibližně 140 kalorií za hodinu na gram).

Chemické vlastnosti

Chemicky se radium chová jako typický kov alkalických zemin, nejpodobnější je svému lehčímu homologu, baryu.

Je vysoce reaktivní. Bouřlivě reaguje s vodou za vzniku hydroxidu radnatého (Ra(OH)₂) a uvolnění vodíku.
Na vzduchu snadno reaguje nejen s kyslíkem, ale i s dusíkem za vzniku nitridu radnatého (Ra₃N₂), což způsobuje jeho rychlé zčernání.
Tvoří stabilní sloučeniny v oxidačním stavu +2, například chlorid radnatý (RaCl₂), síran radnatý (RaSO₄) nebo uhličitan radnatý (RaCO₃).
Síran radnatý je nejméně rozpustnou solí ze všech známých síranů.

```

🌍 Výskyt v přírodě

Radium je extrémně vzácný prvek. V zemské kůře se vyskytuje pouze ve stopových množstvích, průměrně asi 1 díl na bilion (10¹²). Nenachází se v čisté formě, ale vždy jako produkt radioaktivního rozpadu uranu a thoria.

Hlavním zdrojem radia jsou uranové rudy, především smolinec (uraninit). V jedné tuně smolince se nachází přibližně 0,14 gramu radia. Významná historická ložiska se nacházela v Jáchymově (), ale další zdroje byly objeveny také v Coloradu (), Ontariu () a v Demokratické republice Kongo.

Vzhledem k tomu, že radium je součástí rozpadové řady uranu, je v rovnovážném stavu poměr koncentrací radia a uranu v horninách vždy konstantní. ```

```

🏭 Získávání a výroba

Výroba radia je mimořádně náročný a nákladný proces, který se dnes provádí jen ve velmi omezené míře.

Historický proces, který vyvinula Marie Curie-Skłodowská, spočíval ve zpracování tun uranové rudy. Postup zahrnoval několik kroků: 1. Rozemletí rudy a její loužení v kyselině sírové, čímž se uran rozpustil, ale radium zůstalo v pevné sraženině jako nerozpustný síran radnatý (RaSO₄) společně se síranem barnatým. 2. Převedení síranů na rozpustnější uhličitany vařením s roztokem uhličitanu sodného. 3. Rozpuštění uhličitanů v kyselině chlorovodíkové za vzniku směsi chloridu radnatého a barnatého. 4. Následovala nejobtížnější fáze: frakční krystalizace. Vzhledem k tomu, že chlorid radnatý je o něco méně rozpustný než chlorid barnatý, při postupném odpařování roztoku krystalizoval jako první, čímž se postupně zvyšovala jeho koncentrace v krystalech. Tento proces se musel opakovat stovky až tisíckrát, aby se získalo radium o vysoké čistotě.

Z deseti tun smolince se touto metodou podařilo získat přibližně jeden gram chloridu radnatého. Dnes je radium získáváno jako vedlejší produkt při zpracování uranových rud pro jaderný průmysl. ```

```

💡 Využití

Využití radia prošlo dramatickým vývojem od oslavovaného zázraku po téměř úplný zákaz kvůli jeho nebezpečnosti.

Historické využití

Radioluminiscenční barvy: Směs sloučeniny radia (např. síranu) a fotoluminiscenční látky (sulfidu zinečnatého) se masivně používala pro výrobu svítících ciferníků hodinek, budíků, kompasů a leteckých přístrojů. Alfa částice z radia neustále "nabíjely" sulfid zinečnatý, který pak vydával viditelné světlo.
Lékařství (radioterapie): Radium bylo prvním prvkem používaným v radioterapii (tzv. brachyterapie nebo curieterapie). Malé jehly nebo trubičky naplněné radiem se vkládaly přímo do nádorů, kde je mělo ozařování zničit.
Spotřební produkty: V první polovině 20. století bylo radium přidáváno do mnoha výrobků s vírou v jeho léčivé a povzbuzující účinky, což mělo fatální následky.

Současné využití

Dnes je využití radia velmi omezené a ve většině aplikací bylo nahrazeno bezpečnějšími a levnějšími umělými radionuklidy, jako je kobalt-60 nebo cesium-137.

Zdroje neutronů: Směs radia s berylliem se stále používá jako přenosný zdroj neutronů pro vědecké a průmyslové účely. Alfa částice emitované radiem interagují s jádry beryllia a uvolňují neutrony.
Vědecký výzkum: Radium a jeho izotopy se studují v geologii a environmentálních vědách.

```

☣️ Biologické účinky a bezpečnost

Radium je extrémně nebezpečné pro všechny živé organismy. Jeho toxicita není chemická, ale radiologická.

Mechanismus poškození

Když se radium dostane do těla (např. požitím nebo vdechnutím), organismus si ho plete s vápníkem, který je mu chemicky podobný. V důsledku toho se radium ukládá především v kostech a zubech. Zde se stává trvalým vnitřním zdrojem záření alfa. Alfa částice mají krátký dosah, ale vysokou energii, takže intenzivně poškozují okolní tkáně, zejména kostní dřeň.

Dlouhodobá expozice vede k:

Anémii a dalším poruchám krvetvorby.
Nekróze kostí (odumírání kostní tkáně), zejména čelisti ("radiová čelist").
Zvýšenému výskytu rakoviny kostí (osteosarkom).

Dalším významným nebezpečím je jeho rozpadový produkt, plyn radon (²²²Rn). Radon se může uvolňovat z materiálů obsahujících radium a při vdechnutí se jeho radioaktivní dceřiné produkty usazují v plicích, což významně zvyšuje riziko rakoviny plic.

Případ "Radiových dívek"

Tragický příběh "Radiových dívek" (Radium Girls) je jedním z nejznámějších příkladů nebezpečí radia. Jednalo se o mladé ženy, které ve 20. letech 20. století pracovaly v továrnách v USA a malovaly ciferníky hodinek radioluminiscenční barvou. Aby dosáhly tenkého hrotu štětce, olizovaly jeho špičku, čímž nevědomky požívaly malé dávky radia.

Po několika letech začaly trpět strašlivými zdravotními problémy: vypadáváním zubů, rozpadem čelistní kosti, anémií a rakovinou. Jejich boj za spravedlnost a uznání nemoci z povolání vedl k zásadním změnám v legislativě týkající se bezpečnosti práce a ochrany zdraví zaměstnanců. ```

```

🤔 Pro laiky

Představte si radium jako mikroskopickou, neustále střílející kulometnou věž. Tuto "věž" nemůžete vidět, slyšet ani cítit, ale bez přestání vysílá neviditelné "projektily" (částice alfa). Tyto projektily mají obrovskou energii na krátkou vzdálenost a poškozují vše, čeho se dotknou.

Když se tato "věž" dostane do vašeho těla, například do kostí (protože si ho tělo plete s vápníkem), začne střílet zevnitř. Ničí buňky, poškozuje DNA a způsobuje vážné nemoci, jako je rakovina.

Slavné "světélkování" radia, které lidi tak fascinovalo, bylo vlastně jen vedlejším efektem této nebezpečné střelby. Neviditelné projektily narážely do molekul barvy (například na ciferníku hodinek) a předávaly jim energii, kterou molekuly následně vyzářily jako viditelné světlo. Lidé tak obdivovali krásný efekt, aniž by tušili, že jeho příčinou je nebezpečné a ničivé záření. ```

```

Šablona:Aktualizováno ```