Radon

Rozbalit box

Obsah boxu

Radon (chemická značka Rn, latinsky Radonum) je chemický prvek s protonovým číslem 86. Patří mezi vzácné plyny a nachází se v 18. skupině a 6. periodě periodické tabulky. Je to bezbarvý, chemicky inertní plyn bez chuti a zápachu. Všechny jeho izotopy jsou radioaktivní.

Nejstabilnějším a nejběžnějším izotopem je radon-222 (²²²Rn) s poločasem přeměny 3,8 dne, který vzniká jako přímý produkt rozpadu radia-226 v uran-radiové rozpadové řadě. Protože uran a thorium jsou běžnou součástí zemské kůry, radon se neustále uvolňuje z horninového podloží do půdy, podzemních vod a atmosféry.

Radon je považován za významné zdravotní riziko kvůli své radioaktivitě. Je druhou nejčastější příčinou rakoviny plic hned po kouření a nejčastější příčinou u nekuřáků. Nebezpečí nepředstavuje samotný plynný radon, ale jeho dceřiné produkty (izotopy polonia, olova a bismutu), které se ve formě pevných částic zachycují v dýchacích cestách a ozařují plicní tkáň částicemi alfa.

📜 Historie

Objev radonu je spojen s výzkumem radioaktivity na přelomu 19. a 20. století. V roce 1899 si Ernest Rutherford a Robert B. Owens všimli, že preparáty thoria emitují kromě známého záření i radioaktivní plyn, který zůstával radioaktivní jen po krátkou dobu. Tento plyn nazvali "emanace thoria" (později identifikovaný jako ²²⁰Rn).

Německý fyzik Friedrich Ernst Dorn v roce 1900 zopakoval tyto experimenty s radiem a zjistil, že i tento prvek uvolňuje podobnou radioaktivní "emanaci". Tento objev je dnes považován za objev samotného prvku radonu. Dorn nazval látku "emanace radia".

V roce 1908 William Ramsay a Robert Whytlaw-Gray izolovali dostatečné množství plynu, aby mohli určit jeho hustotu a další fyzikální vlastnosti. Zjistili, že se jedná o nejtěžší známý plyn. V roce 1910 ho pojmenovali niton (z latinského nitens, zářící) kvůli jeho schopnosti vyvolávat fluorescenci. Název radon, odvozený od radia, byl mezinárodně přijat až v roce 1923.

⚛️ Fyzikální a chemické vlastnosti

Fyzikální vlastnosti

Radon je za standardních podmínek bezbarvý plyn bez zápachu. S hustotou 9,73 g/l je přibližně 7,5krát těžší než vzduch a je tak nejhustším plynem při pokojové teplotě. Při teplotách pod bodem mrazu (-71 °C) kondenzuje na bezbarvou kapalinu a při dalším ochlazení pod -61,8 °C tuhne na žlutě až oranžově-červeně fosforeskující pevnou látku. Barva je způsobena intenzivním záření alfa, které látka emituje.

Jako všechny vzácné plyny je radon monoatomický, tedy jeho molekuly se skládají z jediného atomu. Je dobře rozpustný v tucích a o něco lépe ve vodě než jiné vzácné plyny.

Chemické vlastnosti

Jako člen 18. skupiny periodické tabulky je radon chemicky velmi málo reaktivní (inertní). Má kompletně zaplněnou valenční elektronovou slupku, což mu dodává velkou stabilitu. Přesto není absolutně nereaktivní. Díky své vysoké atomové hmotnosti a relativně nízké ionizační energii (v porovnání s lehčími vzácnými plyny) je schopen tvořit chemické sloučeniny s vysoce elektronegativními prvky, především s fluorem.

Teoreticky i experimentálně byla potvrzena existence fluoridu radonatého (RnF₂). Předpokládá se i existence dalších, nestabilních sloučenin, jako jsou oxidy nebo karbonyly, ale jejich příprava a studium jsou extrémně obtížné kvůli intenzivní radioaktivitě a krátkému poločasu přeměny radonu.

🌍 Výskyt v přírodě

Geologický původ

Radon je přirozenou součástí životního prostředí. Vzniká nepřetržitě v zemské kůře jako produkt radioaktivního rozpadu radia-226, které je součástí rozpadové řady uranu-238. Uran je v malých koncentracích přítomen téměř ve všech horninách a půdách. Nejvyšší koncentrace uranu, a tedy i největší zdroje radonu, se nacházejí v žulách, rulách, některých typech břidlic a ve fosfátových horninách.

Z horninového podloží radon uniká póry a puklinami do půdního vzduchu. Odtud se může dále šířit do atmosféry, podzemních vod nebo pronikat do budov.

Koncentrace v prostředí

• V atmosféře: Koncentrace radonu ve venkovním vzduchu je obvykle velmi nízká (typicky 5–15 Bq/m³), protože se rychle ředí.
• V půdním vzduchu: Koncentrace v půdě jsou mnohem vyšší, mohou dosahovat desítek až stovek tisíc Bq/m³. Propustnost podloží je klíčovým faktorem pro rychlost uvolňování radonu.
• Ve vodě: Radon se rozpouští v podzemní vodě. Voda z hlubokých vrtů v oblastech s vysokým obsahem uranu může obsahovat značné množství radonu, který se uvolňuje při sprchování nebo vaření.
• V budovách: Největšímu riziku jsou lidé vystaveni v uzavřených, nevětraných prostorách, zejména v suterénech a přízemích budov. Radon proniká z podloží netěsnostmi v základech, prasklinami, prostupy pro potrubí a kanalizací. Koncentrace uvnitř budov mohou dosahovat stovek až tisíců Bq/m³.

☢️ Izotopy

Je známo přes 30 izotopů radonu, všechny jsou nestabilní. Tři z nich se vyskytují v přírodě jako součást primordiálních rozpadových řad:

• ²²²Rn (Radon): Nejvýznamnější a nejstabilnější izotop s poločasem přeměny 3,82 dne. Vzniká z radia-226 v rozpadové řadě uranu-238. Je hlavním zdrojem ozáření obyvatelstva.
• ²²⁰Rn (Thoron): Vzniká z radia-224 v rozpadové řadě thoria-232. Má velmi krátký poločas přeměny (55,6 sekundy), takže obvykle nedokáže proniknout daleko od svého zdroje. Jeho příspěvek k celkové dávce je menší, ale v některých případech může být významný.
• ²¹⁹Rn (Aktinon): Vzniká z radia-223 v rozpadové řadě uranu-235. S poločasem přeměny pouhé 4 sekundy je jeho význam z hlediska ozáření zanedbatelný.

🩺 Zdravotní rizika a ochrana

Mechanismus poškození

Nebezpečí radonu nespočívá v samotném plynu, který je po vdechnutí z velké části opět vydechnut. Problém představují jeho produkty přeměny s krátkým poločasem rozpadu, tzv. "dceřiné produkty". Jedná se zejména o izotopy polonia (²¹⁸Po a ²¹⁴Po), olova (²¹⁴Pb) a bismutu (²¹⁴Bi).

Tyto produkty jsou na rozdíl od plynného radonu pevné látky a snadno se vážou na prachové částice a aerosoly ve vzduchu. Po vdechnutí se tyto částice usazují na citlivé výstelce plic a průdušek. Zde se dále radioaktivně přeměňují a emitují vysoce energetické částice alfa. Tyto částice mají krátký dolet, ale vysokou ionizační schopnost, což znamená, že předají veškerou svou energii malému objemu tkáně, čímž mohou poškodit DNA buněk a iniciovat proces vedoucí ke vzniku rakovinného bujení.

Karcinogenita

Radon je Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny (IARC) klasifikován jako prokázaný lidský karcinogen skupiny 1. Je považován za druhou nejčastější příčinu rakoviny plic na světě, hned po kouření. Odhaduje se, že je zodpovědný za 3–14 % všech případů rakoviny plic. Riziko je výrazně vyšší u kuřáků, kde se účinky radonu a kouření násobí (synergický efekt).

Měření a limity

Koncentrace radonu se měří v jednotkách becquerel na metr krychlový (Bq/m³), což udává počet radioaktivních přeměn za sekundu v jednom metru krychlovém vzduchu. V mnoha zemích, včetně České republiky, existuje tzv. radonový program, který se zabývá mapováním rizikových oblastí a prevencí.

Před stavbou nového domu je povinné nechat změřit radonový index pozemku. Na základě výsledku se navrhují vhodná protiradonová opatření. Pro stávající budovy jsou stanoveny referenční úrovně, při jejichž překročení se doporučuje provést ozdravná opatření. V Evropské unii je referenční úroveň pro nové i stávající budovy stanovena na 300 Bq/m³.

⚙️ Využití

Vzhledem ke své radioaktivitě a krátkému poločasu přeměny má radon jen velmi omezené praktické využití.

• Radioterapie: V minulosti se radon uzavřený v malých zlatých nebo skleněných trubičkách (tzv. "radon seeds") používal v brachyterapii k léčbě nádorů. Tato metoda byla z velké části nahrazena bezpečnějšími a účinnějšími radionuklidy.
• Vědecký výzkum: V hydrologii se radon používá jako stopovač ke studiu proudění podzemních vod. V geofyzice se zkoumá souvislost mezi změnami koncentrace radonu v půdě a seismickou aktivitou, výsledky jsou však nejednoznačné.
• Lázeňství: V některých lázních (např. Jáchymov v nebo Bad Gastein v ) se využívají koupele v přírodní vodě s vysokým obsahem radonu (tzv. radonová balneologie) k léčbě onemocnění pohybového aparátu. Léčebný účinek je založen na principu hormeze, kdy nízké dávky záření mají údajně stimulovat imunitní a opravné mechanismy v těle.

🤔 Pro laiky: Co je radon a proč je nebezpečný?

Představte si radon jako neviditelný a nezapáchající radioaktivní plyn, který se neustále uvolňuje ze země pod vaším domem. Protože je těžší než vzduch, hromadí se hlavně v nejnižších patrech, jako jsou sklepy a přízemí.

Když tento plyn dýcháte, sám o sobě není až tak nebezpečný a většinu ho zase vydechnete. Problém je v tom, že se ve vzduchu rychle rozpadá na jiné radioaktivní látky, které už nejsou plynné, ale jsou to maličké pevné částečky. Tyto částečky se nalepí na prach a ten vdechnete.

Usadí se vám v plicích a tam se dál rozpadají. Při svém rozpadu vystřelují mikroskopické "projektily" (tzv. alfa částice), které poškozují buňky plic. Pokud je vaše tělo vystaveno tomuto poškozování dlouhodobě (roky až desítky let), může to vést ke vzniku rakoviny plic. Je to podobné, jako byste měli v plicích neustále miniaturní zdroj radioaktivního záření. Proto je důležité větrat a v případě vysokých koncentrací utěsnit dům proti pronikání radonu z podloží.

Šablona:Aktualizováno