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Radium

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Radium, Ra, 88
Serie Erdalkalimetalle
Gruppe, Periode, Block 2, 7, s
Aussehen silbrig weiß metallisch
CAS-Nummer 7440-14-4
Massenanteil an der Erdhülle 1 · 10-10 %
Atomar
Atommasse 226,0254 u
Atomradius (berechnet) 215 () pm
Elektronenkonfiguration [Rn]7s2
Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 18, 32, 18, 8, 2
1. Ionisierungsenergie 509,3 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 979,0 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand fest
Kristallstruktur kubisch raumzentriert
Dichte 5,5 g/cm3
Magnetismus unmagnetisch
Schmelzpunkt 973 K (700 °C)
Siedepunkt 2010 K (1737 °C)
Molares Volumen 41,09 · 10-6 m3/mol
Verdampfungswärme 136,82 kJ/mol
Schmelzwärme 8,37 kJ/mol
Dampfdruck 327 Pa bei 973 K
Spezifische Wärmekapazität 94 J/(kg · K)
Wärmeleitfähigkeit 18,6W/(m · K)
Chemisch
Oxidationszustände 2
Oxide (Basizität) RaO
Normalpotential -2,89 V (Ra2+ + 2e- → Ra)
Elektronegativität 0,9 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP
223Ra

in Spuren

11,435 d α 5,979 219Rn
224Ra

in Spuren

3,66 d α 5,789 220Rn
225Ra

{syn.}

14,9 d β- 0,357 225Ac
226Ra

in Spuren

1602 a α 4,871 222Rn
227Ra

{syn.}

42,2 min β- 1,325 227Ac
228Ra

in Spuren

5,7 a β- 0,046 228Ac
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung [1]

Keine Einstufung verfügbar

R- und S-Sätze R: siehe oben
S: siehe oben
weitere Sicherheitshinweise
Radioaktivität

Radioaktives Element
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Radium (lat. radius „Strahl“, wegen seiner Radioaktivität, wie später auch Radon) ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Ra und der Ordnungszahl 88.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

Zifferblatt;
die Leuchtfarbenpunkte an den Zahlen und auf den Zeigern enthalten Radium

Radium wurde 1898 in Frankreich von der polnischen Chemikerin Marie Curie und ihrem Ehemann, dem französischen Chemiker Pierre Curie, in der Joachimsthaler Pechblende entdeckt. Wegweisend war dabei der Befund, dass gereinigtes Uran (als Metall-Salz) nur einen geringen Bruchteil der Radioaktivität des ursprünglichen Uran-Erzes aufwies. Stattdessen fand sich der größte Teil der Radioaktivität des Erzes in der "Barium-Sulfat-Fällung" wieder. Für das abgetrennte Element wurde dann die ausgeprägte Strahlungseigenschaft zur Namensgebung herangezogen.

Gefährlichkeit von Radium für Menschen

Radiumverbindungen galten zunächst als relativ harmlos oder gar gesundheitsfördernd und wurden in den Vereinigten Staaten und Europa als Medikament gegen eine Vielzahl von Leiden beworben (z. B. als Krebsmittel) oder als Zusatz in Produkten verarbeitet, die im Dunkeln leuchteten. Die Verarbeitung geschah ohne jegliche Schutzvorkehrungen.

Nach der Gründung des Radiumbades Sankt Joachimsthal in Böhmen 1906 kam es unmittelbar vor dem Ersten Weltkrieg aufgrund einer vermuteten Heilwirkung von Radium zu einem Aufblühen der Radiumbäder in Deutschland. Während bereits vor dem Krieg Bad Kreuznach damit warb, stärkstes Radiumsolbad zu sein, waren es nach dem Krieg neben St. Joachimsthal, Oberschlema vor allem Bad Brambach. Letztere beiden Orte behaupteten von sich, stärkstes Radium- bzw. Radiummineralbad der Welt zu sein. Wobei zu beachten ist, dass in den Heilquellen v. a. Radon, Radium hingegen nur in geringen Spuren vorkam. Korrekterweise hätten sich diese Bäder „Radonbad“ nennen müssen.

In den 1920er Jahren erkannte man jedoch ihre gesundheitsschädliche Wirkung, als mehrere Zifferblattmalerinnen in Orange (New Jersey) durch die radioaktive Strahlung der Ziffernblatt-Farbe schwer erkrankt waren. Erstmals wurde die Gefährlichkeit von Radium für Menschen 1924 vom New Yorker Zahnarzt Theodor Blum beschrieben.[2] Er veröffentlichte einen Artikel über das Krankheitsbild des sog. Radiumkiefers (engl. radium jaw).[3] Er beobachtete diese Krankheit bei Patientinnen, die als Ziffernblattmalerinnen mit Leuchtfarbe, deren Zusammensetzung des Radiomirs glich, in Kontakt kamen. Sie feuchteten beim Malen die Pinselspitze mit ihrer Zunge an und so gelangte das radioaktive Radium in ihren Körper.[4] Er schrieb die Erkrankung zunächst der Giftigkeit des Phosphors zu.[5] Der örtliche Pathologe von New Jersey, Harrison Martland, war es schließlich, der 1925 eine Studie[6] begann, an dessen Ende die Ursache richtigerweise dem Radium zugeschrieben wurde.[7]

1928 wurde mit Radium versetztes Wasser namens Radithor in kleinen Flaschen zum Trinken verkauft. Spätestens mit dem Tod des Stahlmagnaten Eben Byers im Jahre 1932, der von 1928 bis 1930 täglich zwei Flaschen Radithor zu sich nahm, stand unumstritten fest, dass Radium schwerste Gesundheitsschäden hervorrufen kann.

Vorkommen

Radium ist eines der seltensten natürlichen Elemente; sein Anteil an der Erdkruste beträgt etwa 7 · 10-12 %. Es steht in einem natürlichen Zerfallsgleichgewicht mit Uran. Damit ist der Radiumgehalt des jeweiligen Gesteines proportional zu dessen Urangehalt (unter der Voraussetzung des Nicht-Stattfindens von Transportprozessen). Der Faktor (massebezogen) beträgt etwa 1/30 000 000. Im radioaktiven Zerfall, dem es selbst unterliegt, ist es das Mutternuklid des Radons.

Eigenschaften

Als Metall ist es ein typisches Erdalkali-Element. Es ist weich und silberglänzend. Radium ist dem leichteren Gruppenhomologen Barium sehr ähnlich, jedoch noch unedler als dieses. Bei Kontakt mit Sauerstoff oxidiert es sehr rasch und reagiert heftig mit Wasser.

In wässriger Lösung liegt es stets positiv zweiwertig vor. Das zweiwertige Kation ist farblos. Wie Barium bildet es einige schwerlösliche Salze, so das Carbonat, Sulfat und Chromat. Andere Salze wie die Halogenide (das Fluorid ist nur mäßig löslich), Nitrat und Acetat sind leicht löslich. Die Salze geben der Bunsenflamme eine karminrote Färbung.

Isotope

Die Massenzahlen seiner Isotope reichen von 213 bis 230, ihre Halbwertszeiten liegen zwischen etwa 182 ns für 216Ra und 1602 a für 226Ra. Da das Radium-Isotop 226Ra in wägbaren Mengen gewonnen werden kann, ist es möglich, seine chemischen Eigenschaften recht gut zu studieren.

Verwendung und Sicherheitshinweise

Radium in der Radio-Onkologie

Die Anwendung von geschlossenen Radiumkapseln war eine frühe Form der Bestrahlungstherapie bei Krebserkrankungen, z. B. des Gebärmutterhalses.

Radium und Uranbergbau

Da Radium über das Zerfallsgleichgewicht an das Uran gekoppelt ist, begleitet es dieses zwangsläufig in seinen Erzen, und wird bei den bergbaulichen Aktivitäten mit umgewälzt (= aus dem geologischen Einschluss herausgelöst). Bei der Erzaufbereitung ist im Wesentlichen nur das Uran von Interesse (Yellow cake). Das Radium wird zum Bestandteil der Rückstands-Fraktion und wird deponiert. Damit ist nicht im "verkauften" Uran der größte Teil der Radioaktivität des ursprünglich geförderten Uranerzes enthalten, sondern in den Schlamm-Deponien der Erzaufbereitung. Eine Beeinflussung der belebten Erd-Oberfläche ("Umwelt") ist gegeben einerseits über die vom Radium selbst ausgehende Strahlung (insbesondere Gamma), andererseits über seine Wirkung als Radon-Quelle. Auswirkungen dieser Art einzudämmen, ist das Ziel von Sanierungsanstrengungen in Bergbaufolgelandschaften (siehe Wismut).

Radium und stoff-umwandelnde Industrien

Überall, wo große Mengen natürlicher heterogen zusammengesetzter Stoffgemische umgesetzt werden, wird über deren Spurengehalt von Uran und Radium auch "natürliche" Radioaktivität mit verfrachtet. Dies trifft insbesondere für die Kohlen-Verfeuerung in Kraftwerken zu (Kohlelagerstätten als hydrogeologische Uran-Senken). Nicht zurückgehaltene Stäube verfrachten das Radium der Kohle anteilsweise in die Atmosphäre. Bei greifenden Rauchgasreinigungsmaßnahmen erscheint das Radium dann auch in den festen Rückständen, die z. T. marktfähig sind. So ist in REA-Gipsen tendenziell mit höheren Ra-Aktivitäten zu rechnen als in Natur-Gipsen.

Sonstiges

Einzelnachweise

  1. In Bezug auf ihre Gefährlichkeit wurde die Substanz von der EU noch nicht eingestuft, eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
  2. Zur ausführlichen Darstellung der Gefährlichkeit von Radium für Menschen vgl. die Darstellung von Rowland, R. E.: Radium in Humans - A Review of U. S. Studies, Argonne (Illinois): Argonne National Laboratory, September 1994, S. 23 f.
  3. Manchmal auch als Leuchtstoffkiefer (engl. phossy jaw) beschrieben.
  4. Vgl. Lambert, Barrie: Radiation: early warnings; late effects, in: Harremoës, Poul et. al. (Hrsg.): Late lessons from early warnings: the precautionary principle 1896–2000, Kopenhagen: European Environment Agency, 2001, S. 31-37.
  5. Vgl. Blum, Theodore: Osteomyelitis of the Mandible and Maxilla, in: Journal of the American Dental Association, vol. 11, 1924, S. 802-805.
  6. Erste größere Veröffentlichung des Forscherteams: Martland, H. S.: Some Unrecognized Dangers in the Use and Handling of Radioactive Substances, in: Proceedings of the New York Pathological Society, new series vol. 25, 1925, S. 88-92.
  7. Vgl. Martland, H. S. and Humphries, R. E.: Osteogenic sarcoma in dial painters using luminous paint, in: Archives of Pathology, vol. 7, 1929, S. 406-417.
 Wiktionary: Radium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen und Grammatik
 Commons: Radium – Bilder, Videos und Audiodateien