ra[化學元素符號]

ra[化學元素符號]

鐳是一種具有很強的放射性的元素 ,在化學元素周期表中位於第7周期,第IIA族,原子序數88,元素符號Ra。純的金屬鐳是幾乎無色的,但是暴露在空氣中會與氮氣反應產生黑色的氮化鐳(Ra3N2)。鐳的所有同位素都具有強烈的放射性,其中最穩定的同位素為鐳-226,半衰期約為1600年,會衰變成氡-222。當鐳衰變時,會產生電離輻射,使得螢光物質發光。是居里夫人發現的新元素,鐳的發現對科學貢獻偉大。 2017年10月27日,世界衛生組織國際癌症研究機構公布的致癌物清單初步整理參考,鐳- 224、鐳- 226、鐳- 228及其衰變產物在一類致癌物清單中。

發現者簡介

ra[化學元素符號] ra[化學元素符號]

瑪麗·居里(Marie Curie)和皮埃爾·居里(Pierre Curie) 發現年代:1902年

皮埃爾·居里(Pierre Curie),或譯彼埃爾·居里 、比埃爾·居里。

1859年5月15日生於法國巴黎一個醫生家庭。他的兒童和少年時期,性格上好個人沉思,不易改變思路,沉默寡言,反應緩慢,不適應普通學校的灌注式知識訓練,不能跟班學習,人們都說他心靈遲鈍,所以從小沒有進過國小和中學。父親常帶他到鄉間採集動、植、礦物標本,培養了他對自然的濃厚興趣,學到了如何觀察事物和如何解釋它們的初步方法。居里14歲時,父母為他請了一位數理教師,他的數理進步極快,16歲便考得理學士學位,進入巴黎大學後兩年,又取得物理學碩士學位。1880年,他21歲時,和他哥哥雅克·居里一起研究晶體的特性,發現了晶體的壓電效應。1891年,他研究物質的磁性與溫度的關係,建立了居里定律:順磁質的磁化係數與絕對溫度成反比。他在進行科學研究中,還自己創造和改進了許多新儀器,例如壓電水晶秤、居里天平、居里靜電計等。1895年7月25日皮埃爾·居里與瑪麗·居里結婚。

瑪麗·斯克羅多夫斯基·居里(Marie Skłodowska-Curie)1867年11月7日生於沙皇俄國統治下的華沙,父親是中學教員。16歲她以金質獎章畢業於華沙中學,因家庭無力供她繼續讀書,而不得不去擔任家庭教師達六年之久。後來靠自己的一點積蓄和姐姐的幫助,於1891年去巴黎求學。在巴黎大學,她在極為艱苦的條件下勤奮地學習,經過四年,獲得了物理和數學兩個碩士學位。

居里夫婦結婚後次年,即1896年,貝克勒爾發現了鈾鹽的放射性現象,引起這對青年夫婦的極大興趣,居里夫人決心研究這一不尋常現象的實質。她先檢驗了當時已知的所有化學元素,發現了釷和釷的化合物也具有放射性。她進一步檢驗了各種複雜的礦物的放射性,意外地發現瀝青鈾礦的放射性比純粹的氧化鈾強四倍多。她斷定,鈾礦石除了鈾之外,顯然還含有一种放射性更強的元素。

居里以他作為物理學家的經驗,立即意識到這一研究成果的重要性,放下自己正在從事的晶體研究,和居里夫人一起投入到尋找新元素的工作中。不久之後,他們就確定,在鈾礦石里不是含有一種,而是含有兩種未被發現的元素。1898年7月,他們先把其中一種元素命名為釙,以紀念居里夫人的祖國波蘭。沒過多久, 1898年12月,他們又把另一種元素命名為鐳。為了得到純淨的釙和鐳,他們進行了艱苦的勞動。在一個破棚子裡,日以繼夜地工作了三年零九個月。自己用鐵棍攪拌鍋里沸騰的瀝青鈾礦渣,眼睛和喉嚨忍受著鍋里冒出的煙氣的刺激,經過一次又一次的提煉,才從幾噸瀝青鈾礦渣中得到十分之一克的鐳。由於發現放射性物質,居里夫婦和貝克勒爾共同獲得了1903年諾貝爾物理學獎。

瑪麗·居里發現了一種化學元素鐳,化學符號Ra,原子序數88,原子量226.0254,屬周期系ⅡA族,為鹼土金屬的成員和天然放射性元素。1898年12月,瑪麗·居里和皮埃爾·居里從瀝青鈾礦提取鈾後的礦渣中分離出氯化鐳,1907年測出鐳元素的新的原子量,1910年又用電解氯化鐳的方法製得了金屬鐳(白色金屬)它的英文名稱來源於拉丁文radius,含義是“射線”。鐳在地殼中的含量為1×10-9%,至今已發現質量數為206~230的同位素中,除鐳223、鐳224、鐳226、鐳228是天然放射性同位素外,其餘都是用人工方法合成的。鐳存在於所有的鈾礦中,每2.8噸鈾礦中含1克鐳。

發現簡史

在柏克勒爾對於鈾的放射性質進行了開創先河的觀察和研究以後,跟著便發現鈾的射線也像X射線,能使空氣和其他氣體產生導電性,而釷的化合物也經人發現有著類似的性質。1896年起,居里夫人和她的丈夫一起進行了系統的發現 ,在各種元素與其化合物以及天然物中尋找這種效應。

柏克勒爾現象,引起了居里夫婦的濃厚興趣,射線放出來的力量究竟是從哪裡來的呢?這种放射的性質又是什麼呢?

居里夫人把自己的全部身心都投入到鈾鹽的研究中去了,她廣為搜羅並研究了各種鈾鹽礦石,她被鈾鹽礦石神奇的射線所吸引,她把特別的愛奉獻給了這種特別的礦石。

接受過嚴格而又系統的高等化學教育的居里夫人,在研究鈾鹽礦石時想到,沒有任何理由可以證明鈾是唯一能發射射線的化學元素。她猜想,一定還會有別的元素也具有同樣的力量,只不過人們還不知道罷了。

她依據門捷列夫的元素周期律排列的元素,逐一進行測定,結果很快發現另外一種釷元素的化合物,也自動發出射線,與鈾射線相似,強度也較接近。

居里夫人認識到,這種現象決不只是鈾的特性,必須給它一個新名稱,居里夫人就把它命名為“放射性”,鈾、釷等有這種特殊“放射”功能的物質,叫做“放射性元素”。

後來,在她的丈夫皮埃爾先生的幫助下,她又測定了能夠收集到的所有礦物,她想知道還有哪些礦物具有放射性。

在測量中,她獲得了又一個戲劇性的發現,在一種來自波希米亞的瀝青鈾礦中,她發現,其放射性強度比原先構想的要大不知多少倍。

那么,這種不正常的而且過度的放射性又是從哪裡來的呢?用這些瀝青鈾礦中的鈾和釷的含量,決不能解釋她觀察到的放射性的強度。

因此,只能有一種解釋,這些瀝青礦物中含有一種比鈾和釷的放射性作用強得多的新元素,而且不是當時人類所已經知道的元素,它一定是一種未知的元素。

居里夫人的發現吸引了皮埃爾先生的注意,居里夫婦攜起手來,並駕齊驅,向科學的未知領域發起強有力的進攻。

在條件極其簡陋的實驗室里,經過居里夫婦鍥而不捨的長期努力,1898年7月,他們宣布發現了這種新元素,它比純鈾放射性要高出400倍。

為了紀念她飽經磨難的祖國,新元素被命名為釙(即波蘭的意思)。

1898年12月,居里夫婦又根據大量的實驗事實宣布,他們又發現了第二种放射性元素,這種新元素的放射性比釙還強,他們把這種新元素命名為“鐳”。

但是,由於沒有釙和鐳的樣品,也沒有釙和鐳的原子量,當時的科學界,幾乎沒有人願意相信他們的這個驚世駭俗的新發現。

居里夫婦決心,無論付出什麼樣的代價,都要提煉出釙和鐳的樣品,這一方面是為了證實它們的存在,另一方面,也已為了使自己更有把握。

居里夫婦是一對經濟相當拮据的知識分子,他們無力支付購買瀝青鈾礦所需的高昂的費用。但他們沒有被眼前的這隻“攔路虎”所嚇倒,他們幾乎想盡了各種各樣的辦法。

經過無數次的周折,奧地利政府這才正式決定,先捐贈一噸重的殘礦渣給居里夫婦,並且許諾,如果他們將來還需要大量的礦渣,可以在最優惠的條件下供應給他們。

居里夫人立即投入了繁重的提取工作中去,她每次把 20多公斤的廢礦渣放入冶煉鍋里加熱熔化,連續幾個小時不間斷地用一根粗大的鐵棍攪動沸騰的渣液,而後從中提取僅含百萬分之一的微量物質。

從1898年到1902年,經過無數次的提取,處理了近一噸礦石殘渣,終於得到了0.1克的鐳鹽,並測定出了它的原子量是226。

鐳的發現在科學界爆發了一次真正的革命,1903年,居里夫婦因此而雙雙獲得了諾貝爾物理學獎。居里夫人這一巨大成功絕不是輕而易舉就能獲得的,它凝聚了居里夫婦多少汗水、多少淚水,完全是居里夫婦共同心血的結晶。

元素形態

CAS號:7440-14-4

氧化態:

主要為Ra+2

原子體積:(立方厘米/摩爾)

45.20

元素在海水中的含量:(ppm)

外圍電子層排布 :7s2

電離能(kJ /mol)

M - M+ 509.3

M+ - M2+ 979

M2+ - M3+ 3300

M3+ - M4+ 4400

M4+ - M5+ 5700

M5+ - M6+ 7300

M6+ - M7+ 8600

M7+ - M8+ 9900

M8+ - M9+ 13500

M9+ - M10+ 15100

晶胞參數:

a = 514.8 pm

b = 514.8 pm

c = 514.8 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

元素描述

密度6.0克/立方厘米(20℃) 。熔點700℃,沸點約1140℃。銀白色有光澤的軟金屬。在空氣中不穩定,易與空氣中氮和氧化合。與水作用放出氫氣,生成氫氧化鐳Ra(OH)2。溶於稀酸。化學性質與鋇十分相似;所有鐳鹽與相應的鋇鹽是同晶型的。鐳能生成僅微溶於水的硫酸鹽、碳酸鹽、鉻酸鹽、碘酸鹽;鐳的氯化物、溴化物、氫氧化物溶於水。已知鐳有13種同位素,226Ra半衰期最長,為1622年。

以下為鐳的各種反應

與氮氣反應

3Ra+N2=Ra3N2

與氧氣反應

2Ra+O2=2RaO

與硫反應

Ra+S=RaS

與鹵素反應

Ra+F2=RaF2

Ra+Cl2=RaCl2

Ra+Br2=RaBr2

Ra+I2=Ral2

與水反應

Ra+2H2O=Ra(OH)2+H2

鐳介紹

鐳元素符號Ra,原子序數88,原子量226.03。外圍電子排布7s,密度6.0g/cm,熔點700℃,沸點<1140℃,位於第七周期第ⅡA族。銀白色有光澤的軟金屬。第一電離能509.37kJ/mol,電負性0.9。化學性質活潑,在空氣中不穩定,易跟空氣中氮氣和氧氣化合。跟水反應生成氫氧化鐳(Ra(OH)2)並放出氫氣。溶於稀酸。化學性質跟鋇十分相似。鐳的氯化物、溴化物、氫氧化物易溶於水,硫酸鹽、碳酸鹽微溶於水。已知鐳有多種同位素,鐳-226半衰期最長,為1622年。鐳有很強的放射性,衰變時放出α和γ兩種射線,並放出大量熱(每克鐳每小時放熱586.18焦耳),裂變生成氫和氮。在鐳射線照射下,水、氨、氯化氫能分解,氧氣能轉變成紅氧。硫化鋅、硫化鈣等鹼土金屬硫化物,在鐳射線的照射激發下能發出淺綠色柔和的磷光。鐳射線能破壞動物體,殺死細胞、細菌。利用鐳的放射性可治療癌症,在硫化鋅,硫化鈣中混入10ppm的鐳鹽,可製成發光塗料、發光塑膠。鐳鹽跟鈹粉的混合製劑,可作中子放射源,用於探測石油資源和岩石的組成。鐳在自然界中以化合態存在,主要存在於多種礦物、土壤、礦泉水和海底淤泥中。鐳在自然界中分布特別稀少,僅占地殼原子總數的一百億億分之八。1898年法國科學家居里夫婦從瀝青鈾礦中發現鐳,居里夫人於1910年從瀝青鈾礦中製得純淨金屬鐳。鐳的希臘原文是射線。用汞陰極和鈀-銥陽極電解氯化鐳溶液可得到鐳汞劑,然後在氫氣中進行熱分解製得。

元素結構

晶體結構:

晶胞為體心立方晶胞,每個晶胞含有 2個金屬原子。

鐳的晶體結構 鐳的晶體結構

一種化學元素 。化學符號 Ra,原子序數88 , 原子量226.0254,屬周期系ⅡA族 ,為鹼土金屬的成員和天然放射性元素。1898年M.居里和P.居里從瀝青鈾礦提取鈾後的礦渣中分離出溴化鐳,1910年又用電解氯化鐳的方法製得了金屬鐳,它的英文名稱來源於拉丁文radius,含義是“射線 ”。鐳是熒藍色/銀白色金屬,是最活潑的鹼土金屬。鐳在空氣中可迅速與氮氣和氧氣生成氮化鐳(Ra2N3)和氧化鐳(RaO),與水反應劇烈,生成氫氧化鐳和氫氣。鐳的最外電子層有兩個電子,氧化態為+2,只形成+2價化合物。鐳鹽和相應的鋇鹽屬同晶形化合物,化學性質很相似。氯化鐳、溴化鐳、硝酸鐳都易溶於水,硫酸鐳、碳酸鐳、鉻酸鐳難溶於水。鐳有劇毒,它能取代人體內的鈣並在骨骼中濃集,急性中毒時,會造成骨髓的損傷和造血組織的嚴重破壞,慢性中毒可引起骨瘤和白血病。鐳是生產鈾時的副產物,用硫酸從鈾礦石中浸出鈾時,鐳即成硫酸鹽存在於礦渣中,然後轉變為氯化鐳,用鋇鹽為載體,進行分級結晶,可得純的鐳鹽。金屬鐳則由電解氯化鐳製得。鐳及其衰變產物發射γ射線,能破壞人體內的惡性組織,因此鐳可治癌症,但也會破壞人體內的良性組織。

元素來源

存在於多種礦石和礦泉中,但含量極稀少,較多的來源於瀝青鈾礦中。在處理瀝青鈾礦提取鈾時,鐳經常與鋇一起在不溶於酸的殘渣中以硫酸鹽形式回收,當時居里夫婦用了3年9個月提煉出0.1克鐳 。

鐳的衰變

放射性元素在一段時間(各種元素不同的衰變速度)衰變後,會產生不同的物質。鐳是其中的一種。

鐳的衰變速度

鐳的衰變速度與它的現存量R成正比-->dR=Rλdt-->dR/R=λdt--->LnR=Ce^(λt)
t=0,R=R0--->R=R0e^(λt)
鐳經過1600年後,只余原始量R0的1/2--->1/2=e^(1600λ)-->λ=(-Ln2)/1600-->R=R0e^[(-Ln2)*t/1600]

鐳的α衰變方程

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右圖為鐳的阿爾法方程。

用途

鐳能放射出α和γ兩種射線,並生成放射性氣體氡。

鐳放出的射線能破壞、殺死細胞和細菌。因此,常用來治療癌症等。此外,鐳鹽與鈹粉的混合製劑 ,可作中子放射源,用來探測石油資源、岩石組成等。

鐳是核子彈的材料之一。老式的螢光塗料也含有少量的鐳。中子轟擊鐳-225可以獲取錒。

用鐳同位素尋找古河道中的鈾 。

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