Radon (Rn), pierwiastek chemiczny, ciężki radioaktywny gaz z grupy 18 (gazy szlachetne) układu okresowego, generowany przez rozpad promieniotwórczy radu. (Radon był pierwotnie nazywany emanacją radu). Radon jest bezbarwnym gazem, 7,5 razy cięższym od powietrza i ponad 100 razy cięższym niż wodór. Gaz skrapla się w temperaturze -61,8 ° C (-79,2 ° F) i zamarza w temperaturze -71 ° C (-96 ° F). Po dalszym chłodzeniu stały radon świeci miękkim żółtym światłem, które staje się pomarańczowo-czerwone w temperaturze ciekłego powietrza (-195 ° C [-319 ° F]).
Radon jest z natury rzadki, ponieważ wszystkie jego izotopy są krótkotrwałe, a jego źródło, rad, jest rzadkim pierwiastkiem. Atmosfera zawiera śladowe ilości radonu w pobliżu ziemi w wyniku wycieku z gleby i skał, które zawierają niewielkie ilości radu. (Rad występuje jako naturalny produkt rozkładu uranu obecnego w różnych typach skał.)
Pod koniec lat osiemdziesiątych naturalnie występujący gaz radonowy został uznany za potencjalnie poważne zagrożenie dla zdrowia. Rozpad promieniotwórczy uranu w minerałach, zwłaszcza granicie, generuje gaz radonowy, który może dyfundować przez glebę i skały i przedostawać się do budynków przez piwnice (radon ma wyższą gęstość niż powietrze) i poprzez zapasy wody pochodzące ze studni (radon ma znaczną rozpuszczalność w wodzie). Gaz może gromadzić się w powietrzu w słabo wentylowanych domach. Rozpad radonu powoduje powstanie radioaktywnych „córek” (izotopów polonu, bizmutu i ołowiu), które mogą być spożywane ze studni lub wchłaniane przez cząsteczki pyłu, a następnie wdychane do płuc. Narażenie na wysokie stężenie tego radonu i jego córek w ciągu wielu lat może znacznie zwiększyć ryzyko zachorowania na raka płuc. Rzeczywiście, radon jest obecnie uważany za największą przyczynę raka płuca wśród osób niepalących w Stanach Zjednoczonych. Poziom radonu jest najwyższy w domach zbudowanych na formacjach geologicznych zawierających złoża minerałów uranu.
Stężone próbki radonu są przygotowywane syntetycznie do celów medycznych i badawczych. Zazwyczaj zapas radu jest utrzymywany w szklanym naczyniu w roztworze wodnym lub w postaci porowatej substancji stałej, z której radon może łatwo wypływać. Co kilka dni nagromadzony radon jest odpompowywany, oczyszczany i prasowany w małą rurkę, którą następnie uszczelnia się i usuwa. Rura gazu jest źródłem przenikających promieni gamma, które pochodzą głównie z jednego z produktów rozpadu radonu, bizmutu-214. Takie rurki radonu zostały wykorzystane do radioterapii i radiografii.
Naturalny radon składa się z trzech izotopów, po jednym z każdego z trzech naturalnych szeregów rozpadu promieniotwórczego (szereg uranu, toru i aktynu). Odkryty w 1900 r. Przez niemieckiego chemika Friedricha E. Dorna, radon-222 (3,823-dniowy okres półtrwania), najdłużej żyjący izotop, powstaje w szeregu uranu. Nazwa radon jest czasem zarezerwowana dla tego izotopu w celu odróżnienia go od dwóch pozostałych izotopów naturalnych, zwanych toronem i aktynem, ponieważ pochodzą one odpowiednio z serii torowej i aktynowej.
Radon-220 (toron; 51,5-sekundowy okres półtrwania) został po raz pierwszy zaobserwowany w 1899 roku przez brytyjskich naukowców Roberta B. Owensa i Ernesta Rutherforda, którzy zauważyli, że część radioaktywności związków toru może zostać zdmuchnięta przez bryzy w laboratorium. Radon-219 (aktinon; 3,92-sekundowy okres półtrwania), który jest związany z aktynem, został znaleziony niezależnie w 1904 r. Przez niemieckiego chemika Friedricha O. Giesela i francuskiego fizyka André-Louis Debierne. Zidentyfikowano izotopy radioaktywne o masach od 204 do 224, z których najdłużej żył radon-222, którego okres półtrwania wynosi 3,82 dni. Wszystkie izotopy rozpadają się na stabilne produkty końcowe helu i izotopów metali ciężkich, zwykle ołowiu.
Atomy radonu mają szczególnie stabilną konfigurację elektroniczną ośmiu elektronów w zewnętrznej powłoce, co odpowiada charakterystycznej nieaktywności chemicznej pierwiastka. Radon nie jest jednak chemicznie obojętny. Na przykład istnienie złożonego difluorku radonu, który jest najwyraźniej bardziej stabilny chemicznie niż związki innych reaktywnych gazów szlachetnych, kryptonu i ksenonu, ustalono w 1962 r. Krótki czas życia radonu i jego wysokoenergetyczna radioaktywność powodują trudności w badaniach eksperymentalnych związków radonu.
Gdy mieszaninę śladowych ilości radonu-222 i fluoru gazowego ogrzewa się do około 400 ° C (752 ° F), powstaje nielotny fluorek radonu. Intensywne promieniowanie α w ilości radaru i curie radonu zapewnia wystarczającą energię, aby radon w takich ilościach mógł spontanicznie reagować z gazowym fluorem w temperaturze pokojowej i z ciekłym fluorem w temperaturze -196 ° C (-321 ° F). Radon jest również utleniany przez fluorowcowodory, takie jak ClF 3, BrF 3, BrF 5, IF 7 i [NiF 6] 2– w roztworach HF, w celu uzyskania stabilnych roztworów fluorku radonu. Produkty tych reakcji fluorowania nie zostały szczegółowo przeanalizowane ze względu na ich małe masy i intensywną radioaktywność. Niemniej jednak, porównując reakcje radon z tych krypton i ksenon możliwe było wywnioskować, że formy radon z difluorek RNF 2, i pochodne difluorku. Badania pokazują, że radon jonowy jest obecny w wielu z tych rozwiązań i uważa się, że to Rn 2+, RnF + i RnF 3 -. Zachowanie chemiczne radonu jest podobne do działania fluorku metalu i jest zgodne z jego pozycją w układzie okresowym pierwiastków metaloidowych.
Właściwości elementu
| Liczba atomowa | 86 |
|---|---|
| najstabilniejszy izotop | (222) |
| temperatura topnienia | −71 ° C (−96 ° F) |
| temperatura wrzenia | −62 ° C (−80 ° F) |
| gęstość (1 atm, 0 ° C [32 ° F]) | 9,73 g / litr (0,13 uncji / galon) |
| stany utlenienia | 0, +2 |
| konfiguracja elektronowa | (Xe) 4f 14 5d 10 6s 2 6p 6 |
