元素

88 镭 名字意为放射的元素

本文作者:漂泊

镭是居里夫人所发现的两种放射性元素之一,它曾被用作钟表的自发光涂料。但在人们意识到放射性物质的危害之后,镭逐渐从生活物品中消失了,它现在主要被用作放射源,用于放疗、金属零件检测、诱导基因突变等多个领域。

镭的基本物理性质

分类 第ⅡA族▪金属
原子序号原子量 88 (226)
电子配置 7s2
密度 6.0 g/cm3
熔点 960 oC
沸点 1737 oC
形状 银白色软金属
半衰期 1622年
发现者 Marie Curie, Pierre Curie
主要的同位素 226Ra
用途例 发光涂料、放射源
前后的元素 钫-镭-锕

镭的发现

1896年,贝克勒尔发现了铀盐的放射性现象,即铀的射线也像X射线,能使空气和其他气体电离,这引起居里夫妇的兴趣,他们决定在现在已发现的所有天然物质中寻找这一奇特的现象。他们首先检验了当时已知的所有化学元素,发现了钍和钍的化合物也具有放射性。之后又进一步对各种复杂的矿物的放射性进行了检测,意外地发现沥青铀矿的放射性比纯粹的氧化铀强四倍多。于是居里夫人断定,在铀矿石之中,除了铀之外,还存在一种比铀放射性更强的元素。

皮埃尔·居里也放下了他正在从事的晶体研究,和居里夫人一起投入到寻找新元素的工作中。不久之后,他们就确定在沥青混合物中含有其他的放射性元素。1898年7月,他们发现了一种与铋性质相似的放射性元素,取名为钋,以纪念居里夫人的祖国波兰。但没过多久,1898年12月,他们又分离出了一种主要由两种成分组成的放射性混合物:其中确定有钡的化合物,它有非常明显的绿色焰色反应,而未知的放射性化合物的光谱中则出现了以前从未记载过的胭脂红色光谱线。此外,居里夫妇还发现这种放射性化合物性质与钡化合物非常相似,只是它们的溶解度较低。这使的居里夫妇有可能分离出放射性化合物并在其中发现新的元素。为了分离这种新元素,他们进行了艰苦的工作。在一个破棚子里,日以继夜地工作了三年零九个月。自己用铁棍搅拌锅里沸腾的沥青铀矿渣,眼睛和喉咙忍受着锅里冒出的烟气的刺激,经过一次又一次的提炼,才从几吨沥青铀矿渣中得到十分之一克的氯化镭。这种新物质的放射性比纯铀要高出400倍。由于发现放射性物质,居里夫妇和贝克勒尔共同获得了1903年诺贝尔物理学奖。

1907年,镭元素的原子量被成功测定。1910年,居里夫人又和André-LouisDebierne以汞为阴极,电解氯化镭制备了金属镭。同年,E. Eoler通过热分解叠氮化镭也制备了金属镭。镭的英文名称来源于拉丁文radius,意为“射线” [1-7]

金属镭

发光的恶魔

镭在20世纪上半叶被广泛用于钟表以及仪表盘的自发光涂料中,一般的使用镭漆的自发光手表中都含有1微克的镭。这种自发光的手表当时显得非常时髦。但是这些涂有镭漆的钟表现在早已不再发光,这并不是因为镭发生了放射性衰变的原因(镭的半衰期有1600年),而是因为荧光介质硫化锌被镭射线长期照射,结构发生了破坏导致的。在此期间,若钟表中出现绿色的或者黄棕色的厚涂料层,则说明存在放射性危害,摄入该涂料是非常危险的,需特别注意。封闭好的钟表一般来说危害性较低。

由于镭具有很强的放射性,对于长期接触的人来说,是一种危害性很大的物质。在早期生产自发光钟表时,会雇佣女工人工涂上镭漆,有的女工会习惯性将蘸有镭漆的刷子在嘴中理顺,这导致了镭的摄入。因为镭在嘴中沉积,她们最终都失去了下巴。(镭可以发出穿透性的γ射线,会杀死大量细胞)这一事件引起了人们对于放射性物质危害性的注意。钟表公司也采取了一些保护措施来减少工人因接触放射性物质而受到的伤害。随着材料学的发展,人们逐渐用受激辐射的非放射性荧光材料或者更安全的147Pm(只能发射低剂量的β射线)取代了镭。由于镭的放射性危害,它也逐渐从我们的日常生活中消失了。 [8-14]

镭的现代应用

放射性物质既有巨大的危害性,也有非常重要的用途。目前部分X射线成像设备还是会使用镭作为放射源。X射线成像设备可以用于金属零件缺陷检测。镭也可以与铍混合作为中子源。

镭的放射线既可以杀死正常细胞,也可以杀死癌细胞,因此氯化镭和溴化镭早在居里夫人时期就被用来放疗治疗癌症。这种方法还被称为“镭疗法”。镭的衰变产物氡也被用于癌症的治疗。

此外,镭也被用于诱导基因突变,著名基因学家Thomas Hunt Morgan就是利用镭诱导果蝇突变获得了白眼果蝇,从而发现了遗传学的三大基本定律之一——基因连锁互换定律。[15-18]

参考文献

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