Радо́н вЂ” элемент главной РїРѕРґРіСЂСѓРїРїС‹ РІРѕСЃСЊРјРѕР№ РіСЂСѓРїРїС‹, шестого периода периодической системы химических элементов Р”. Р�. РњРµРЅРґРµР»РµРµРІР°, СЃ атомным номером 86. Обозначается символом Rn (Radon). Простое вещество радон (CAS-номер: 10043-92-2) РїСЂРё нормальных условиях вЂ” бесцветный инертный газ; радиоактивен, может представлять опасность для Р·РґРѕСЂРѕРІСЊСЏ Рё жизни. РџСЂРё комнатной температуре является РѕРґРЅРёРј РёР· самых тяжелых газов. Наиболее стабильный изотоп (²²²Rn) имеет период полураспада 3,8 суток.

�стория открытия и происхождение названия

Английский учёный Р­. Резерфорд РІ 1899 РіРѕРґСѓ отметил, что препараты тория испускают, РєСЂРѕРјРµ О±-частиц, Рё некое неизвестное ранее вещество, так что РІРѕР·РґСѓС… РІРѕРєСЂСѓРі препаратов тория постепенно становится радиоактивным. Это вещество РѕРЅ предложил назвать эмана́цией (РѕС‚ латинского emanatio вЂ” истечение) тория Рё дать ему СЃРёРјРІРѕР» Em. Последующие наблюдения показали, что Рё препараты радия также испускают некую эманацию, которая обладает радиоактивными свойствами Рё ведет себя как инертный газ.

Первоначально эманацию тория называли торо́ном, Р° эманацию радия вЂ” радо́ном. Было доказано, что РІСЃРµ эманации РЅР° самом деле представляют СЃРѕР±РѕР№ радионуклиды РЅРѕРІРѕРіРѕ элемента вЂ” инертного газа, которому отвечает атомный номер 86. Впервые его выделили РІ чистом РІРёРґРµ Рамзай Рё Грей РІ 1908 РіРѕРґСѓ, РѕРЅРё же предложили назвать газ нитон (РѕС‚ лат. nitens, светящийся). Р’ 1923 РіРѕРґСѓ газ получил окончательное название радон Рё СЃРёРјРІРѕР» Em был сменён РЅР° Rn.

Р’ публичной лекции 1936 Рі. Резерфорд кратко изложил итоги РёС… работ:

РЇ помогал ему [профессору РїРѕ электротехнике РћСѓСЌРЅСЃСѓ РІ университете МакГилл РІ Рі. Монреале РІ Канаде СЃ декабря 1898 Рі. РїРѕ 26 мая 1899 Рі.] РІ проведении экспериментов, Рё РјС‹ обнаружили некоторые очень странные явления. Оказалось, что радиоактивное воздействие РѕРєРёСЃРё тория может проходить СЃРєРІРѕР·СЊ дюжину листков бумаги, положенных поверх этой РѕРєРёСЃРё, РЅРѕ задерживается тончайшей пластинкой слюды, как будто излучается что-то, СЃРїРѕСЃРѕР±РЅРѕРµ диффундировать СЃРєРІРѕР·СЊ РїРѕСЂС‹ бумаги. РўРѕС‚ факт, что РїСЂРёР±РѕСЂ был очень чувствителен Рє движению РІРѕР·РґСѓС…Р°, поддерживал эту диффузионную гипотезу. Затем РјС‹ провели эксперименты, РІ которых РІРѕР·РґСѓС… РїСЂРѕС…РѕРґРёР» над РѕРєРёСЃСЊСЋ тория, Р° потом попадал РІ ионизационную камеру. Эти опыты показали, что активность может переноситься РІРѕР·РґСѓС…РѕРј. Однако, РєРѕРіРґР° поток РІРѕР·РґСѓС…Р° прекращался, активность РІ ионизационной камере РЅРµ сразу исчезала, Р° уменьшалась постепенно РїРѕ экспоненциальному закону. РЇ назвал это газообразное вещество, которое может диффундировать СЃРєРІРѕР·СЊ бумагу, переноситься РІРѕР·РґСѓС…РѕРј Рё РІ течение некоторого времени сохранять СЃРІРѕСЋ активность, исчезающую РїРѕ характерному закону, «эманацией тория». РЇ установил, что эта эманация обладает чрезвычайно своеобразным свойством делать радиоактивными тела, над которыми РѕРЅР° РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚. Казалось, что это свойство, скорее всего, обусловлено осаждением некой материальной субстанции, Р° РЅРµ какой-либо активностью, возникшей РІ самих телах РїРѕРґ действием излучения, так как тогда количество осажденного вещества должно увеличиваться РїСЂРё приложении электрического поля. Р’ те времена РјРЅРѕРіРёРµ получали неповторяющиеся Рё странные результаты, помещая предметы вблизи радиоактивных веществ. РџРѕ-РІРёРґРёРјРѕРјСѓ, РІСЃРµ это могло объясняться наличием таких же эманаций, как обнаруженная нами Сѓ тория. Прежде чем считать такое объяснение правильным, необходимо было выяснить истинную РїСЂРёСЂРѕРґСѓ эманации. Это было очень трудно, так как доступное количество ее всегда было очень мало.

Заслуга открытия радона, как химического элемента, часто приписывается также немецкому С…РёРјРёРєСѓ Фредерику Эрнсту Дорну (en:Friedrich Ernst Dorn, 1848—1916). Р’РѕРїСЂРѕСЃС‹ приоритета РІ открытии радона рассматриваются РІ работе Джеймса Рё Вирджинии Маршалл^[2], РіРґРµ показано, что первооткрывателем радона как химического элемента следует считать Резерфорда. Р’ 1900 Рі. Дорн открыл изотоп радона-222 СЃ периодом полураспада 3,823 РґРЅСЏ Рё опубликовал статью РѕР± этом, сославшись РЅР° более раннюю работу Резерфорда. Резерфорд, сперва СЃ РћСѓСЌРЅСЃРѕРј, Р° затем РѕРґРёРЅ РІ 1899 Рі. работал СЃ РґСЂСѓРіРёРј изотопом Rn-220 (тороном), период полураспада которого около 54,5 секунд. Резерфорд РЅРµ знал Рѕ работах немца, так как тот опубликовал СЃРІРѕСЋ работу РІ немецком журнале СЃ небольшим тиражом. Резерфорд РЅРµ знал немецкого. Дорн совершенно РЅРµ интересовался радиоактивностью. Р� только РІ 1902 Рі. Резерфорд Рё РЎРѕРґРґРё экспериментально доказали, что эманация вЂ” это изотоп радона. РћРЅРё сумели её охладить Рё превратить РІ жидкость СЃ помощью РЅРѕРІРѕР№ физической установки РІ университете МакГилл Рё опубликовали статьи.

Нахождение в природе

Р’С…РѕРґРёС‚ РІ состав радиоактивных СЂСЏРґРѕРІ ²³⁸U, ²³⁵U Рё ²³²Th. РЇРґСЂР° радона постоянно возникают РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ РїСЂРё радиоактивном распаде материнских ядер. Равновесное содержание РІ земной РєРѕСЂРµ 7В·10^в€’16% РїРѕ массе. Р’РІРёРґСѓ химической инертности радон относительно легко покидает кристаллическую решётку «родительского» минерала Рё попадает РІ подземные РІРѕРґС‹, природные газы Рё РІРѕР·РґСѓС…. Поскольку наиболее долгоживущим РёР· четырёх природных изотопов радона является ²²²Rn, именно его содержание РІ этих средах максимально.

Концентрация радона в воздухе зависит, в первую очередь, от геологической обстановки (так, граниты, в которых много урана, являются активными источниками радона, в то же время над поверхностью морей радона мало), а также от погоды (во время дождя микротрещины, по которым радон поступает из почвы, заполняются водой; снежный покров также препятствует доступу радона в воздух). Перед землетрясениями наблюдалось повышение концентрации радона в воздухе, вероятно, благодаря более активному обмену воздуха в грунте ввиду роста микросейсмической активности.

Получение

Для получения радона через водный раствор любой соли радия продувают РІРѕР·РґСѓС…, который СѓРЅРѕСЃРёС‚ СЃ СЃРѕР±РѕР№ образующийся РїСЂРё радиоактивном распаде радия радон. Далее РІРѕР·РґСѓС… тщательно фильтруют для отделения микрокапель раствора, содержащего соль радия, которые РјРѕРіСѓС‚ быть захвачены током РІРѕР·РґСѓС…Р°. Для получения собственно радона РёР· смеси газов удаляют химически активные вещества (кислород, РІРѕРґРѕСЂРѕРґ, водяные пары Рё С‚. Рґ.), остаток конденсируют жидким азотом, затем РёР· конденсата отгоняют азот Рё инертные газы (аргон, неон Рё С‚.Рґ).

Физические свойства

Радон вЂ” радиоактивный одноатомный газ без цвета Рё запаха. Растворимость РІ РІРѕРґРµ 460 РјР»/Р»; РІ органических растворителях, РІ жировой ткани человека растворимость радона РІ десятки раз выше, чем РІ РІРѕРґРµ. Газ хорошо просачивается СЃРєРІРѕР·СЊ полимерные плёнки. Легко адсорбируется активированным углем Рё силикагелем.

Собственная радиоактивность радона вызывает его флюоресценцию. Газообразный и жидкий радон флюоресцирует голубым светом, у твёрдого радона при охлаждении до азотных температур цвет флюоресценции становится сперва жёлтым, затем красно-оранжевым.

Цвет свечения РІ газовом разряде Сѓ радона вЂ” СЃРёРЅРёР№, так как РІ РІРёРґРёРјРѕР№ части спектра радона РѕСЃРѕР±Рѕ выделяются 8 линий, отвечающих длинам волн РѕС‚ 3982 РґРѕ 5085 Г… Рё лежащих главным образом РІ синей части спектра^[3], однако РёР·-Р·Р° отсутствия стабильных изотопов применение его РІ газосветных приборах невозможно.

Химические свойства

«Благородный газ». Однако радон является наиболее активным благородным газом РІ химическом отношении, так как его валентные электроны находятся РЅР° максимальном удалении РѕС‚ СЏРґСЂР°. Радон образует клатраты, которые, хотя Рё имеют постоянный состав, химических связей СЃ участием атомов радона РІ РЅРёС… нет. РЎ фтором радон РїСЂРё высоких температурах образует соединения состава RnF_n, РіРґРµ n = 4, 6, 2. Так, дифторид радона RnF₂ является белым нелетучим кристаллическим веществом. Фториды радона РјРѕРіСѓС‚ быть получены также РїРѕРґ действием фторирующих агентов (например, фторидов галогенов). РџСЂРё гидролизе тетрафторида RnF₄ Рё гексафторида RnF₆ образуется РѕРєСЃРёРґ радона RnO₃. Получены также соединения СЃ катионом RnF⁺.

Применение

Радон используют РІ медицине для приготовления радоновых ванн. Радон используется РІ сельском хозяйстве для активации РєРѕСЂРјРѕРІ домашних животных^[1], РІ металлургии РІ качестве индикатора РїСЂРё определении скорости газовых потоков РІ доменных печах, газопроводах. Р’ геологии измерение содержания радона РІ РІРѕР·РґСѓС…Рµ Рё РІРѕРґРµ применяется для РїРѕРёСЃРєР° месторождений урана Рё тория, РІ гидрологии вЂ” для исследования взаимодействия грунтовых Рё речных РІРѕРґ. Динамика концентрации радона РІ подземных водах может применяться для РїСЂРѕРіРЅРѕР·Р° землетрясений^[4].

�стория вопроса

Открытие радиоактивности и радона совпало с повышением интереса к биологическим эффектам радиации. Было установлено, что вода многих источников минеральных вод богата эманацией радия (так именовался радон в то время). Вслед за этим открытием последовала волна моды «на радиацию». В частности, в рекламе того времени радиоактивность минеральных вод выдавалась за главный показатель их полезности и эффективности.

Естественный радиационный фон помещений зданий

Основные составляющие радиационного фона помещений в значительной степени зависят от деятельности человека. Это вызвано, прежде всего, такими факторами, как выбор строительных материалов, конструктивных решений зданий и применяемых в них систем вентиляции^[5]. �змерения не всегда подтверждают сложившийся вывод о том, что в подвальных помещениях и на нижних этажах зданий радон скапливается в больших концентрациях, чем на верхних.

Биологическое воздействие

Попадая РІ организм человека, радон способствует процессам, приводящим Рє раку лёгких. Распад ядер радона Рё его дочерних изотопов РІ легочной ткани вызывает микроожог, поскольку РІСЃСЏ энергия альфа-частиц поглощается практически РІ точке распада. Особенно опасно (повышает СЂРёСЃРє заболевания) сочетание воздействия радона Рё курения. Считается, что радон вЂ” второй РїРѕ частоте (после курения) фактор, вызывающий рак лёгких преимущественно бронхогенного (центрального) типа. Рак лёгких, вызванный радоновым облучением, является шестой РїРѕ частоте причиной смерти РѕС‚ рака^[6].

Радионуклиды радона обусловливают более половины всей дозы радиации, которую в среднем получает организм человека от природных и техногенных радионуклидов окружающей среды.

В настоящее время во многих странах проводят экологический мониторинг концентрации радона в зданиях, так как в районах геологических разломов его концентрации в помещениях зданий могут носить ураганный характер и существенно превышать средние значения по остальным регионам.

Предельно допустимое поступление радона-222 через органы дыхания равно 146 МБк/год^[1].

�зотопы

Радон РЅРµ имеет стабильных изотопов. Наиболее устойчив ²²²Rn (T_1/2=3,8235 РґРЅСЏ), входящий РІ РїСЂРёСЂРѕРґРЅРѕРµ радиоактивное семейство урана-238 (семейство урана-радия) Рё являющийся непосредственным продуктом распада радия-226. Р�РЅРѕРіРґР° название «радон» относят именно Рє этому изотопу. Р’ семейство тория-232 РІС…РѕРґРёС‚ ²²⁰Rn (T_1/2=55,6 СЃ), РёРЅРѕРіРґР° его называют торон (Tn). Р’ семейство урана-235 (урана-актиния) РІС…РѕРґРёС‚ ²¹⁹Rn (T_1/2=3,96 СЃ), его называют актинон (An). Р’ РѕРґРЅСѓ РёР· побочных ветвей (коэффициент ветвления 2В·10^в€’7) семейства урана-радия РІС…РѕРґРёС‚ также очень короткоживущий (T_1/2=35 РјСЃ) радон-218. Р’СЃРµ отмеченные изотопы радона испытывают альфа-распад. Этими четырьмя нуклидами исчерпывается СЃРїРёСЃРѕРє природных изотопов радона. Р�звестны ещё 30 искусственных изотопов Rn СЃ массовым числом РѕС‚ 195 РґРѕ 228. Некоторые нейтронодефицитные изотопы радона имеют также возбуждённые метастабильные состояния; таких состояний известно 13. Преобладающие РјРѕРґС‹ распада Сѓ лёгких изотопов Rn вЂ” альфа-распад, позитронный распад Рё электронный захват. Начиная СЃ массового числа A=212 альфа-распад становится доминирующим. Тяжёлые изотопы радона (начиная СЃ A=223) распадаются преимущественно посредством бета-РјРёРЅСѓСЃ-распада.

Примечания