镭（化学元素）

镭（化学元素）

镭 （化学元素） 次浏览 | 2022.09.09 09:11:28 更新 来源 ：互联网 精选百科 本文由作者推荐 镭化学元素

镭是一种具有很强的放射性的元素，在化学元素周期表中位于第7周期，第IIA族，原子序数88元素符号Ra。纯的金属镭是几乎无色的，但是暴露在空气中会与氮气反应产生黑色的氮化镭（Ra3N2）。镭的所有同位素都具有强烈的放射性，其中最稳定的同位素为镭-226，半衰期约为1600年，会衰变成氡-222。当镭衰变时，会产生电离辐射，使得荧光物质发光。

中文名

镭

外文名

radium

别名

类钡

化学式

Ra

分子量

226.0254

熔点

960

沸点

1737

水溶性

与水反应

密度

6

外观

银白色质软金属

应用

治疗癌症

安全性描述

强放射性

发现人

居里夫妇

原子序数

88

半衰期

约为1600年（镭-226）

氧化态

2

所在周期

第七周期

所在族数

IIA族（碱土金属）

区

s区

电子排布

[Rn]7s2

简介

镭，元素符号Ra，是一种具有很强的放射性的元素，在化学元素周期表中位于第7周期，第IIA族，原子序数88。纯的金属镭是几乎无色的，但是暴露在空气中会与氮气反应产生黑色的氮化镭（Ra3N2）。

镭的所有同位素都具有强烈的放射性，其中最稳定的同位素为镭-226，半衰期约为160年，会衰变成氡-222。当镭衰变时，会产生电离辐射，使得荧光物质发光。

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。

发现历史

在柏克勒尔对于铀的放射性质进行了开创先河的观察和研究以后，跟着便发现铀的射线也像X射线，能使空气和其他气体产生导电性，而钍的化合物也经人发现有着类似的性质。1896年起，居里夫人和她的丈夫一起进行了系统的发现 [2]  ，在各种元素与其化合物以及天然物中寻找这种效应。

柏克勒尔现象，引起了居里夫妇的浓厚兴趣，射线放出来的力量究竟是从哪里来的呢？这种放射的性质又是什么呢？

居里夫人把自己的全部身心都投入到铀盐的研究中去了，她广为搜罗并研究了各种铀盐矿石，她被铀盐矿石神奇的射线所吸引，她把特别的爱奉献给了这种特别的矿石。

接受过严格而又系统的高等化学教育的居里夫人，在研究铀盐矿石时想到，没有任何理由可以证明铀是唯一能发射射线的化学元素。她猜想，一定还会有别的元素也具有同样的力量，只不过人们还不知道罢了。

她依据门捷列夫的元素周期律排列的元素，逐一进行测定，结果很快发现另外一种钍元素的化合物，也自动发出射线，与铀射线相似，强度也较接近。

居里夫人认识到，这种现象决不只是铀的特性，必须给它一个新名称，居里夫人就把它命名为“放射性”，铀、钍等有这种特殊“放射”功能的物质，叫做“放射性元素”。

后来，在她的丈夫皮埃尔先生的帮助下，她又测定了能够收集到的所有矿物，她想知道还有哪些矿物具有放射性。

在测量中，她获得了又一个戏剧性的发现，在一种来自波希米亚的沥青铀矿中，她发现，其放射性强度比原先设想的要大不知多少倍。

那么，这种不正常的而且过度的放射性又是从哪里来的呢？用这些沥青铀矿中的铀和钍的含量，决不能解释她观察到的放射性的强度。

因此，只能有一种解释，这些沥青矿物中含有一种比铀和钍的放射性作用强得多的新元素，而且不是当时人类所已经知道的元素，它一定是一种未知的元素。

居里夫人的发现吸引了皮埃尔先生的注意，居里夫妇携起手来，并驾齐驱，向科学的未知领域发起强有力的进攻。

在条件极其简陋的实验室里，经过居里夫妇锲而不舍的长期努力，1898年7月，他们宣布发现了这种新元素，它比纯铀放射性要高出400倍。

为了纪念她饱经磨难的祖国，新元素被命名为钋（即波兰的意思）。

1898年12月，居里夫妇又根据大量的实验事实宣布，他们又发现了第二种放射性元素，这种新元素的放射性比钋还强，他们把这种新元素命名为“镭”。

但是，由于没有钋和镭的样品，也没有钋和镭的原子量，当时的科学界，几乎没有人愿意相信他们的这个惊世骇俗的新发现。

居里夫妇决心，无论付出什么样的代价，都要提炼出钋和镭的样品，这一方面是为了证实它们的存在，另一方面，也已为了使自己更有把握。

居里夫妇是一对经济相当拮据的知识分子，他们无力支付购买沥青铀矿所需的高昂的费用。但他们没有被眼前的这只“拦路虎”所吓倒，他们几乎想尽了各种各样的办法。

经过无数次的周折，奥地利政府这才正式决定，先捐赠一吨重的残矿渣给居里夫妇，并且许诺，如果他们将来还需要大量的矿渣，可以在最优惠的条件下供应给他们。

居里夫人立即投入了繁重的提取工作中去，她每次把 20多公斤的废矿渣放入冶炼锅里加热熔化，连续几个小时不间断地用一根粗大的铁棍搅动沸腾的渣液，而后从中提取仅含百万分之一的微量物质。

从1898年到1902年，经过无数次的提取，处理了近一吨矿石残渣，终于得到了0.1克的镭盐，并测定出了它的原子量是226。

镭的发现在科学界爆发了一次真正的革命，1903年，居里夫妇因此而双双获得了诺贝尔物理学奖。居里夫人这一巨大成功绝不是轻而易举就能获得的，它凝聚了居里夫妇多少汗水、多少泪水，完全是居里夫妇共同心血的结晶。

制备方法

起初是用RaCl2溶液电解，以汞为阴极，然后分离得金属Ra。以后又提出用Ra(N3)2热分解：Ra(N3)2＝Ra+3N2。

较新的方法是将RaO和Al在1250℃于高真空下反应：3RaO+2Al＝Al2O3+3Ra。

镭从反应区升华并收集在适当的表面上，所用装置如图所示。该仪器由高真空线路组成，包括热电偶、离子化气体、两个冷俘获器，收气器系统A、O，放电管A，铁坩埚N，诱导微形炉B（图的中央部分），炉B的受热区装上石英X射线毛细管C，它附有反应坩埚D，外炉管E和标准接头连接，它作为支持管和导管置于移动炉管E接于石英毛细管C上。在下端较窄的部分，炉管是双壁的，在两壁之间，钽环加热装置用石英棒维持在一定位置。被双壁所堵塞的空间可通过阀门抽真空，钽环F可诱导加热器加热。

RaO的铝热还原高真空制备Ra

A，O—收气系统；A—放电管；B—微形炉；C—X射线毛细管；D—反应坩埚；

E—移动炉管；F—钽环；H—活塞；I—导管；J—配器环；K—开路；

因为热镭蒸气腐蚀石英，它浓缩的区域（正好在坩埚D上方）被经过管Ⅰ所导出的冷空气喷头所冷却，直接通过在分配器环J内部的小孔连接到毛细管上，然后空气通过在壁E中的开路K排净。E的下端用光窗关闭，通过此窗，坩埚D可以由光学高温计观察到。

坩埚D在用前要高蒸空（10-6～10-7Torr，1Torr=133.322Pa）脱气，热到1050℃，在氢氛下冷却，储存在P2O5真空干燥器中，然后将此坩埚放入小不锈钢漏斗的下开端，带有100～200μgRaO和Al填料比为6∶1的载体用下部的铂丝封塞。

然后将带有载体的坩埚放入毛细管C，仔细抽空，仪器用电筒加热从壁上移去气体，此吸气器、坩埚N预先装上Ba片，保持800～850℃，直到管O中的Ba镜形成，它能有效地移去痕量的O2、N2和H2O。

下一步将坩埚于800～850℃用诱导加热器加热，开动空气冷却系统I、J；然后将坩埚温度升高到1100～1200℃，金属镭升华到毛细管中形成灰色升华物，并转变为发光的镭镜。[1]

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。[2]

元素结构与性质

晶体结构：晶胞为体心立方晶胞，每个晶胞含有2个金属原子。

化学符号Ra，原子序数88，原子量226.0254，属周期系ⅡA族，为碱土金属的成员和天然放射性元素。1898年M.居里和P.居里从沥青铀矿提取铀后的矿渣中分离出溴化镭，1910年又用电解氯化镭的方法制得了金属镭，它的英文名称来源于拉丁文radius，含义是“射线”。

镭是荧蓝色/银白色金属，是最活泼的碱土金属。镭在空气中可迅速与氮气和氧气生成氮化镭(Ra2N3)和氧化镭(RaO)，与水反应剧烈，生成氢氧化镭和氢气。

镭的最外电子层有两个电子，氧化态为+2，只形成+2价化合物。镭盐和相应的钡盐属同晶形化合物，化学性质很相似。氯化镭、溴化镭、硝酸镭都易溶于水，硫酸镭、碳酸镭、铬酸镭难溶于水。

镭有剧毒，它能取代人体内的钙并在骨骼中浓集，急性中毒时，会造成骨髓的损伤和造血组织的严重破坏，慢性中毒可引起骨瘤和白血病。

镭是生产铀时的副产物，用硫酸从铀矿石中浸出铀时，镭即成硫酸盐存在于矿渣中，然后转变为氯化镭，用钡盐为载体，进行分级结晶，可得纯的镭盐。金属镭则由电解氯化镭制得。镭及其衰变产物发射γ射线，能破坏人体内的恶性组织，因此镭可治癌症，但也会破坏人体内的良性组织。

发现者简介

玛丽·居里（Marie Curie）和皮埃尔·居里（Pierre Curie） 发现年代：1902年。

1859年5月15日生于法国巴黎一个医生家庭。他的儿童和少年时期，性格上好个人沉思，不易改变思路，沉默寡言，反应缓慢，不适应普通学校的灌注式知识训练，不能跟班学习，人们都说他心灵迟钝，所以从小没有进过小学和中学。父亲常带他到乡间采集动、植、矿物标本，培养了他对自然的浓厚兴趣，学到了如何观察事物和如何解释它们的初步方法。居里14岁时，父母为他请了一位数理教师，他的数理进步极快，16岁便考得理学士学位，进入巴黎大学后两年，又取得物理学硕士学位。1880年，他21岁时，和他哥哥雅克·居里一起研究晶体的特性，发现了晶体的压电效应。1891年，他研究物质的磁性与温度的关系，建立了居里定律：顺磁质的磁化系数与绝对温度成反比。他在进行科学研究中，还自己创造和改进了许多新仪器，例如压电水晶秤、居里天平、居里静电计等。1895年7月25日皮埃尔·居里与玛丽·居里结婚。

玛丽·斯克罗多夫斯基·居里（Marie Skłodowska-Curie）1867年11月7日生于沙皇俄国统治下的华沙，父亲是中学教员。16岁她以金质奖章毕业于华沙中学，因家庭无力供她继续读书，而不得不去担任家庭教师达六年之久。后来靠自己的一点积蓄和姐姐的帮助，于1891年去巴黎求学。在巴黎大学，她在极为艰苦的条件下勤奋地学习，经过四年，获得了物理和数学两个硕士学位。

居里夫妇结婚后次年，即1896年，贝克勒尔发现了铀盐的放射性现象，引起这对青年夫妇的极大兴趣，居里夫人决心研究这一不寻常现象的实质。她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。她进一步检验了各种复杂的矿物的放射性，意外地发现沥青铀矿的放射性比纯粹的氧化铀强四倍多。她断定，铀矿石除了铀之外，显然还含有一种放射性更强的元素。

居里以他作为物理学家的经验，立即意识到这一研究成果的重要性，放下自己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，在铀矿石里不是含有一种，而是含有两种未被发现的元素。1898年7月，他们先把其中一种元素命名为钋，以纪念居里夫人的祖国波兰。没过多久， 1898年12月，他们又把另一种元素命名为镭。为了得到纯净的钋和镭，他们进行了艰苦的劳动。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镭。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。

玛丽·居里发现了一种化学元素镭，化学符号Ra，原子序数88，原子量226.0254，属周期系ⅡA族，为碱土金属的成员和天然放射性元素。1898年12月，玛丽·居里和皮埃尔·居里从沥青铀矿提取铀后的矿渣中分离出氯化镭，1907年测出镭元素的新的原子量，1910年又用电解氯化镭的方法制得了金属镭（白色金属）它的英文名称来源于拉丁文radius，含义是“射线”。镭在地壳中的含量为1×10-9%，至今已发现质量数为206～230的同位素中，除镭-223、镭-224、镭-226、镭-228是天然放射性同位素外，其余都是用人工方法合成的。镭存在于所有的铀矿中，每2.8吨铀矿中含1克镭。

参考资料