12.5 Радон ( 86Rn)

В 1899 г. М. Кюри обнаружила, что воздух вокруг соединений радия становится проводником электричества. Исследованиями процессов радиоактивного распада урана-238, тория-234 и урана-235 Оуэнсон, Резерфордом и Дорном установлено, что изотопы радия-²²⁶Ra , ²²⁴Ra ,²²³Ra в результате испускания -частиц превращаются в изотопы элемента с порядковым номером 86-радон( ²²²Rn),торон ( ²²⁰Rn) , актинон(²¹⁹Rn). В общем случае для этого элемента принято название радон по его наиболее долгоживущему изотопу ²²²Rn с Т_1/2=3,8 дня. Благодаря тому, что уран, торий и радий широко распространены в природе( рудах, почве, воде) радон содержится в почве и земной атмосфере.

Кроме естественных изотопов радона в настоящее время получено искусственно еще более 10 короткоживущих изотопов с массовыми числами от 202 до 224. Основными методами получения искусственных изотопов радона являются реакции глубокого расщепления, пртекающие при облучении ториевых мишений протонами высоких энергий:

Определение молекулярной массы радона показало, что он является одноатомным газом. Радон бесцветен, сжижается в фосфоресцирующую жидкость с температурой кипения-61,8 ⁰С, затвердевающую при -71 ⁰С.Твердый радон светится ярко-голубым цветом.

Исследования химических свойств, проведенные Рамзаем, Резерфордом и Содди показали, что радон и его изотопы являются химическими аналогами инертных газов. Его электронная конфигурация 5s² 5p⁶5d ¹⁰ 6s² 6p⁶, т.е. его внешние электронные уровни полностью заполнены, что и определяет его инертность. В то же время, несмотря на то ,что радон принадлежит группе инертных газов, он образует вполне определенные группы соединений. Так, радон образует клатратные соединения с водой, фенолом, толуолом и т. п. В клатратных соединениях радона связь осуществляется за счет ван-дер-ваальсовых сил.

Радон, подобно другим инертным газам, при действии сильных окислителей, например, жидкого фтора, фторидов, О₂F₂, при определенных условиях образует фториды-RnF₂ , а также комплексные ионы типа RnFMeF₆, RnF₂2Sb F₅ , , RnF₂2BiF₅ и RnF₂IF₅. Радон получают накоплением при распаде радия, находящегося в растворе в специальной вакуумной аппаратуре. Радон применяют для получения искусственных радоновых ванн при лечении ревматизма, радикулита и прочих заболеваний. Радон нашел также применение в методах неразрушающего контроля для определения утечки трубопроводов, для исследования скорости движения газов и т. п.

Так как радон чрезвычайно опасен при попадании внутрь организма, все процедуры желательно осуществлять в специальных условиях, предотвращающих возможность попадания его в дыхательную систему.

Определяется радон либо радиометрическим методом по радиоактивности продуктов его распада и сравнению их с эталоном, либо непосредственно по интенсивности собственного -излучения.

12.6 Франций( 87Fr)

В 1879 году Менделеев на основе созданной им периодической системы предсказал существование и описал свойства наиболее тяжелого щелочного элемента-экацезия. Лишь в 1939 г. Перей открыла элемент с порядковым номером 87, химически выделив его из продуктов распада актиния, и назвала в честь своей родины францием ( Fr):

²²⁷Ac²²³Fr( Т_1/2=21 мин.)

Из продуктов распада актиния, франций был выделен путем соосаждения с перхлоратом цезия.

В природе франций в ничтожных количествах содержится во всех урановых рудах( 1 атом Fr на 7,710¹⁴ атомов ²³⁵U или 310¹⁸ атомов природного урана).

В настоящее время известны изтопы франция с массовыми числами от 203 до 229, из них два изотопа с массовыми числами 223 и 224 встречаются в природе, являясь членами радиоактивных семейств ²³⁵U и ²³²Th.

Получают ²²³Fr также путем облучения ²²⁶Ra нейтронами по схеме:

²²⁶Ra(n,) ²²⁷Ra(n,) ²²⁷Ac (-распад) ²²³Fr

Это один из самых долгоживущих изотопов франция.

Франций не может быть получен в весомых количествах, поэтому все физические характеристики его найдены рассчетным путем.

Химические свойства франция изучены только с ультрамикроконцентрациями элемента радиохимическими методами с использованием цезия в качестве носителя.

В соответствии с положением в периодической системе, франций должен иметь более отрицательный стандартный потенциал , чем цезий. Поэтому он может быть выделен только на ртутном катоде. Франций самый активный щелочной металл. Единственной степенью окисления франция является +1. Применяют франций в медицине и биологии при изучении распределения щелочных металлов в организме. Фиксируется он в основном в злокачественных опухолях, что делает его перспективным в ранней диагностике рака.