鐳石

鐳，鐳石是指含有鐳元素的天然礦石。鐳是一種化學元素。化學符號Ra，原子序數88，原子量226.0254，屬周期系ⅡA族，為鹼土金屬的成員和天然放射性元素。

基本介紹

• 中文名：鐳石
• 外文名：radium
• 類屬：礦石
• 發現時間：1898年

理化性質

1898年M.居里和P.居里從瀝青鈾礦提取鈾後的礦渣中分離出溴化鐳，1910年又用電解氯化鐳的方法製得了金屬鐳，它的英文名稱來源於拉丁文radius，含義是“射線”。鐳在地殼中的含量為1×10-9%，已發現質量數為206～230的同位素中，除鐳223、鐳224、鐳226、鐳228是天然放射性同位素外，其餘都是用人工方法合成的。鐳存在於所有的鈾礦中，每2.8噸鈾礦中含1克鐳。

氧化態

Main Ra+2

Other

原子體積(立方厘米/摩爾)

45.20

元素在海水中的含量(ppm)

0.00000000002

電離能 (kJ /mol)

M - M+ 509.3

M+ - M2+ 979

M2+ - M3+ 3300

M3+ - M4+ 4400

M4+ - M5+ 5700

M5+ - M6+ 7300

M6+ - M7+ 8600

M7+ - M8+ 9900

M8+ - M9+ 13500

M9+ - M10+ 15100

晶胞參數

a = 514.8 pm

b = 514.8 pm

c = 514.8 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

鐳的特性

鐳是銀白色金屬，熔點700℃，沸點低於1140℃，密度約5克/厘米3。鐳是最活潑的鹼土金屬，在空氣中迅速與氮氣和氧氣作用，生成氮化物和氧化物，與水反應劇烈，生成氫氧化鐳和氫氣。鐳的最外電子層有兩個電子，氧化態為+2，只形成+2價化合物。鐳鹽和相應的鋇鹽屬同晶形化合物，化學性質很相似。氯化鐳、溴化鐳、硝酸鐳都易溶於水，硫酸鐳、碳酸鐳、鉻酸鐳難溶於水。鐳有劇毒，它能取代人體內的鈣並在骨骼中濃集，急性中毒時，會造成骨髓的損傷和造血組織的嚴重破壞，慢性中毒可引起骨瘤和白血病。鐳是生產鈾時的副產物，用硫酸從鈾礦石中浸出鈾時，鐳即成硫酸鹽存在於礦渣中，然後轉變為氯化鐳，用鋇鹽為載體，進行分級結晶，可得純的鐳鹽。金屬鐳則由電解氯化鐳製得。鐳及其衰變產物發射γ射線，能破壞人體內的惡性組織，因此鐳針可治癌症 .

【晶體結構】晶胞為體心立方晶胞，每個晶胞含有2個金屬原子。

發現人

瑪麗·居里（Marie Curie）和皮埃爾·居里（Pierre Curie） 發現年代：1898年

發現過程

1898年，由瑪麗·居里（Marie Curie）和皮埃爾·居里（Pierre Curie）發現。1910年，居里夫人和德比恩電解純的氯化鐳溶液，用汞作陰極，先得鐳汞齊，然後蒸餾去汞，獲得金屬鐳。

元素描述

密度6.0克/厘米3（20℃）。熔點700℃，沸點約1140℃。銀白色有光澤的軟金屬。在空氣中不穩定，易與空氣中氮和氧化合。與水作用放出氫氣，生成氫氧化鐳Ra(OH)2。溶於稀酸。化學性質與鋇十分相似；所有鐳鹽與相應的鋇鹽是同晶型的。鐳能生成僅微溶於水的硫酸鹽、碳酸鹽、鉻酸鹽、碘酸鹽；鐳的氯化物、溴化物、氫氧化物溶於水。已知鐳有13種同位素，226Ra半衰期最長，為1622年。

元素來源

存在於多種礦石和礦泉中，但含量極稀少，較多的來源於瀝青鈾礦中。在處理瀝青鈾礦提取鈾時，鐳經常與鋇一起在不溶於酸的殘渣中以硫酸鹽形式回收，提純獲得。

元素用途

鐳能放射出α和γ兩種射線，並生成放射性氣體氡。鐳放出的射線能破壞、殺死細胞和細菌。因此，常用來治療癌症等。此外，鐳鹽與鈹粉的混合製劑，可作中子放射源，用來探測石油資源、岩石組成等。

元素輔助資料

居里夫婦在發現釙後不久，又有另一個驚人的結果。他們從鈾礦中分離出富集釙的鉍的化合物後，又分離出具有強烈放射性的鋇的化合物。他們相信這種礦物中還含有和鋇同時分離出來的第二種未知的放射性元素。他們的合作者貝蒙成功地研究了這個未知的放射性元素。在1898年12月，巴黎科學院發表了他們和貝蒙合作的報告：“……上述理由使我們相信，這种放射性的新物質里含有一種新元素，我們提議叫它鐳。……”

鐳的拉丁名稱radium是從拉丁文“射線”（radius）一詞而來，它的元素符號定為Ra。

鐳在瀝青鈾礦中含量很小，不過一千萬分之一或一千萬分之三，要分離出它，就要大量的瀝青鈾礦。1898年至1902年間，在簡陋的實驗室里艱苦頑強地分析了巨大量（一噸）的礦渣，終於在1902年提煉出0.1克金屬鐳，並初步測定了它的原子量。

鐳的發現

在柏克勒爾對於鈾的放射性質進行了開創先河的觀察和研究以後，跟著便發現鈾的射線也像X射線，能使空氣和其他氣體產生導電性，而釷的化合物也經人發現有著類似的性質。

1896年起，居里夫人和她的丈夫一起進行了系統的發現，在各種元素與其化合物以及天然物中尋找這種效應。

瑪麗亞·斯可羅多夫斯卡婭，即著名的居里夫人，1867年11月7日誕生於波蘭華沙的一個書香門第之家。父親是大家的物理教授，母親是鋼琴家。瑪麗亞具有父親的智慧和母親的靈巧，從小就對科學實驗發生了濃厚的興趣。

1891年，她到巴黎求學。學業完成後，她原本打算回到正在遭受著沙皇鐵蹄踐踏的祖國，去為祖國竭儘自己的綿薄之力，同時，也為父母盡一個女兒的孝心。

但是，同法國物理學家皮埃爾·居里先生的相識、相戀和成為終身伴侶，徹底改變了她原來的計畫，她只好僑居法國，並於1897年生了一個可愛的女兒。

柏克勒爾現象，引起了居里夫婦的濃厚興趣，射線放出來的力量究竟是從哪裡來的呢？這种放射的性質又是什麼呢？

居里夫人把自己的全部身心都投入到鈾鹽的研究中去了，她廣為搜羅並研究了各種鈾鹽礦石，她被鈾鹽礦石神奇的射線所吸引，她把特別的愛奉獻給了這種特別的礦石。

接受過嚴格而又系統的高等化學教育的居里夫人，在研究鈾鹽礦石時想到，沒有任何理由可以證明鈾是唯一能發射射線的化學元素。她猜想，一定還會有別的元素也具有同樣的力量，只不過人們目前還不知道罷了。

她依據門捷列夫的元素周期律排列的元素，逐一進行測定，結果很快發現另外一種釷元素的化合物，也自動發出射線，與鈾射線相似，強度也較接近。

居里夫人認識到，這種現象決不只是鈾的特性，必須給它一個新名稱，居里夫人就把它命名為“放射性”，鈾、釷等有這種特殊“放射”功能的物質，叫做“放射性元素”。

後來，在她的丈夫皮埃爾先生的幫助下，她又測定了能夠收集到的所有礦物，她想知道還有哪些礦物具有放射性。

在測量中，她獲得了又一個戲劇性的發現，在一種來自當時的捷克斯洛伐克的瀝青鈾礦中，她發現，其放射性強度比原先構想的要大不知多少倍。

那么，這種不正常的而且過度的放射性又是從哪裡來的呢？用這些瀝青鈾礦中的鈾和針的含量，決不能解釋她觀察到的放射性的強度。

因此，只能有一種解釋，這些瀝青礦物中含有一種比鈾和針的放射性作用強得多的新元素，而且不是當時人類所已經知道的元素，它一定是一種未知的元素。

居里夫人的發現吸引了皮埃爾先生的注意，居里夫婦攜起手來，並駕齊驅，向科學的未知領域發起強有力的進攻。

在條件極其簡陋的實驗室里，經過居里夫婦鍥而不捨的長期努力，1898年7月，他們宣布發現了這種新元素，它比純鈾放射性要高出400倍。

為了紀念她飽經磨難的祖國波蘭，新元素被命名為釙（即波蘭的意思）。

1898年12月，居里夫婦又根據大量的實驗事實宣布，他們又發現了第二种放射性元素，這種新元素的放射性比釙還強，他們把這種新元素命名為

“鐳”。

但是，由於沒有釙和鐳的樣品，也沒有釙和鐳的原子量，當時的科學界，幾乎沒有人願意相信他們的這個驚世駭俗的新發現。

居里夫婦決心，無論付出什麼樣的代價，都要提煉出釙和鐳的樣品，這一方面是為了證實它們的存在，另一方面，也已為了使自己更有把握。

當然，這是一件非常困難的事情。

因為藏有釙和鐳的瀝青鈾礦，是一種價格昂貴的礦物，這種礦物主要在波希米亞的聖約阿希姆斯塔爾礦，通過對這種礦物的冶煉，人們可以提取出製造彩色玻璃用的鈾鹽。

居里夫婦是一對經濟相當拈據的知識分子，他們無力支付購買瀝青鈾礦所需的高昂的費用。但他們沒有被眼前的這隻“攔路虎”所嚇倒，他們幾乎想盡了各種各樣的辦法。

經過無數次的周折，奧地利政府這才正式決定，先捐贈一噸重的殘礦渣給居里夫婦，並且許諾，如果他們將來還需要大量的礦渣，可以在最優惠的條件下供應給他們。

居里夫婦這才長長地鬆了一口氣，他們從朋友那裡東挪西借，籌到了一筆錢，因為他們仍須購買這種原料，並且還需要付出運到巴黎的運費。

他們再次陷入漫長的等待之中。

一天凌晨，太陽剛剛升起來，一輛像運煤貨車似的載重馬車，便停在了居里夫婦的家門口。

居里夫人高興極了，她所日夜期待的瀝青鈾礦終於運到了，她所夢繞魂牽的鐳就藏在這裡呵！

她急急忙忙地用刀割斷繩子，一把扯開那些粗布口袋，把一雙纖纖細手深深地插進那棕色礦物中，她一定要從中提煉出鐳來。

居里夫人立即投入了繁重的提取工作中去，她每次把 20多公斤的廢礦渣放入冶煉鍋里加熱熔化，連續幾個小時不間斷地用一根粗大的鐵棍攪動沸騰的渣液，而後從中提取僅含百萬分之一的微量物質。

從1898年到1902年，經過無數次的提取，處理了幾十噸礦石殘渣，終於得到了0.1克的鐳鹽，並測定出了它的原子量是225。

鐳終於橫空出世了！

鐳的發現在科學界爆發了一次真正的革命，1903年，居里夫婦因此而雙雙獲得了諾貝爾物理學獎。居里夫人這一巨大成功絕不是輕而易舉就能獲得的，它凝聚了居里夫人多少汗水、多少淚水，完全是居里夫人心血的結晶。