Радон (Rn)
Благородный газГаз
Стандартная относительная атомная масса
[222]Электронная конфигурация
[Xe] 6s2 4f14 5d10 6p6Температура плавления
-71,15 °CТемпература кипения
-61,7 °CПлотность
9,73 kg/m³Степени окисления
0, +2, +6Электроотрицательность (по Полингу)
Нет данныхЭнергия ионизации (1-я)
10,7485 eVГод открытия
1900Атомный радиус
Нет данныхПодробные сведения
Радон — радиоактивный благородный газ и самый тяжёлый природный член группы 18. В химическом отношении он инертен по сравнению с большинством элементов, но его радиоактивность делает его важным с экологической и медицинской точки зрения. Природный радон образуется главным образом в цепочках распада урана и тория, особенно как ²²²Rn из радия-226. Его газообразная форма позволяет ему мигрировать из горных пород, почв и строительных материалов в воздух и замкнутые пространства.
Радон присутствует в атмосфере в очень низких концентрациях. См. Wikipedia для обсуждения концентрации. При обычных температурах радон — бесцветный газ; при охлаждении ниже точки замерзания радон проявляет яркую фосфоресценцию, которая становится желтой при понижении температуры и оранжево-красной при температуре жидкого воздуха. Сообщалось, что фтор реагирует с радоном, образуя фторид. Также сообщалось о клатратах радона.
Радон был открыт немецким химиком Фридрихом Эрнстом Дорном в 1900 году при изучении цепочки распада радия. Первоначально названный нитоном по латинскому слову, обозначающему «сияющий», nitens, радон с 1923 года известен как радон. Сегодня радон по-прежнему получают главным образом в результате распада радия. При нормальной комнатной температуре радон представляет собой бесцветный, не имеющий запаха радиоактивный газ. Наиболее распространённые формы радона распадаются посредством альфа-распада. Альфа-распад обычно не считается серьёзной радиологической опасностью, поскольку образующиеся при распаде альфа-частицы легко задерживаются. Однако, поскольку радон является газом, он легко вдыхается, и живые ткани непосредственно подвергаются облучению. Хотя он имеет относительно короткий период полураспада, радон распадается с образованием более долгоживущих твёрдых радиоактивных элементов, которые могут накапливаться на частицах пыли и также вдыхаться. По этим причинам существует определённая обеспокоенность в отношении количества радона, присутствующего в домах. Радон просачивается в жилища в результате распада радия, тория или урановых руд под землёй и сильно варьирует от места к месту. В среднем атмосфера Земли содержит 0.0000000000000000001% радона.
При охлаждении до твёрдого состояния радон светится жёлтым. Свечение становится оранжево-красным по мере понижения температуры.
Наиболее стабильный изотоп радона, радон-222, имеет период полураспада около 3,8 суток. Он распадается в полоний-218 посредством альфа-распада.
Название произошло от радия; сначала назывался нитоном, от латинского слова nitens, означающего «сияющий». Элемент был открыт в 1900 году Дорном, который назвал его радиевой эманацией. В 1908 году Рамзай и Грей, назвавшие его нитоном, выделили элемент и определили его плотность, обнаружив, что это самый тяжёлый известный газ. Он практически инертен и занимает последнее место в нулевой группе газов в периодической таблице. С 1923 года он называется радоном.
Чистый радон — бесцветный, без запаха, одноатомный газ при обычных температуре и давлении. При низкой температуре его можно сконденсировать в жидкость, а затем в твердое вещество, однако работа с макроскопическими количествами ограничена высокой радиоактивностью и радиолитическими эффектами.
Радон не имеет широкого коммерческого применения. Исторически герметичные источники радона использовались в некоторых практиках радиотерапии до того, как были предпочтены более безопасные и управляемые радионуклиды. Он также использовался как трассер в гидрологии, геологии и атмосферных исследованиях, поскольку непрерывно образуется в горных породах и имеет времена распада, зависящие от изотопа. Нынешнее применение главным образом аналитическое или исследовательское, включая калибровку и экологические измерения.
Небольшие количества радона иногда используются больницами для лечения некоторых форм рака. Фторид радона (RnF) — единственное подтвержденное соединение радона.
Радон по-прежнему производится для терапевтического использования несколькими больницами путем откачки его из источника радия и запечатывания в миниатюрные трубки, называемые «зеренами» или «иглами», для применения у пациента. Эта практика в значительной степени прекращена, поскольку больницы могут получать эти зерна напрямую от поставщиков, которые изготавливают зерна с требуемой активностью к дню использования.
Изотопы в науках о Земле/планетологии
Как 220Rn, так и 222Rn (с периодами полураспада 56 с и 3,8 дня соответственно) используются для изучения процессов подземного и атмосферного газового переноса [568] United States Geological Survey. Resources on Isotopes-Periodic Table-Radon, U.S. Geological Survey (2014), Feb. 25; http://wwwrcamnl.wr.usgs.gov/isoig/period/rn_iig.html., [569] State of California Department of Conservation. Indoor Radon, State of California Department of Conservation (2017), April 8; http://www.consrv.ca.gov/CGS/minerals/hazardous_minerals/radon/Pages/index.aspx., [570] L. S. Quindos Poncela, C. Sainz Fernandez, I. Fuente Merino, J. L. Gutierrez Villanueva, A. Gonzalez Diez. Acta Geophysica.61, 848 (2013).. Взаимодействие радона с ручьями и реками позволяет использовать его как трассер в исследованиях подземных вод (Fig. IUPAC.86.1). 222Rn имеет короткое время пребывания в ручьях и руслах рек, что приводит к потере радона. В результате, если участок ручья или реки имеет высокую концентрацию радона, это указывает на локальные притоки подземных вод [568] United States Geological Survey. Resources on Isotopes-Periodic Table-Radon, U.S. Geological Survey (2014), Feb. 25; http://wwwrcamnl.wr.usgs.gov/isoig/period/rn_iig.html., [569] State of California Department of Conservation. Indoor Radon, State of California Department of Conservation (2017), April 8; http://www.consrv.ca.gov/CGS/minerals/hazardous_minerals/radon/Pages/index.aspx., [570] L. S. Quindos Poncela, C. Sainz Fernandez, I. Fuente Merino, J. L. Gutierrez Villanueva, A. Gonzalez Diez. Acta Geophysica.61, 848 (2013).. В глубоком (100 м) загрязненном водоносном горизонте на нефтеперерабатывающем объекте в Мексике, где загрязненный источник был слишком глубоким для прямого отбора проб, Schubert et al. [571] M. Schubert, M. Balcazar, A. Lopez, P. Peña, J. H. Flores, K. Knöller. Isot. Environ. Health Stud.43, 215 (2007). отобрали пробы подземных вод из нескольких скважин, доступных на площадке. Они использовали распределение природного трассера 222Rn между незагрязненными подземными водами и зоной источника NAPL (non-aqueous phase-liquid, например нефть, бензин и нефтепродукты) и смогли приблизительно определить местоположение зоны источника NAPL. Как отмечено в разделе 4.88.1, 222Rn использовался для количественной оценки подводного разгрузки подземных вод [572] R. N. Peterson, W. C. Burnett, M. Taniguchi, J. Chen, I. R. Santos, T. Ishitobi. J. Geophys. Res.113, C09021 (2008)..
Изотопы в геохронологии
222Rn использовался как инструмент для датирования подземных вод в сочетании с другими изотопами или элементными соотношениями (т. е. соотношениями количеств гелий/радон и ксенон/радон) [568] United States Geological Survey. Resources on Isotopes-Periodic Table-Radon, U.S. Geological Survey (2014), Feb. 25; http://wwwrcamnl.wr.usgs.gov/isoig/period/rn_iig.html., [574] T. F. Kraemer, D. P. Genereux. “Applications of uranium- and thorium-series radionuclides in catchment hydrology studies”, in Isotope Tracers in Catchment Hydrology, C. Kendall, J. J. McDonnell (Eds.), Elsevier, Amsterdam (1998)..
Радон является наименее изученным химически благородным газом, поскольку его изотопы радиоактивны и доступны лишь в малых количествах. Наиболее установленные данные касаются сильных окислительных и фторирующих условий, причём сообщалось о дифториде радона (RnF₂) как о соединении радона. Ионные или комплексные фторидные частицы были выведены в матричных и индикаторных экспериментах, однако многие детали остаются неясными. Степени окисления выше 0 в принципе возможны, но химия радона значительно менее развита, чем химия ксенона.
See more information at the Radon compound page.
Радон опасен главным образом потому, что вдыхаемые радиоактивные продукты распада могут оседать в дыхательных путях и облучать ткани альфа-частицами. Риск сильно зависит от изотопа, концентрации, вентиляции, времени воздействия и поведения короткоживущих дочерних продуктов, таких как изотопы полония. Радон, как и другие газы, при очень высоких концентрациях также является удушающим газом, однако практическая проблема состоит в радиационном воздействии.
При обращении с радоном, как и с другими радиоактивными материалами, необходимо соблюдать осторожность. Основная опасность связана с вдыханием элемента и его твердых дочерних продуктов, которые осаждаются на пыли в воздухе. Следует обеспечить хорошую вентиляцию в местах хранения радия, тория или актиния, чтобы предотвратить накопление элемента. Накопление радона представляет собой фактор, учитываемый для здоровья в урановых рудниках. В последнее время накопление радона в домах вызывает обеспокоенность. Многие случаи смерти от рака легких обусловлены воздействием радона. В США рекомендуется принимать меры по исправлению ситуации, если воздух в домах превышает 4 pCi/l.
Радон естественным образом образуется там, где в минералах и почвах происходит распад урана или тория. Будучи газом, он может диффундировать через поровые пространства, в некоторой степени растворяться в грунтовых водах и проникать в здания через трещины или места ввода коммуникаций. На открытом воздухе он обычно быстро разбавляется, тогда как в закрытых или плохо вентилируемых помещениях могут накапливаться более высокие концентрации. Продукты его распада адсорбируются на аэрозолях и поверхностях, изменяя их подвижность и пути воздействия.
Радон не торгуется как обычный промышленный товар. Он непрерывно образуется при распаде радия в герметичных источниках или собирается в небольших количествах для специализированных нужд калибровки и исследований. Ограничения предложения связаны в меньшей степени с дефицитом элемента, чем с радиационным контролем, периодами полураспада изотопов и ограниченным спросом на обращение с газом. Большинство практических применений, ранее использовавших радон, были заменены другими радионуклидами, электронными приборами или методами прямого мониторинга окружающей среды.
Образуется при распаде радия в земной коре.
Радон не имеет стабильных изотопов, поэтому он не может накапливаться в геологических или космических масштабах времени. В природе он встречается лишь как промежуточная дочерняя нуклида в цепочках распада долгоживущих тяжёлых нуклидов, таких как уран и торий. Во внеземных материалах любой радон также был бы короткоживущим и локально образованным, а не первичным.
- Радон — самый плотный благородный газ, встречающийся в природе на Земле.
- Изотоп ²²²Rn имеет период полураспада около 3,8 суток, что достаточно для миграции через почву.
- Радон когда-то называли нитоном, название которого отражено в старом символе Nt.
- Уровни радона в помещениях часто варьируют в зависимости от сезона, перепадов давления и вентиляции здания.
- Измерения радона могут выявлять движение газа в подпочвенном слое и некоторые взаимодействия с подземными водами.
Изображения
Свойства
Физические свойства
- Ковалентный радиус
- 150 pm Сравнить Ковалентный радиус у всех элементов →
- Ван-дер-ваальсов радиус
- 220 pm Сравнить Ван-дер-ваальсов радиус у всех элементов →
- Плотность
- 9,73 kg/m³ Сравнить Плотность у всех элементов →
- Фаза при стандартных температуре и давлении
- Газ Сравнить Фаза при стандартных температуре и давлении у всех элементов →
- Температура плавления
- -71,15 °C Сравнить Температура плавления у всех элементов →
- Температура кипения
- -61,7 °C Сравнить Температура кипения у всех элементов →
- Теплопроводность
- 0,004 Вт/(м·К) Сравнить Теплопроводность у всех элементов →
- Удельная теплоёмкость
- 0,094 Дж/(г·К) Сравнить Удельная теплоёмкость у всех элементов →
- Молярная теплоёмкость
- 20,786 Дж/(моль·К) Сравнить Молярная теплоёмкость у всех элементов →
- Кристаллическая структура
- Гранецентрированная кубическая Сравнить Кристаллическая структура у всех элементов →
Химические свойства
- Электроотрицательность (по Аллену)
- 2,6
- Сродство к электрону
- -0,7 eV (отрицательное значение — присоединение электрона энергетически невыгодно)
- Энергия ионизации (1-я)
- 10,7485 eV Сравнить Энергия ионизации (1-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (2-я)
- 18,990065 eV Сравнить Энергия ионизации (2-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (3-я)
- 29,400101 eV Сравнить Энергия ионизации (3-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (4-я)
- 36,900127 eV Сравнить Энергия ионизации (4-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (5-я)
- 52,900182 eV Сравнить Энергия ионизации (5-я) у всех элементов →
- Степени окисления
- 0, +2, +6 Сравнить Степени окисления у всех элементов →
- Валентные электроны
- 8 Сравнить Валентные электроны у всех элементов →
- Электронная конфигурация
- [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p6
Термодинамические свойства
- Тройная точка (температура)
- -71 °C
- Тройная точка (давление)
- 5,1e+4 Pa
- Критическая точка (температура)
- 104 °C
- Критическая точка (давление)
- 6,28e+6 Pa
- Теплота плавления
- 0,03109292 eV Сравнить Теплота плавления у всех элементов →
- Теплота испарения
- 0,16582889 eV Сравнить Теплота испарения у всех элементов →
- Теплота атомизации
- 0 eV
Ядерные свойства
- Протоны
- 86 Сравнить Протоны у всех элементов →
- Нейтроны
- 136 Сравнить Нейтроны у всех элементов →
- Известные изотопы
- 39 Сравнить Известные изотопы у всех элементов →
- Стабильные изотопы
- 0 Сравнить Стабильные изотопы у всех элементов →
- Массовое число (наиболее стабильный изотоп)
- 222
- Наиболее стабильный изотоп
- Rn-222
- Год открытия
- 1900
Распространённость
- Содержание в земной коре
- 4e-13 мг/кг Сравнить Содержание в земной коре у всех элементов →
- Содержание в океане
- 6 × 10−16 мг/л Сравнить Содержание в океане у всех элементов →
Кристаллическая структура
Нет данных
Электронная структура
- Электроны по оболочкам
- 2, 8, 18, 32, 18, 8 Сравнить Электроны по оболочкам у всех элементов →
Идентификаторы
- Номер CAS
- 10043-92-2 Сравнить Номер CAS у всех элементов →
- Символ терма
- 1S0
- InChI
- InChI=1S/Rn
- Ключ InChI
- SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N
Электронная конфигурация Измеренные
Rn: 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶Модель атома
Изотопы различаются числом нейтронов, массой и стабильностью, но не электронной конфигурацией нейтрального атома.
Схематическая модель атома, без соблюдения масштаба.
Атомный отпечаток
Спектр излучения / поглощения
Распределение изотопов
Стабильных изотопов нет.
| Массовое число | Атомная масса (а. е. м.) | Содержание в природе | Период полураспада |
|---|---|---|---|
| 194 Радиоактивный | 194,006144 ± 0,000018 | Нет данных | 780 us |
| 217 Радиоактивный | 217,003928 ± 0,0000045 | Нет данных | 593 us |
| 199 Радиоактивный | 198,99839 ± 0,000068 | Нет данных | 590 мс |
| 214 Радиоактивный | 213,995363 ± 0,0000099 | Нет данных | 259 ns |
| 205 Радиоактивный | 204,991719 ± 0,000054 | Нет данных | 170 секунды |
Фаза / агрегатное состояние
Причина: на 86,7 °C выше температуры кипения (-61,7 °C)
Схематично, без соблюдения масштаба
Температуры фазовых переходов
Энергии переходов
Энергия, необходимая для плавления 1 моль вещества при температуре плавления
Энергия, необходимая для испарения 1 моль вещества при температуре кипения
Плотность
При стандартных условиях
Оценка по уравнению идеального газа при текущей T
Расширенные данные
Атомные спектры
Показано 10 из 86. Сортировка по заряду иона (по возрастанию).
Данные о спектральных линиях ?
| Ион | Заряд | Всего линий | Вероятности переходов | Обозначения уровней |
|---|---|---|---|---|
| Rn I | 0 | 67 | 0 | 10 |
Данные об энергетических уровнях ?
| Ион | Заряд | Уровни |
|---|---|---|
| Rn I | 0 | 127 |
| Rn II | +1 | 3 |
| Rn III | +2 | 2 |
| Rn IV | +3 | 2 |
| Rn V | +4 | 2 |
| Rn VI | +5 | 2 |
| Rn VII | +6 | 2 |
| Rn VIII | +7 | 2 |
| Rn IX | +8 | 2 |
| Rn X | +9 | 2 |
Данные о кристаллической структуре твёрдой фазы отсутствуют
Кристаллическая структура: fcc
Соединения
Изотопы (5)
Thirty-nine isotopes are known. Radon-222 is the most common. It has a half-life of 3.823 days and is an alpha emitter. It is estimated that every square mile of soil to a depth of 6 inches contains about 1 g of radium, which releases radon in tiny amounts into the atmosphere. Radon gas can collect in buildings, creating a health risk. The Environmental Protection Agency estimates that responsible for an estimated 20,000 lung cancer deaths each year. More on radon and health. Radon is present in some spring waters, such as those at Hot Springs, Arkansas.
| Массовое число | Атомная масса (а. е. м.) | Содержание в природе | Период полураспада | Тип распада | |
|---|---|---|---|---|---|
| 194 Радиоактивный | 194,006144 ± 0,000018 | Нет данных | 780 us | α ≈100%β+ ? | |
| 217 Радиоактивный | 217,003928 ± 0,0000045 | Нет данных | 593 us | α =100% | |
| 199 Радиоактивный | 198,99839 ± 0,000068 | Нет данных | 590 мс | α ≈100%β+ ? | |
| 214 Радиоактивный | 213,995363 ± 0,0000099 | Нет данных | 259 ns | α =100% | |
| 205 Радиоактивный | 204,991719 ± 0,000054 | Нет данных | 170 секунды | β+ =75.4±0.9%α =24.6±0.9% |
Расширенные данные о свойствах
Ковалентные радиусы (расширенные данные)
- Ковалентный радиус (по Пююккё)
- 142 pm
- Ковалентный радиус (по Пююккё, двойная связь)
- 145 pm
- Ковалентный радиус (по Пююккё, тройная связь)
- 133 pm
Ван-дер-ваальсовы радиусы
- Truhlar
- 220 pm
- Alvarez
- 240 pm
- UFF
- 476,5 pm
- MM3
- 243 pm
Атомные и металлические радиусы
- Атомный радиус (по Раму)
- 243 pm
Шкалы нумерации
- Mendeleev
- 117
- Pettifor
- 6
- Glawe
- 6
Шкалы электроотрицательности
- Ghosh
- 0
- Gunnarsson–Lundqvist
- 4
- Robles–Bartolotti
- 4
Поляризуемость и дисперсия
- Дипольная поляризуемость
- 35 a.u.
- Дипольная поляризуемость (неопределённость)
- 2 a.u.
- C₆ (Gould–Bučko)
- 408 Ha·Bohr6
Свойства благородных газов
| HALOGENS | RnF2 |
Фазовые переходы и аллотропные модификации
| Температура плавления | 202,15 K |
| Температура кипения | 211,45 K |
| Критическая точка (температура) | 377,15 K |
| Критическая точка (давление) | 6,28 MPa |
Категории степеней окисления
Расширенные справочные данные
Константы экранирования (15)
| n | Орбиталь | σ |
|---|---|---|
| 1 | s | 1,6659 |
| 2 | p | 4,562 |
| 2 | s | 22,5864 |
| 3 | d | 13,4027 |
| 3 | p | 23,7194 |
| 3 | s | 24,9149 |
| 4 | d | 38,0572 |
| 4 | f | 37,6688 |
| 4 | p | 36,6988 |
| 4 | s | 35,85 |
Типы распада изотопов (59)
| Изотоп | Режим | Интенсивность |
|---|---|---|
| 193 | A | 100% |
| 194 | A | 100% |
| 194 | B+ | — |
| 195 | A | 100% |
| 196 | A | 100% |
| 196 | B+ | — |
| 197 | A | 100% |
| 197 | B+ | — |
| 198 | A | 93% |
| 198 | B+ | — |
Факторы рассеяния рентгеновского излучения (516)
| Энергия (eV) | f₁ | f₂ |
|---|---|---|
| 10 | — | 2,83964 |
| 10,1617 | — | 3,21791 |
| 10,3261 | — | 3,64656 |
| 10,4931 | — | 4,05083 |
| 10,6628 | — | 4,4288 |
| 10,8353 | — | 4,83437 |
| 11,0106 | — | 5,24445 |
| 11,1886 | — | 5,68932 |
| 11,3696 | — | 6,15277 |
| 11,5535 | — | 6,62072 |
Дополнительные данные
Оценочная распространённость в земной коре
The estimated element abundance in the earth's crust.
Оценочная распространённость в земной коре
4×10-13 milligrams per kilogram
Источники (1)
Оценочная распространённость в океане
The estimated element abundance in the earth's oceans.
Оценочная распространённость в океане
6×10-16 milligrams per liter
Источники (1)
Источники
(9)
Data deposited in or computed by PubChem
The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.
Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.
The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.
Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/
The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.
The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database
This section provides all form of data related to element Radon.
The element property data was retrieved from publications.