Per la 13a edizione (1926) del , Marie Curie, collaboratrice del Premio Nobel per la fisica del 1903 e vincitrice del Premio Nobel per la chimica nel 1911, scrisse la voce sul radio con sua figlia Irène Curie, in seguito Irène Joliot-Curie e collaboratrice di il 1935 Premio Nobel per la Chimica. L'articolo racconta la scoperta del radio da parte di Marie e Pierre Curie e discute le sue proprietà, produzione e applicazioni. L'articolo menziona solo di sfuggita che la radioattività emessa dal radio provoca "una distruzione selettiva di alcune cellule e può avere conseguenze molto pericolose", una proprietà tristemente dimostrata negli anni successivi quando Marie Curie e poi Irène Curie morirono di leucemia probabilmente causata dall'esposizione. a tale radiazione.
RADIO
[Radium] è un elemento di peso atomico 226, il termine più alto nella serie alcalino terrose, calcio, stronzio, bario. È un metallo che ha molte analogie con il bario ed è anche una "sostanza radioattiva", cioè una sostanza che subisce una disintegrazione spontanea accompagnata dall'emissione di radiazioni ( vediRADIOATTIVITÀ). Questa proprietà radioattiva conferisce al radio un'importanza speciale per scopi scientifici o per uso medico, ed è anche la causa dell'estrema rarità dell'elemento. Sebbene il radio sia solo una delle numerose sostanze radioattive, non essendo né la più radioattiva né la più abbondante, il suo tasso di decadimento e la natura dei prodotti della sua disintegrazione si sono dimostrati particolarmente favorevoli nelle applicazioni della radioattività e lo rendono il più importante di radioelementi.
PROPRIETÀ CHIMICHE
Spettro. —Se non consideriamo le azioni chimiche delle radiazioni che emette, il radio ha esattamente le proprietà che ci si può aspettare dal suo posto nella classificazione chimica. Il radio è posto per il suo peso atomico 226, nella seconda colonna della tabella di Mendelyeev. Con un numero atomico 88, è l'ultimo termine della serie alcalino terroso. I sali del radio sono incolori e quasi tutti solubili in acqua; il solfato e il carbonato sono insolubili. Il cloruro di radio è insolubile in acido cloridrico concentrato e in alcool. Il radio e i sali di bario sono isomorfi.
Preparazione del radio. —Il radio metallico è stato preparato allo stesso modo del bario metallico, mediante elettrolisi di un sale di radio con un catodo di mercurio, il mercurio viene eliminato riscaldando l'amalgama in idrogeno secco. Il metallo è bianco e fonde a circa 700 °. Attacca l'acqua e viene rapidamente alterato dal contatto dell'aria. Il peso atomico può essere determinato mediante i metodi usati per il bario, ad esempio pesando il cloruro di radio anidro e l'equivalente cloruro d'argento o bromuro.
Spettro ottico. —Lo spettro ottico è composto, come per gli altri metalli alcalino terrosi, da un numero relativamente piccolo di righe di grande intensità; la linea più forte nel limite dello spettro viola è 3814,6Å, e questa linea è un test molto sensibile per la presenza di radio; ma l'analisi spettrale è poco utilizzata nella rivelazione di radioelementi, le proprietà radioattive offrono un grado di sensibilità notevolmente più elevato. Lo spettro ad alta frequenza è conforme alla previsione per l'elemento del numero atomico 88.
PROPRIETÀ RADIOATTIVE
Elementi radioattivi in generale. —La teoria della trasformazione radioattiva è stata stabilita da Rutherford e Soddy ( vedi RADIOATTIVITÀ). Se n è il numero di atomi di un radioelemento, la proporzione degli atomi distrutti in un certo tempo t è sempre la stessa, qualunque sia n ; il numero di atomi diminuisce con il tempo t secondo una legge esponenziale, n = n 0 e-λt dove λ è la costante radioattiva della sostanza.
Il reciproco di λ è chiamato "vita media" dell'elemento; il tempo T necessario alla trasformazione della metà degli atomi è detto “periodo” e correlato alla costante λ dall'espressione T = logε2 / λ.
Le sostanze radioattive emettono tre tipi di raggi noti come raggi α, β e γ. I raggi α sono nuclei di elio che portano ciascuno una carica positiva pari al doppio di quella della carica elementare; vengono espulsi dai nuclei degli atomi radioattivi con grande velocità (da circa 1,5 X 109 a 2,3 X 109 cm./sec.). I raggi β sono elettroni di varie velocità che possono avvicinarsi alla velocità della luce. I raggi γ costituiscono una radiazione elettromagnetica dello stesso tipo della luce o dei raggi X, ma la loro lunghezza d'onda è generalmente molto più piccola e può essere inferiore a 0,01Å. Mentre l'emissione di alcuni radioelementi è costituita quasi interamente da raggi α il cui potere di penetrazione è molto ridotto, altri radioelementi emettono raggi β e γ che sono in grado di penetrare un notevole spessore di materia.
Famiglia Uranium-Radium. —Il Radium è un membro della famiglia dell'uranio, cioè uno degli elementi risultanti dalla trasformazione dell'atomo di uranio; il suo periodo è di circa 1.700 anni. [...]
Gli atomi di ogni elemento sono formati dagli atomi distrutti dell'elemento precedente. Nessuno di questi atomi può esistere in natura se non nei minerali di uranio, a meno che non sia stato trasferito di recente da tali minerali mediante un processo chimico o fisico. Quando vengono separati dal minerale di uranio, devono scomparire, la loro distruzione non è compensata dalla loro produzione. Solo l'uranio e il torio sono radioelementi di una vita così lunga che sono stati in grado di durare attraverso i tempi geologici senza alcuna produzione nota.
Secondo le leggi della trasformazione radioattiva, nei minerali molto antichi si raggiunge uno stato di equilibrio dove il rapporto tra il numero degli atomi delle diverse sostanze è uguale al rapporto della loro vita media. Il rapporto radio / uranio è di circa 3,40 X 10-7 nei minerali più vecchi; di conseguenza non possiamo aspettarci di trovare un minerale contenente un'elevata percentuale di radio. Tuttavia il radio puro può essere preparato in quantità ponderabili mentre gli altri radioelementi, ad eccezione dell'uranio e del torio che si disgregano lentamente, non sono in grado di essere preparati in quantità, la maggior parte di essi perché esistono in quantità molto minori. Più rapida è la disintegrazione di una sostanza radioattiva, minore è la sua proporzione tra i minerali della terra, ma maggiore è la sua attività. Quindi il radio è diversi milioni di volte più attivo dell'uranio e 5,000 volte meno del polonio.
Radiazione di un tubo del radio. —Piccole quantità di radio vengono spesso conservate in tubi di vetro sigillati chiamati "tubi del radio". Il radio emette solo raggi α e una debole radiazione β; la radiazione penetrante emessa da un tubo del radio proviene dai prodotti di disintegrazione gradualmente accumulati dalle trasformazioni radioattive del radio; primo, radon o emanazione del radio, un gas radioattivo, il termine successivo allo xeno nella serie dei gas inerti; in secondo luogo, il radio A, B, C, chiamato “deposito attivo di rapido cambiamento”; in terzo luogo, il radio D, E e il radio F o polonio, chiamato “deposito attivo di lento mutamento”; infine, piombo inattivo e anche elio generato sotto forma di raggi α.
La forte radiazione penetrante di un tubo del radio viene emessa dal radio B e C.Quando il sale di radio puro viene sigillato in un tubo, l'attività aumenta per circa un mese, fino a raggiungere uno stato di equilibrio tra il radio, il radon e il deposito attivo di cambiamento rapido, quando la produzione di ciascuno di questi elementi è compensata dalla loro distruzione. La radiazione penetrante è costituita dai raggi β e dai raggi γ, questi ultimi particolarmente noti per il suo prezioso utilizzo in terapia.
La quantità di radon in equilibrio con un grammo di radio è chiamata "curie". Se il radon viene estratto e sigillato separatamente in un tubo, il radio A, B, C si accumulerà e la radiazione penetrante per un curie di radon sarà la stessa di un grammo di radio. Ma l'attività del tubo del radon diminuisce a metà del suo valore in 3,82 giorni, il periodo del radon, mentre l'attività di un tubo del radio rimane praticamente costante dopo che è stato raggiunto l'equilibrio; la diminuzione è solo dello 0,4% in 10 anni.
Effetti delle radiazioni. —La radiazione del radio produce tutti gli effetti ordinari dei raggi ( vedi RADIOATTIVITÀ); ionizzazione dei gas, produzione continua di calore, eccitazione della fosforescenza di alcune sostanze (solfuro di zinco, ecc.), colorazione del vetro, azioni chimiche (ad esempio decomposizione dell'acqua), azioni fotografiche, azioni biologiche. I composti del radio osservati al buio mostrano una luminosità spontanea, particolarmente brillante nel cloruro o bromuro appena preparato, ed è determinata dall'azione sul sale della propria radiazione.
Attività del radio.—I raggi α appartenenti al radio stesso hanno una portata di 3,4 cm. in aria a 15 ° C. e pressione normale. Il numero di particelle α emesse dal radio è stato misurato con diversi metodi di numerazione (scintillazioni o camera di conteggio); il risultato varia da 3,40 X 1010 a 3,72 X 1010 particelle al secondo. e per grammo di radio; da questi dati si può dedurre la vita media del radio. Altri tre gruppi di raggi α, di portata 4,1 cm., 4,7 cm. e 7 cm. sono emessi dal radon e dal deposito attivo, il radio A, B, C. Il calore prodotto dal radio stesso è di circa 25 calorie per ora e per grammo. Per un tubo di radio in equilibrio con i prodotti di disintegrazione di rapido cambiamento, la produzione di calore è di circa 137 calorie per ora e per grammo. Questo effetto riscaldante è dovuto principalmente all'assorbimento dell'energia dei raggi α.
