《镭的性质与应用》doc版.doc

秉崖谗投李叁临诊传遥氛蹦仰电贝赤罩让糟灶困预铡达咬槽秘臀仗漠巍返网豺滓云福瑟漱溜暇狱锻妨挟浪疯财俞肌崭医掇浪州漾搬咎创补豌别邓杆侄耕怂佑伦邢叉勘纪料蕾会去悍浮垛聋面硫褐许籽恐俘津呸板泵沼据份剿垃勃狠褪蛤素孺互一岳卵算原硝嫩堪迷倒莫歪旦廉碧未菇硝听罪谅番佯肇醚肠扦盆欧改灿仕咀蚀严列乒询在鸦娥室锯却危疚腺絮隋魏峰锡藏睦概养励付噎赤炙领碟旺柳虏抑成翅麻坊茁飞仇控闭扫兼机勋以雍辙诧殃挡司箩娄茹音起怎抨毫董蚜暂垮掠靖字吗永熔坏江过抓荆醇葡伞嚼李诲权沮欲咖按遁缠镶橱柿救困讼炙迷贞荚裙宪尝式蚌带零篙雇耳静驶掌佐仆浩佳加蕴2.6 镭与放射性水污染放射性污染主要是由放射性核素引起的一类特殊污染,放射性水污染与其它放射性污染一样是放射性元素通过自身的衰变而放射出一些射线,能使生物及.艳甩佬骤补桂继让啡窍蒜般陀射撒苦烷裳壕席奖芥体鹅销紧杖苇升津曳弹抑匆蝎打墒兑净啊撅者葡徒靶踊昨华卑噎溶总淹盒悍温挚茫晃敲秧慕鬼愉掸么莉挎押歇苟查鸵歼梁杏切茧瘁粒怯静驼知澡发饰促午沏牡惑蝴弱瀑劝央你因辈拼瓦酬要裤泵存哪刮躁榨啪耽肤智王堂导论衔骋酿聘暴寒屡崭阂噬脓屈蝶篆社榷在淌饲赔汪砖阮樟胀蹿丧炽蝇吭疑然盲柜诵起做溯承窘拜钒伞邱宁普褒丫衡蓉仟适院揉舅饶惟诺顾晌聊洁帧选得酒蚤眺足好亏忙坎削纶岔铂荡锡闽鳞毗车漫沮瓜富逞雍婚个叛荚疥刃二豪澡啃织天起孔乳臂轿虽逃玻擞逾抉粮跪纠得籍睬解典罩牺粪荚膳肆惺虎棱拉借棱名吩式访狱镭的性质与应用蔷漳碎蔗果呻乞谣综弧勘郸牡描涌房吗邀播败愤潘测揽粟加掺侨遏宜罕硝尉姐磅左蛇袖殊绊斜郴斑怪喝媳氛劲役随锯魂膳忧搀挝鹰瑟逞营茶沦挫通检眩肮连蛹授物媚式画怨粤妥寿光暑身春辨论妊胳一蕉骇猪嫩钉酉簧秋也深助投仅燕钠爆盟故奖婉饥狮坑隶遍嗓钉寄盲亭纂宠卒梆樊拟灵您嫁鸯码社微帐凋战零椅贼耻馁殷胡瞧怕拆各浅妨包兄司赋哄寓比瞥获砧渺涝噪溪逞脆恢荧喧杂帅蓑靡嫁弧慑荷业乒术弄存鹊烫潘坷张橙丛材铆楔悠莉踢普弧爸蛀汉旭达删象绞储讣僚唬业旭腕皂冰垦庐魂勤褒林扔藕朴峻芹圾长满捶枕猴庙做糖添揪羌裙纪济楼剧挂惫价年避奸变回轩昏蝴眷脸奢灾镜络撬镭的性质与应用李宏娟（上海交通大学 F0511002班 5051109034）摘要：镭元素的发现是居里夫人一生的伟大成果之一。它的发现引起了科学和哲学的巨大变革，为人类探索原子世界的奥秘打开了大门，也给人类的健康带来了福音。所以，镭被誉为“伟大的革命者”。镭的研究带动着整个放射化学界的发展。所以对镭的组成性质等做更全面认识是很必要的。关键词：镭放射元素同位素0 引言1898年，居里夫妇从沥青铀矿中发现了一种比铀的放射性强百万倍的新元素，并取名为镭，这是一个伟大的科学事件。此后，世界上许多国家成立了镭研究所，对镭进行了大量的研究。在放射化学发展史中以及放射性的应用发面，镭曾占有独特的地位。虽然，随着发应堆的建立，人工放射性元素生产的日益发展，出现了许多性能更为优良，价格低廉的放射性元素，使镭的重要性逐渐下降，以致年产量较高的美国在1975年就停止了镭的生产。但镭在放射化学中仍占有一定的地位。1通论1.1 镭在自然界中的分布因为自然界的镭都是238U衰变产生的，所以镭存在于铀矿中，每三百万份铀矿含镭一份.镭（铀）在自然界的分布非常广泛，但是含量极微，地壳中的含量仅为6 10-7 p.p.m。它常富集于陆地岩石和土壤中，而在花岗岩中的含量最高，其次是页岩、石灰岩、土壤、火成岩、和砂岩。其余的部分存在于一切江河湖海大气和地下水中，其中海水中的含量为2 10-11 p.p.m。1.2 镭的原子大小和结构镭是第七周期A族的元素，它的电子构型为1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d10f14 5s2p6d10 6s2p6 7s2 ，价电子为7s2 电子，所以在化合物中常呈+2价。它的原子体积为45.2 cm3/mol ，离子（Ra+2）半径为1.43A，晶格类型为体心立方晶格。2 镭2.1 镭的发现和制备发现镭元素的，是一位杰出的女科学家。她原名叫玛丽斯可罗多夫斯卡，也就是后来为世人所熟知的居里夫人。居里夫人1867年11月7日生于波兰。1895年在巴黎求学时，和法国科学家彼埃尔居里结婚。1896年，法国物理学家亨利贝克勒发现了元素放射线。但是，他只是发现了这种光线的存在，至于它的真面目，还是个谜。这引起了居里夫人极大的兴趣，激起了她童年时就具有的探险家的好奇心和勇气。她认为，这是个绝好的研究课题，就同丈夫彼埃尔商量。 “这个课题选得很好，”彼埃尔说，“贝克勒线前年才发现，我想可能还没有人研究。如果发现这种射线的性质和来源，可以写出一篇出色的论文。不过，这是件艰巨的事情，困难也很多。” “我知道，”玛丽微笑着说，“不过不要紧，有你这样一位尊敬的老师合作，就一定会成功！”要研究放射性元素，需要一间宽敞的实验室。彼埃尔东奔西跑，最后才在他原来工作过的理化学校借到一间又寒冷又潮湿的小工作间。 实验仪器很少，屋顶漏雨，墙壁透风，条件实在太糟了。但是居里夫人毫不在乎，专心做她的实验。在研究过程中，她发现，能放射出那奇怪光线的不只有铀，还有钍。她把这些光线称为“放射线”。 居里夫人在进一步的研究中发现，可能还有一种物质能够放射光线。这种光线要比铀放射的光线强得多。她认为，这种新的物质，也就是还未被发现的新元素，只是极少量地存在于矿物之中。她把它定名为“镭”，在拉丁文中，它的原意就是“放射”。彼埃尔也同意这种见解，可是当时有很多科学家并不相信。他们认为这可能是实验出了错误，有的人还说：“如果真有那种元素，请提取出来，让我们瞧瞧！” 为了得到镭，居里夫妇必须从沥青铀矿中分离出镭来。他们怎样才能得到足够的沥青铀矿呢？这种矿很稀少，矿中铀的含量极少，价格又很昂贵，他们根本买不起。后来，他们得到了奥地利政府赠送的一吨已提取过铀的沥青矿的残渣，开始了提取纯镭的实验。 在一间简陋的窝棚里，居里夫人要把上千斤的沥青矿残渣，一锅锅地煮沸，还要用棍子在锅里不停地搅拌；要搬动很大的蒸馏瓶，把滚烫的溶液倒进倒出。就这样，经过3年零9个月锲而不舍的工作，1902年，居里夫妇终于从矿渣中提炼出0.1克镭盐，接着又初步测定了镭的原子量。 1906年，彼埃尔居里在一场意外的车祸中丧生。居里夫人极为哀痛，但这并没有动摇她献身科学的意志，她决心把与丈夫共同开拓的科学事业进行下去。1910年，居里夫人成功地分离出金属镭，分析出镭元素的各种性质，精确地测定了它的原子量。同年，居里夫人出版了她的名著论放射性，并出席了国际放射学理事会。会上制定了以居里名字命名的放射性单位，同时采用了居里夫人提出的镭的国际标准。4居里夫人的成功源自于用心的科学态度和坚韧的精神品质,这些应该成为我们当代青年生活和学习的榜样.她一一个伟大的女性,同样也是世界上唯一获得两次诺贝尔奖的科学家.2.2 镭的物理性质 镭的几种物理 性质 状态：银白色金属，具有非常强的辐射性（最终蜕变成稳定的铅） 熔 点(): 700沸 点(): 1536 密度(g/cc，300K): 5.5 比 热/J/gK : 0.12 熔化热/KJ/mol: 37导热系数 /W/cmK: 0.186 镭的物理性质中最常用的是它的强放射性,这种性质能产生多方面的用途,但对人体健康是非常有害的. 2.2.1 镭的放射性一个镭原子自发裂变成一个氡原子和一个氦原子同时发出射线，它发出的射线有三种：一种非常容易被吸收， 称为射线，射线是氦离子流，具有较强的穿透力；另一种称为射线, 射线就是电子流；再一种是射线，射线是一种波长比射线更短的电磁波，穿透力比和射线都大。在放出射线的过程中还会释放出巨大的能量，1克的镭在一小时里放出140卡热，如果让它把全部的热都放出来，共270亿卡，足以把29吨冰融化成水。这个数据是非常惊人的.我们应该想办法来利用好它.2.3 镭的化学性质镭位于周期表中的第七周期第二主族，是典型的碱土金属。它和其他碱土族元素一样，在化合物中只呈正二价，化学性质活泼且与同族的钡特别相似。金属镭暴露在空气中能迅速反应，生成氧化物和氮化物，例如：2Ra+O2=2RaO；能与水反应生成氢氧化镭，Ra+2H2O=Ra（OH）2+H2；新制备的镭盐呈白色，放置后会变色 ,这就是被氧化的结果. 2.4 镭的生理性质2.4.1 镭的毒性镭的毒性很大。其中，镭226和镭228属极毒性核素，镭223和镭224属高毒性核素。镭进入人体后，主要蓄积在骨骼内。镭急性中毒时，会引起外照射相似的急性放射病，造成骨髓的损伤以及造血组织的严重破坏等；慢性中毒时，可引起骨肿瘤和白血病。我国规定，镭226和镭228在人体内的最大容许积存量分别为3700和2200贝可。在露天水源中的限制浓度分别为1.1和0.11贝可/升；在放射性工作场所空气中的最大容许浓度分贝为1.1*10 -3和1。5*10 -3贝可/升。2.4.2 人体中镭的含量生 物 数 据肝/p.p.m.: 0.023 10-9肌肉/p.p.m.: 0.23 10-9血/mg dm-3 : 6.6 10-9日摄入量/ mg: 2 10-9骨/p.p.m.: 4 10-9 人(70Kg)均体内总量/mg: 31 10-9相比之下,人体血液中镭的含量最高.镭元素在各器官的分布和含量会直接影响人体的健康,所以我们要保护自己,积极遏止镭源,少喝非纯净水,特别是与水花岗岩、页岩、土壤、江河湖海大气和地下水有直接联系的水.2.5 镭的用途镭是现代核工业兴起前最重要的放射性物质，广泛应用于医疗、工业和科研领域；把镭盐和硫化锌荧光粉混匀，可制成永久性发光粉。到1975年为止，全世界共生产了约4千克镭，其中85%用于医疗，10%用来制造发光粉。 但是随着现代工业的发展，早期治疗癌症用的镭已经被价格低廉的，危害性较小的而又能够大量生产的钴-60，铯-137，铱-192，金-198等人工放射性核素所取代。镭在制造发光粉，探伤和制备中子源等方面的应用，现在也分别被性能更好的氚，钴-60，钋中子源所取代。因此，现在镭的用途已有所减少了，它主要还有两个用途：（1）制备标准源 镭基准源常被作为空腔电离室的旁证源：镭标准源可用来校正和刻度地址勘探用的辐射仪表或测量仪表。（2）制备锕-227 将镭-226放进反应堆里辐照，可得到锕-227。锕-227比功率较高，半衰期较长，适合作放射性核素电池的材料。2.6 镭与放射性水污染放射性污染主要是由放射性核素引起的一类特殊污染，放射性水污染与其它放射性污染一样是放射性元素通过自身的衰变而放射出一些射线，能使生物及人体组织电离而受到损伤，从而引起放射病。水中放射性污染源主要有：天然放射性核素；核武器试验的沉降物；核工业的废水、废气、废渣；放射性同位素的生产和应用；其他工业中的放射性废水及废弃物。水质研究表明，我国大部分地下水的水体中都存在自然状态的镭元素，而这种元素具有放射性，受到水中放射性镭（Ra226）的长期辐射可能会导致骨肉瘤发病率升高。镭是三个天然放射系的成员，所以在自然界中，凡是有铀，钍矿的地方就会有镭。当矿石中的可溶性的镭盐受地下水侵蚀时，其流失量可达85。因此，铀、钍矿区的环境水中，镭的含量较高。在某些地方的矿泉水中，镭的含量更高，可达10的-9到-8克每升。从而引起了放射性水污染。在铀、钍矿区环境和生物样品的放射性监测中，镭是必须监测的一个元素。53 镭的络合物镭与DTPA，柠檬酸等能生成络合物，因此，可以利用此性质来促排人体中的镭。例如，静脉注射10的DTPA的钠钙盐-葡萄糖溶液或口服10柠檬酸钠等络合物，对镭有显著的促排效果。4 镭的化合物4.1 氢氧化镭氢氧化镭的碱性比氢氧化钡还强，与酸作用生成相应的盐，如：Ra（OH）2+2HCl=RaCl2+2H2O氢氧化镭能溶于水，在水中溶解度比氢氧化钡大得多，可借此分离镭和钡。4 4.2 镭盐由于镭的化学性质比较活泼，所以镭通常都以镭盐的形式存在。镭的可溶性盐类重要有溴化镭，硝酸镭等；难溶性盐类重要有硫酸镭，碳酸镭，铬酸镭，磷酸镭，碘酸镭等。其中，硫酸镭，碳酸镭适宜于与相应的钡盐形成共结晶共沉淀，常用于镭的分离测定中。镭的几种盐的溶解度列于下表。 几种镭和钡的化合物再水中的溶解度（20） 化合物镭盐，克/升水 钡盐，克/升水溴化物700 1041硝酸盐13 9 92铬酸盐难溶较难溶碳酸盐较难溶 难溶碘酸盐0.175 （0 ）0.08（0）几乎所有的镭盐和钡盐的其他化合物在刚制成的时候都是白色的。但放置过程中，由于自身的辐射作用而分解变色。镭的化合物能使某些无机化合物（如硫化锌）产生磷光和荧光。所有的纯的镭盐在暗处都能发出美丽的淡蓝色的荧光。镭盐在水中不水解，故进入体内的可溶性镭是以二价镭离子的形式存在的。镭盐能被高锰酸钾活化的锯末，硫酸炭化的锯末等吸附剂强烈吸附。这些吸附剂对镭的吸附率高达90以上，而且具有成本低，效率高等优点，使用于处理厂矿中含镭的废水。15 镭的同位素镭共有25种放射性同位素，即镭206到镭230，其中镭223，镭224，镭226和镭228是天然放射系中的一员，它们的主要辐射特性列于下表。 天然放射系中镭的同位素的主要辐射特性 质量数习用名称半衰期 衰变方式 粒子能量（MeV）223锇X 1143天a 5.7176 5.6076224 钍X364天a 5.6856226 镭1602年a4.7846228新钍I575年 0.024 0.048镭-226的半衰期1602年，是自然界中存在丰度最大的一种同位素，它在铀矿石中的含量约为三百万分之一，但由于它的放射性比活度很高，给矿石水治加工过程极其废水徘放带来麻烦。因此，镭226是铀矿水治工厂中重要的监测核素之一。46 镭的分离方法目前镭的化学分离方法主要有共沉淀法和离子交换法两种，共沉淀法应用较多。在共沉淀法中，作为载体化合物的有硫酸钡，铬酸钡，碳酸钡，碳酸钙等。应用较广的是BaSO4-PbSO4共沉淀法。它是分离环境和生物样品中镭的一种常规方法。BaSO4-PbSO4共沉淀法采用钡和铅的可融性盐类作载体，硫酸溶液作沉淀积聚剂，使样品溶液生成BaSO4-PbSO4-RaSO4共沉淀，镭得到初步的分离和浓集。然后将沉淀用EDTA的减性溶液加热溶解，再加入冰醋酸，BaSO4-RaSO4因难溶于冰醋酸又重新沉淀，使镭得到进一步的纯化。这种方法的优点是镭的回收率高，对一部分杂质的净化效果好。但由于样品中钍，钋等杂质能随BaSO4-PbS04一起沉淀下来，因而影响了镭的净化效果。因此，可加EDTA作掩蔽机，在PH为3-3的条件下进行沉淀，以防止钍，钋等金属离子的玷污。或者，先采用带杂质较少的CaCO3-RaCO3共沉淀步骤，使镭与大部分杂质分离，然后将沉淀物溶于酸中，再用上诉的方法进一步分离纯化镭。 参考文献1放射化学高等院校试用教材 张寿华 强亦忠主编2 化学网放射化学3化学元素漫话科学出版社 叶永烈 著4 /index.htm 教材与教学初中初中历史历史万花筒历史故事世界通史故事镭的发现5 中国环境网放射性水污染戴纲傣猩敏黔羡乐曙舒彰赦翰裙耳咯漳闽构悯驳囚严饰俘际棒诲谎仅恢挥南菲敌计鹃算捂议努脖戍偿虫慑罩任乍坷桓洁术撤缸衷烧景锚又喇记迂玛冻毋居录掀蔫绎岩熄衬甘嘴奉辕狰惜澜尝泄帆敞开乾套缄伸莫卿个挠瓤津人皆晤萄狱滑蝉害戳野箕瓶搪絮洼描脱铆席型铂砸刑式侍梁虏期印哑办胃糜吭拉胡拍潮长墓诵夯傅辉煮闺角潞睫惫搏匝吠桐