Radon

Radon, ₈₆Rn

Radon
Telaffuz	/ˈreɪdɒn/ ​(RAY-don)
Görünüm	renksiz gaz
Periyodik tablodaki Radon
Xe ↑ Rn ↓ Og astatine ← radon → francium
Atom numarası (Z)	86
Grup	18. grup (soy gazlar)
Period	periyot 6
Blok	p-blok
Element kategorisi	Soygazlar
Elektron konfigürasyonu	[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p6
Kabuk başına elektron	2, 8, 18, 32, 18, 8
Fiziksel özellikler
STP de Faz	gas
Erime noktası	202 K ​(−71 °C, ​−96 °F)
Kaynama noktası	211.5 K ​(−61.7 °C, ​−79.1 °F)
Yoğunluk (STP)	9.73 g/L
sıvı olduğunda (b.p.)	4.4 g/cm3
Kritik nokta	377 K, 6.28 MPa
Isı entalpisi	3.247 kJ/mol
Buharlaştırma ısı	18.10 kJ/mol
Molar ısı kapasitesi	5R/2 = 20.786 J/(mol·K)
Buhar basıncı P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 110 121 134 152 176 211
Atom özellikleri
Oksidasyon durumları	0, +2, +6
Elektronegatiflik	Pauling ölçeği: 2.2
İyonlaşma enerjisi	1.: 1037 kJ/mol
Kovalent yarıçapı	150 pm
Van der Waals yarıçapı	220 pm
radon spektral çizgileri
Diğer özellikler
Kristal yapı	​yüz merkezli kübik (fcc)
Termal iletkenlik	3.61×10−3  W/(m·K)
Manyetik sıralama	non-magnetic
CAS Numarası	10043-92-2
Tarihçe
Keşfeden	Ernest Rutherford ve Robert B. Owens (1899)
İlk izolasyon	William Ramsay ve Robert Whytlaw-Gray (1910)
radon ana izotopları
İzo­top Bol­luk Half-life (t1/2) Bozunma modu Boz­unma 210Rn syn 2.4 h α 206Po 211Rn syn 14.6 h ε 211At α 207Po 222Rn trace 3.8235 d α 218Po 224Rn syn 1.8 h β− 224Fr

Radon sembolü Rn ve atom numarası 86 olan kimyasal bir elementtir. Radyoaktif, renksiz, kokusuz, tatsız asil bir gazdır.Normal radyoaktif bozunma zincirlerinde, toryum ve uranyumun yavaşça kurşuna ve diğer kısa ömürlü radyoaktif elementlere yavaş yavaş dönüştüğü bir ara adım olarak doğal olarak birkaç dakika içinde gerçekleşir; Radon kendisi, radyumun ani bozunma ürünüdür. En kararlı izotopu olan 222Rn, sadece 3.8 günlük bir yarı ömre sahiptir, bu da radonun çok çabuk bozulduğu için en nadir unsurlardan biridir. Ancak, toryum ve uranyum yeryüzündeki en yaygın radyoaktif elementlerden ikisi olduğu ve birkaç milyar yıl boyunca çok uzun yarı ömürlü üç izotop içerdiği için, Dünya'da radonun geleceğe doğru uzun bir süredir devam edeceği düşünülüyor. Radonun çürümesi, radon bağları olarak bilinen ve kurşunun kararlı izotoplarına son veren diğer kısa ömürlü nüklitleri üretir.

Yukarıda belirtilen bozulma zincirlerindeki diğer tüm ara elemanların aksine, radon normal koşullar altında gaz halinde ve kolayca solunur. Radon gazı sağlığa zararlı olarak kabul edilir. Genellikle yalız te biri bireysel arka plan radyasyon dozuna çok büyük katkıda bulunur, ancak jeolojide yerel farklılıklar nedeniyle, radon-gaz tehlikesi seviyesi konumdaki yere göre farklılık gösterir. Kısa ömrüne rağmen, uranyum içeren mineraller gibi doğal kaynaklardan gelen radon gazı, özellikle yoğunluğu nedeniyle bodrum katları ve alçak tesisat kanalı gibi alçak alanlarda, binalarda birikebilir. Radon ayrıca yer altı sularında da meydana gelebilir - örneğin bazı kaynak sularında ve kaplıcalarda.

Epidemiyolojik çalışmalar, yüksek konsantrasyonlarda radon ve akciğer kanseri insidansı arasında net bir bağlantı olduğunu göstermiştir. Radon, dünya çapında iç hava kalitesini etkileyen bir kirletici maddedir. Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı'na göre, radon, sigaradan sonra ABD'de yılda 21.000 kişide akciğer kanseri ölümüne neden olan, akciğer kanserinin ikinci en sık raslanan nedenidir. Bu ölümlerin yaklaşık 2,900'ü hiç sigara içmemiş kişiler arasında görülür. Radon akciğer kanserinin en sık ikinci nedeni iken, EPA tahminlerine göre sigara içmeyenler arasında bir numaralı nedendir. Radonun kendisi bozulduğu için radon bağları (radon progen olarak da bilinir) olarak adlandırılan diğer radyoaktif elementler olan bozunma ürünleri üretir. Gazlı radonun kendisinden farklı olarak, radon bağları katıdır ve havadaki toz partikülleri gibi yüzeylere yapışırlar. Bu gibi kirli tozlar solunduğunda, bu parçacıklar da akciğer kanserine neden olabilir.

Özellikleri

Fiziksel özellikler

Radon renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır ve bu nedenle tek başına insan duyuları tarafından algılanmaz. Standart sıcaklık ve basınçta radon, 9.73 kg/m3 yoğunluğa sahip, monokromik bir gaz oluşturur, Dünya atmosferinin deniz seviyesinde yaklaşık 8 katıdır, 1.217 kg / m3. Radon oda sıcaklığında en yoğun gazlardan biridir ve asil gazların en yoğunudur. Standart sıcaklık ve basınçta renksiz olmasına rağmen, 202 K (−71°C; −96°F) donma noktasının altında soğutulduğunda radon, sıcaklık düştükçe sarıdan turuncu-kırmızıya dönüşen parlak bir radyo ışıldama yayar. Yoğuşma üzerine radon, ürettiği yoğun radyasyon nedeniyle parlar. Radon suda çok az çözünür, ancak daha hafif soygazlardan daha fazla çözünür. Radon organik sıvılarda sudan çok daha fazla çözünür.

Kimyasal özellikler

Bir Soy gaz olan radon kimyasal olarak çok reaktif değildir. Bununla birlikte, radon-222'nin 3.8 günlük yarı ömründen ötürü onu doğal bir izleyici olarak fiziksel bilimlerde yararlı kılar. Radon, standart koşullarda bir gaz olduğu için, ebeveynlerinin aksine, araştırma için kolayca çıkarılabilir. Radon, soy gazlar olarak adlandırılan sıfır değerli elementlerin bir üyesidir. Dış değerlik kabuğu sekiz elektron içerdiğinden, yanma gibi en yaygın kimyasal reaksiyonlara karşı etkisizdir. Bu, dış elektronların sıkıca bağlandığı sabit, minimum enerji konfigürasyonu üretir. Kabuklarından bir elektron çıkarmak için 1037 kJ /mol gereklidir (ilk iyonizasyon enerjisi olarak da bilinir). Periyodik eğilimlere göre radon, elemente göre bir dönemden daha düşük elektronegatifliğe sahiptir, xenon ve dolayısıyla daha reaktiftir. Erken çalışmalar, radon hidratın stabilitesinin klor hidratlarınınkiyle aynı mertebede olması gerektiği sonucuna vardı. İlk çalışmalar, radon hidratın stabilitesinin, klorin (Cl₂) veya sülfür dioksitin (SO₂) hidratları ile aynı mertebede olması gerektiği ve hidrojen sülfid (H₂S) hidratının stabilitesinden önemli ölçüde daha yüksek olması gerektiği sonucuna varmıştır.

Maliyet ve radyoaktivitesi nedeniyle, deneysel kimyasal araştırma nadiren radon ile gerçekleştirilir ve sonuç olarak çok az rapor edilen radon, yani her ikisin de florür veya oksit bulunur. Radon, flor gibi güçlü oksitleyici maddelerle oksitlenerek radon diflorür oluşturabilir. 250 °C'nin üzerindeki bir sıcaklıkta elementlerine geri dönüş yapar ve su ile radon gazı ve hidrojen floridine indirgenir: aynı zamanda elementlerine hidrojen gazı ile geri dönüşebilir. Düşük volatiliteye sahiptir ve RnF₂ olduğu düşünülmüştür. Radonun kısa yarı ömrü ve bileşiklerinin radyoaktivitesi nedeniyle, bileşiği herhangi bir detayda incelemek mümkün olmamıştır. Bu molekül üzerindeki kuramsal çalışmalar, 2.08 R'lık bir Rn – F bağ mesafesine sahip olması gerektiğini ve bileşiğin daha hafif olan XeF₂'den daha istikrarlı ve daha az uçucu olduğunu öngörmektedir. Oktahedral molekül RnF₆'nın difluoride göre daha düşük bir oluşum entalpisine sahip olduğu tahmin edilmiştir. Daha yüksek fluorid RnF₄ ve RnF₆ idda edildi ve kararlı olduğu hesaplandı, ancak henüz sentezlenip edilmedikleri şüpheli. [RnF]⁺ iyonunun aşağıdaki reaksiyon ile oluştuğu düşünülmektedir:

Rn (g) + 2 [O
2]+
[SbF
6]−
(s) → [RnF]+
[Sb
2F
11]−
(s) + 2 O
2 (g)

Bu nedenle, antimon pentaflorür, klor trifluorür ve N₂F₂Sb₂F₁₁ ile birlikte, radon-flor bileşiklerinin oluşumu nedeniyle uranyum madenlerinde radon gazı çıkarılması için düşünülmüştür. RnF₂'nin varlığı, radyonun ana radyumunun florür olarak daha güvenli bir şekilde tutulmasına izin verir, çünkü ²²⁶Ra'dan alfa radyasyonu, güçlü Ra-F bağının radyolizine neden olacak kadar güçlü değildir; ²²⁶RaF2, ²²²RnF2'yi geçici olarak bozar. İlave olarak, [RnF]⁺ katyonunun SbF-₆, TaF-₆ ve BiF-₆ anyonları ile tuzları bilinmektedir. Radon ayrıca 100 °C'de RnF₂'ye dioksijen diflorür ile oksitlenir.

Radon oksitler rapor edilen diğer birkaç radon bileşiği arasındadır; sadece trioksit (RnO₃) onaylanmıştır. Bilinmeyen radon içeren ürünlerin ksenon heksaflorid ile birlikte damıtıldığı ve belki de radon trioksit üretiminde olduğu deneylerde daha yüksek florürler gözlemlenmiş olabilir: bunlar RnF₄, RnF₆ veya her ikisi olabilir. Soy gaz grubundan ekstrapolasyon, RnO, RnO₂ ve RnOF₄'ün yanı sıra, kimyasal olarak stabil ilk soygaz kloridleri olan RnCl₂ ve RnCl₄'ün varlığını da düşündürmektedir, ancak bunların hiçbiri henüz bulunmamıştır. Radon karbonil RnCO'nun kararlı ve doğrusal bir moleküler geometriye sahip olduğu tahmin edilmiştir. Rn2 ve RnXe molekülleri spin-yörünge kuplajı ile önemli ölçüde stabilize edilmiştir. Bir fullerenin içinde kafesli radon tümörler için bir ilaç olarak önerilmiştir. Xe(VIII)'nin varlığına rağmen, hiçbir Rn(VIII) bileşiğinin mevcut olmadığı iddia edilmiştir; RnF₈ kimyasal olarak son derece dengesiz olmalıdır (XeF₈ termodinamik olarak kararsızdır). En kararlı Rn(VIII) bileşiğinin baryum perksenatına benzer şekilde baryum perradonat (Ba₂RnO₆) olacağı tahmin edilmektedir. Rn(VIII)'nin kararsızlığı, aynı zamanda inert çift etki olarak da bilinen 6s kabuğunun göreli stabilizasyonundan kaynaklanmaktadır.

Radon, RnF₂'yi oluşturmak için sıvı halojen florür ClF, ClF₃, ClF₅, BrF₃, BrF₅ ve IF₇ ile reaksiyona girer. Halojen florid solüsyonunda radon, RnF⁺ ve Rn²⁺ katyonları olarak bulunur; florid anyonlarının eklenmesi, berilyum (II) ve alüminyumun (III) kimyasına paralel olarak RnF−
3 ve {chem|RnF|4|2-}} komplekslerinin oluşmasına neden olur. Rn²⁺/Rn çiftinin standart elektrot potansiyeli +2.0 V olarak tahmin edilmiştir, ancak sulu radikal iyonlar veya bileşiklerin oluşumu için kanıt yoktur.

izotopları

Radonda kararlı izotop yoktur. Otuz yedi radyoaktif izotop, 193'ten 229'a kadar değişen atomik kütleler ile karakterize edilmiştir. En kararlı izotop ²²²Rn'dir, ki bu ²³⁸U'luk bir bozunma ürünü olan ²²⁶Ra'nın bir bozunma ürünüdür. ²²²Rn'nin bağları arasında (oldukça kararsız) izotop ²¹⁸Rn'nin bir eser miktarı da vardır. 220Rn izotopu, en kararlı toryum izotopunun (²³²Th) doğal bozunma ürünüdür ve yaygın olarak thoron olarak adlandırılır.

Diğer üç radon izotopu bir saatin üzerinde bir yarı ömre sahiptir: ²¹¹Rn, ²¹⁰Rn ve ²²⁴Rn. Benzer şekilde, ²¹⁹Rn, aktinumun (²²⁷Ac) "aktinon" olarak adlandırılan en kararlı izotopundan türetilir ve bir 3.96 saniye yarı ömre sahip bir alfa yayıcıdır. Neptünyum (²³⁷Np) bozunma serilerinde hiçbir radon izotopu önemli ölçüde meydana gelmez, bununla birlikte (son derece dengesiz) izotop ²¹⁷Rn'nin bir iz miktarı üretilir.

Bağlar

²²²Rn, radyum ve uranyum-238 bozunma zincirine ait olup, 3.8235 günlük bir yarı ömre sahiptir. İlk dört ürünü (marjinal bozunma şemaları hariç) çok kısa ömürlüdür, yani karşılık gelen parçalanmalar ilk radon dağılımının göstergesidir. Çürümesi aşağıdaki sırayla geçer:

• ²²²Rn, 3.82 gün, alfa bozuluyor ...
• ²¹⁸Po, 3.10 dakika, alfa bozuluyor ...
• ²¹⁴Pb, 26.8 dakika, beta bozuluyor ...
• ²¹⁴Bi, 19.9 dakika, beta bozuluyor ...
• ²¹⁴Po, 0.1643 ms, alfa bozuluyor ...
• ²¹⁰Pb, 22.3 yıl daha uzun bir yarı ömre sahip, beta ...
• ²¹⁰Bi, 5.013 günlerde beta bozuluyor ...
• ²¹⁰Po, 138.376 günlerde alfa bozuluyor ...
• ²⁰⁶Pb, kararlı.

Radon denge faktörü, tüm kısa süreli radon progenlerinin (radonun biyolojik etkilerinin çoğundan sorumlu olanların) aktivitesi ile radon ebeveyn ile dengede olan aktivite arasındaki orandır.

Kapalı bir hacim sürekli olarak radon ile beslenirse, kısa ömürlü izotopların konsantrasyonu, her bozunum ürününün bozulma oranının radyonun kendisininkiyle eşit olduğu bir dengeye ulaşılana kadar artacaktır. Denge faktörü, her iki aktivite de eşit olduğunda 1'dir, yani bozunma ürünleri, birkaç saat içinde dengeye ulaşmaya yetecek kadar uzun bir süre radon ebeveyne yakın kalmışlardır. Bu koşullar altında her ek pCi/L radonun maruz kalması 0.01 WL (Çalışma Seviyesi - yaygın olarak madencilikte kullanılan bir radyoaktivite ölçümü) olacaktır. WL'nin ayrıntılı bir açıklaması Konsantrasyon Birimleri'nde verilmiştir). Bu şartlar her zaman karşılanmaz; Birçok evde, denge oranı tipik olarak %40'tır; yani, havadaki her bir pCi/L radonunun 0.004 WL bağı olacaktır. ²¹⁰Pb radon ile dengeye gelmek için çok daha uzun sürer (on yıllar), ancak eğer çevre uzun süre boyunca toz birikmesine izin veriyorsa, ²¹⁰Pb ve bozunma ürünleri de genel radyasyon seviyelerine katkıda bulunabilir.

Elektrostatik yükleri nedeniyle, radon yüzeylere veya toz partiküllerine yapışır, buna karşın gazlı radon bunu yapmaz. Ek, bunları havadan çıkarır ve genellikle atmosferdeki denge faktörünün birden az olmasına neden olur. Denge faktörü ayrıca hava sirkülasyonu veya hava filtreleme cihazları ile azaltılır ve sigara dumanı da dahil olmak üzere havadaki toz parçacıkları ile arttırılır. Yüksek konsantrasyonlarda, hava kaynaklı radon izotopları insan sağlığı riskine önemli ölçüde katkıda bulunur. Epidemiyolojik çalışmalarda bulunan denge faktörü 0.4'tür.