Просмуква се от скалите в мазетата; втората водеща причина за рак на белия дроб. Тествайте дома си.

Радон (Rn) — химичен елемент №86

Радон — Rn · №86

Радон е невидим, без мирис и без вкус — и точно това го прави толкова коварен. Докато четете тези редове, атоми на радон вероятно преминават през стените на сградата, в която се намирате, и се разпадат в белите ви дробове. Радон химичен елемент с атомен номер 86 е единственият благороден газ, който е изцяло радиоактивен, и историята му е също толкова необичайна, колкото и природата му.

История на откриването

Краят на XIX век е епоха на радиоактивни открития, натрупани едно върху друго с главозамайваща скорост. Когато Мария Кюри и Пиер Кюри изолират радий през 1898 г., те забелязват нещо озадачаващо: около техните препарати се образува невидима радиоактивна аура, сякаш радият „дишa" нещо. Германският физик Фридрих Ернст Дорн поема нишката на тази загадка и през 1900 г. установява, че радиевите съединения отделят радиоактивен газ. Дорн го нарекъл „радиево излъчване" (Radiumemanation) — без да предполага, че открива нов химичен елемент.

Почти едновременно, но независимо, Ернест Ръдърфорд и Фредерик Соди наблюдават подобно явление при торий и го кръщават „ториево излъчване". Объркването около приоритета и наименованието продължава цяло десетилетие. Едва Уилям Рамзи — бащата на благородните газове — и неговият сътрудник Робърт Уитлоу Грей успяват да определят атомната маса на газа и да докажат, че той принадлежи към групата на благородните газове. На периодичната таблица на елементите му е отредено място между астат и франций. IUPAC официално приема名称та „радон" едва през 1923 г. — двадесет и три години след откритието на Дорн.

Любопитното е, че Дорн никога не е полагал усилия да популяризира своето откритие. Той публикувал резултатите в сравнително неизвестно немско списание и се е върнал към преподаването. Историята на радона е пример за това как в науката откривателят иославеният откривател невинаги са един и същи човек.

Физични свойства

При стайна температура радон е безцветен газ без мирис — единственото напомняне за неговото присъствие е дето дозиметърът реагира. Той е осемкратно по-плътен от въздуха: именно затова се „утаява" в мазета, приземни етажи и ниски помещения. Радон свойства от физична гледна точка са типични за благородните газове: инертна кристална структура при втвърдяване, ниска точка на топене (−71 °C) и кипене (−62 °C) — с разлика от едва девет градуса между двете фазови преходи, което прави течния радон изключително краткотраен.

Като течност радон придобива бледожълт цвят, а при още по-ниски температури кристализира в жълто-оранжево твърдо тяло. Тези цветове обаче никога не са видени в нормална лабораторна среда, защото работата с достатъчни количества радон за визуално наблюдение би представлявала смъртоносна радиационна опасност. Атомен номер 86 носи и рекорд в групата на благородните газове: радонът е най-тежкият естествено срещащ се представител на групата.

Химични свойства

Като благороден газ с напълно запълнена валентна обвивка, радонът е химически изключително инертен. Неговата електроотрицателност по Полинг е 2.2 — относително висока за благороден газ, което теоретично го прави по-склонен към образуване на химични връзки, отколкото по-леките му аналози хелий или аргон. На практика обаче кратката полуживотна продължителност на всички изотопи прави синтезирането и изучаването на химични съединения изключително трудно.

Теоретично и с квантово-химични изчисления са предвидени или обосновани съединения като радонов дифлуорид (RnF₂) и различни клатратни структури, в които радоновите атоми са „захванати" в кристални решетки. Радонов флуорид е синтезиран в следови количества, но никога не е охарактеризиран напълно. Окислителните степени, при които радонът участва в химични съединения, са предимно 0 и теоретично +2 и +4. Истинската „химия" на Rn елемент остава до голяма степен в сферата на изчислителните модели — реалният елемент предпочита да се разпада преди да реагира.

Къде го срещаме

Радон не се среща в природата като самостоятелен минерал или стабилно вещество — той е продукт на радиоактивното разпадане на уран-238 и торий-232, елементи, разпространени в земната кора. Гранитните скали, пясъчникът и фосфорните почви са особено богати на уран и следователно отделят значителни количества радон. Газът просмуква се нагоре по пукнатини и пори в скалите и почвата и нахлува в сгради от всички страни — основно от фундамента и стените на приземните нива.

Концентрациите на радон в открито пространство са пренебрежими — около 10 Bq/m³ (беккерела на кубичен метър). В затворени помещения обаче тя може да нарасне до стотици или дори хиляди беккерела на кубичен метър. Световната здравна организация препоръчва действие при концентрация над 100 Bq/m³. Особено засегнати региони в световен мащаб са Корнуол в Англия, части от Скандинавия, Иран, Чехия и редица планински области, където гранитът е преобладаващ. В България повишени концентрации са установени в Родопите и части от Витоша, поради геологията на региона.

Радонът присъства и в подземните води. Когато тази вода се загрява — при душ или кипене — газът се отделя в помещението. Минералните извори, особено тези, добивани от дълбочина в гранитни масиви, също съдържат разтворен радон, макар голяма част от него да се дегазира преди водата да достигне потребителя. За контекст на сравнение с другите химични елементи, включително инертните газове, вижте пълната периодична таблица на елементите.

Биологична роля

Радон няма каквато и да е полезна биологична функция. Вдишаният радон — по-точно продуктите от неговото разпадане, полоний-218, бисмут-214 и полоний-214 — се залепват за вътрешните стени на белодробния епител и излъчват алфа-частици. Тези частици са силно йонизиращи и причиняват директни разкъсвания в ДНК веригата. При продължително излагане рискът от рак на белия дроб нараства значително: статистически погледнато, радонът е втората водеща причина за рак на белия дроб след тютюнопушенето и първата при непушачите.

Комбинацията от тютюнопушене и висока концентрация на радон е синергична — рискът не се добавя, а се умножава. Международната агенция за изследване на рака (IARC) класифицира радона като канцероген от Група 1 (доказан канцероген за хора). Измерването на нивата в жилищни помещения с евтини пасивни дозиметри е единственият начин да се узнае дали проблемът съществува, тъй като радон химичен елемент не може да бъде усетен по никакъв друг начин. При установени високи стойности строителни мерки като запечатване на пукнатини, вентилация и изграждане на смукателни системи под плочите могат да намалят концентрацията многократно.

Любопитни факти

• Рекордна плътност сред инертните газове. Радон е приблизително 8 пъти по-плътен от въздуха и около 55 пъти по-плътен от хелия. Ако радонът беше стабилен, балон, пълен с него, би паднал на пода, а не щеше да се издига нагоре.
• Медицинска история с обрат. В началото на XX век „радиева вода" и „радонови бани" в курорти като Баден-Баден са смятани за лечебни. Радон химичен елемент е рекламиран за артрит, неврастения и импотентност — десетилетия преди механизмите на радиационното увреждане да бъдат разбрани.
• Сеизмичен индикатор? Изследователи в Япония и Тайван са регистрирали аномални скокове в концентрацията на радон в подземните води преди силни земетресения. Механизмът е спорен, но хипотезата е, че тектонският стрес освобождава допълнителни количества газ от пукнатините в скалите. Научният консенсус по въпроса все още не е постигнат.
• Изотопно разнообразие. Радонът има над 35 известни изотопа, но нито един не е стабилен. Най-дълго живеещият е радон-222 с полуживот от 3.82 дни — именно той е отговорен за натрупването в сгради. Радон-219 и радон-220 съществуват съответно за секунди и минути.
• Малкото пространство между фазите. Разликата от само девет градуса между точката на топене (−71 °C) и точката на кипене (−62 °C) прави течния радон едно от най-„тесните" по температурен диапазон вещества в природата. За сравнение, водата има разлика от 100 °C между двата фазови прехода при стандартно налягане.