Eigenschaften
[ Rn ] 7 s 2 88 Ra Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Radium, Ra, 88
Elementkategorie	Erdalkalimetalle
Gruppe, Periode, Block	2, 7, s
Aussehen	silbrig-weiß-metallisch
CAS-Nummer	7440-14-4
EG-Nummer	231-122-4
ECHA-InfoCard	100.028.293
Massenanteil an der Erdhülle	9,5 · 10−11 ppm[1]
Atomar [2]
Atommasse	226,0254 u
Atomradius	215 pm
Kovalenter Radius	221 pm
Van-der-Waals-Radius	283[3] pm
Elektronenkonfiguration	[Rn] 7s2
1. Ionisierungsenergie	5.2784239(25) eV[4] ≈ 509.29 kJ/mol[5]
2. Ionisierungsenergie	10.14718(6) eV[4] ≈ 979.05 kJ/mol[5]
3. Ionisierungsenergie	31.0(1,6) eV[4] ≈ 2990 kJ/mol[5]
4. Ionisierungsenergie	41.0(1,7) eV[4] ≈ 3960 kJ/mol[5]
5. Ionisierungsenergie	52.9(1,9) eV[4] ≈ 5100 kJ/mol[5]
Physikalisch [6]
Aggregatzustand	fest
Kristallstruktur	kubisch raumzentriert
Dichte	5,5 g/cm³ (20 °C)[7]
Schmelzpunkt	973 K (700 °C)
Siedepunkt	2010 (1737 °C)
Molares Volumen	41,09 · 10−6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie	125 kJ/mol
Schmelzenthalpie	8 kJ·mol−1
Elektrische Leitfähigkeit	1 · 106 A·V−1·m−1
Wärmeleitfähigkeit	19 W·m−1·K−1
Chemisch [8]
Oxidationszustände	2
Normalpotential	−2,916 V (Ra2+ + 2e− → Ra)
Elektronegativität	0,9 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP 223Ra −1 % 11,435 d α 5,979 219Rn 224Ra −1 % 3,66 d α 5,789 220Rn 225Ra {syn.} 14,9 d β− 0,357 225Ac 226Ra ≈100 % 1602 a α 4,871 222Rn 227Ra −1 % 42,2 min β− 1,325 227Ac 228Ra −1 % 5,7 a β− 0,046 228Ac
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
Gefahren- und Sicherheitshinweise
Radioaktiv
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine Einstufung verfügbar[9]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Radium (lateinisch radius ‚Strahl‘, wegen seiner Radioaktivität, wie auch Radon) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Ra und der Ordnungszahl 88. Im Periodensystem steht es in der 2. Hauptgruppe, bzw. der 2. IUPAC-Gruppe und zählt damit zu den Erdalkalimetallen.

Geschichte

Radium wurde am 21. Dezember 1898 in Frankreich von der polnischen Physikerin Marie Curie und ihrem Ehemann, dem französischen Physiker Pierre Curie, in der Pechblende aus dem böhmischen St. Joachimsthal entdeckt. Wegweisend war dabei der Befund, dass gereinigtes Uran (als Metallsalz) nur einen geringen Bruchteil der Radioaktivität des ursprünglichen Uranerzes aufwies. Stattdessen fand sich der größte Teil der Radioaktivität des Erzes in der Bariumsulfat-Fällung wieder. Für das abgetrennte Element wurde dann die ausgeprägte Strahlungseigenschaft zur Namensgebung herangezogen. Die Curies mussten über eine Tonne Erz verarbeiten um eine wägbare Menge Radium zu gewinnen. Auch später, als Radium für allerlei (größtenteils wissenschaftlich nicht haltbare) medizinische Anwendungen oder als „selbstleuchtendes“ Material Verwendung fand, Uran aber wenig Anwendungen hatte (die Kernspaltung wurde erst 1938/39 entdeckt), wurde tonnenweise Erz verarbeitet um geringe Mengen Radium zu gewinnen – Uran war dabei zunächst „Abfall“ und entsprechend billig verfügbar.

Gefährlichkeit von Radium für Menschen

Radiumverbindungen galten zunächst als relativ harmlos oder gar gesundheitsfördernd und wurden in den Vereinigten Staaten und Europa als Medikament gegen eine Vielzahl von Leiden beworben (z. B. als Krebsmittel) oder als Zusatz in Produkten verarbeitet, die im Dunkeln leuchteten. Die Verarbeitung geschah ohne jegliche Schutzvorkehrungen. Noch bis Mitte der 1930er Jahre wurden Kosmetika und Genussmittel beworben, die Radium enthielten.^[10]

Nach der Gründung des Radiumbades Sankt Joachimsthal in Böhmen 1906 kam es unmittelbar vor dem Ersten Weltkrieg aufgrund einer vermuteten Heilwirkung von Radium zu einem Aufblühen der Radiumbäder in Deutschland. Während bereits vor dem Krieg Bad Kreuznach damit warb, stärkstes Radiumsolbad zu sein, war es nach dem Krieg – neben St. Joachimsthal und Oberschlema – vor allem Bad Brambach. Letztere beiden Orte behaupteten von sich, stärkstes Radium- bzw. Radiummineralbad der Welt zu sein, wobei zu beachten ist, dass in den Heilquellen vor allem Radon, Radium hingegen nur in geringen Spuren vorkam. Korrekterweise hätten sich diese Bäder Radonbad nennen müssen.

In den 1920er Jahren erkannte man die gesundheitsschädliche Wirkung von Radium, als sehr viele der als Radium Girls bezeichneten Zifferblattmalerinnen in Orange (New Jersey) durch die ionisierende Strahlung der selbstleuchtenden Zifferblatt-Farbe Krebstumoren an Zunge und Lippen bekamen, weil sie mit dem Mund ihre Pinsel spitzten.^[11][12] Der New Yorker Zahnarzt Theodor Blum veröffentlichte 1924 einen Artikel über das Krankheitsbild des Radiumkiefers (engl. radium jaw). Er schrieb die Erkrankung zunächst der Giftigkeit des Phosphors zu.^[13] Harrison Martland, Pathologe in New Jersey, war es schließlich, der 1925 eine Studie^[14] begann, in deren Ergebnis die Ursache richtigerweise dem Radium zugeschrieben wurde.^[15]

Bis 1931 wurde mit Radium versetztes Wasser namens Radithor in kleinen Flaschen zum Trinken verkauft. Spätestens mit dem Tod des Stahlmagnaten Eben Byers im Jahre 1932, der von 1928 bis 1930 täglich zwei Flaschen Radithor zu sich genommen hatte, stand unumstritten fest, dass Radium schwerste Gesundheitsschäden hervorrufen kann.

Obwohl Radium als Alphastrahler durchaus tatsächliche medizinische Anwendungen in der Radiotherapie hätte, ist aufgrund der Schwierigkeiten bei seiner Gewinnung und der zumeist unerwünschten Eigenschaft sich als Alkalimetall in den Knochen einzulagern (analog zu Calcium oder dem ebenfalls radioaktiven Strontium-90), Radium heutzutage quasi nicht mehr medizinisch im Einsatz. Auch ist die lange physikalische Halbwertszeit von Radium-226 verbunden mit der relativ hohen biologischen Halbwertszeit nachteilig, da die negativen Effekte der Verbringung dieses Nuklids in den Körper dadurch üblicherweise länger anhalten als die Radiotherapie als solche. Stattdessen kommen andere Radionuklide zum Einsatz, welche zumeist in Teilchenbeschleunigern oder Kernspaltungsreaktoren (sowohl Forschungsreaktoren als auch solche, die hauptsächlich der Stromerzeugung dienen) gewonnen werden.

Vorkommen

Radium ist eines der seltensten natürlichen Elemente; sein Anteil an der Erdkruste beträgt etwa 7 · 10⁻¹² %. Es steht in einem natürlichen Zerfallsgleichgewicht mit Uran-238 (über 99 % der Masse von natürlichen Uran). Damit ist der Radiumgehalt des jeweiligen Gesteines proportional zu dessen Urangehalt (unter der Voraussetzung des Nicht-Stattfindens von Transportprozessen). Der massebezogene Faktor beträgt etwa 1/3.000.000 (ca. 0,3 g/t Schwermetall). Im radioaktiven Zerfall, dem es selbst unterliegt, ist es das Mutternuklid von Radon-222. Da Radium als Erdalkalimetall sich chemisch anders verhält als Uran (ein Actinoid), kann es sich beim Abbau uranhaltiger Materialien oder wenn diese z. B. mit Grundwasser in Kontakt stehen, lokal an- oder abreichern. Bekannt ist sein Vorkommen in Phosphorgips, einem Abfallprodukt des Phosphatabbaus. Phosphatgesteine (z. B. Apatit) enthalten oft – gelegentlich sogar wirtschaftlich nutzbare – Urananteile und damit Radium. Da Radiumsulfat (siehe unten) sogar noch unlöslicher als Calciumsulfat (=Gips/Anhydrit) ist, verbleibt selbiges beim Phosphorgips, während lösliche Verunreinigungen mit der Phosphorsäure (dem gewünschten Endprodukt) in der wässrigen Phase verbleiben.

Geringe Mengen Radium finden sich auch in Thoriumhaltigen Materialien, jedoch ist das Zerfallsgleichgewicht noch mehr zu Ungunsten des Radiums verschoben, da Thorium-232 (das einzige primordiale Thorium-Isotop) noch langlebiger ist als Uran-238, und die Radium-Isotope in der Zerfallsreihe von Thorium noch kurzlebiger sind als Radium-226, das Radium-Isotop aus der Zerfallsreihe von Uran-238. Auch in der Zerfallsreihe von Uran-235 kommen Radium-Isotope vor, dies ist jedoch aufgrund des geringen Masseanteils von Uran-235 (~0,72 % in natürlichem Uran) nicht weiter von Belang.

Eigenschaften

Als Metall ist es ein typisches Erdalkali-Element. Es ist weich und silberglänzend. Radium ist dem leichteren Gruppenhomologen Barium sehr ähnlich, jedoch noch unedler als dieses. Bei Kontakt mit Sauerstoff oxidiert es sehr rasch und reagiert heftig mit Wasser.

In wässriger Lösung liegt es stets positiv zweiwertig vor. Das zweiwertige Kation ist farblos. Wie Barium bildet es einige schwerlösliche Salze, so das Carbonat, Sulfat und Chromat. Andere Salze wie die Halogenide (das Fluorid ist nur mäßig löslich), Nitrat und Acetat sind leicht löslich. Die Salze geben der Bunsenflamme eine karminrote Färbung.

Isotope

Die Massenzahlen seiner Isotope reichen von 202 bis 234, ihre Halbwertszeiten liegen zwischen etwa 182 Nanosekunden für ²¹⁶Ra und 1602 Jahren für ²²⁶Ra. Da das Radium-Isotop ²²⁶Ra in wägbaren Mengen gewonnen werden kann, ist es möglich, seine chemischen Eigenschaften recht gut zu studieren.

Verwendung

Umweltproblematik

Verbindungen

Radiumverbindungen liegen fast ausschließlich in der Oxidationsstufe +II vor. Diese sind meist farblose, salzartige Feststoffe, die sich infolge Radiolyse der eigenen Alphastrahlung mit der Zeit gelb färben.

Eine Übersicht über Radiumverbindungen gibt die Kategorie:Radiumverbindung.

Sicherheitshinweise

Einstufungen nach der CLP-Verordnung liegen nicht vor, weil diese nur die chemische Gefährlichkeit umfassen und eine völlig untergeordnete Rolle gegenüber den auf der Radioaktivität beruhenden Gefahren spielen. Auch Letzteres gilt nur, wenn es sich um eine dafür relevante Stoffmenge handelt.

Sonstiges

• Unter der Leitung des deutschen Geologen und außerordentlichen Professor für Stratigraphie und Paläontologie Wilhelm Salomon-Calvi gelang am 14. August 1918 in einer Tiefe von 998 Metern die erfolgreiche Erbohrung einer Radium-Sole-Thermalquelle im Stadtteil Heidelberg-Bergheim mit 27 °C Wassertemperatur. Im Juli 1928 wurde dort ein Radium-Solbad eröffnet. Der Radium-Kurbetrieb endete mit dem Beginn des Zweiten Weltkriegs. 1957 versiegte die sogenannte Heilquelle spontan, der laut Salomon damals an Radiumsalzen reichsten Quelle der Welt.^[18][19] Die Quelle ist die einzige Thermalquelle in Deutschland, die reines Radiumsalz enthält. Trinkkuren und Bäder sollten gegen Erkrankungen helfen.^[20]
• Ein sogenannter Radiumbecher wurde 2015 bei einem Recyclingunternehmen in Alsfeld gefunden und durch Mitarbeiter des Regierungspräsidiums Gießen sichergestellt. Solche Becher mit einem Einsatz für Radiumsalz wurden zu Beginn des 20. Jahrhunderts zum Trinken genutzt, weil man damals von einer gesundheitsfördernden Wirkung von ionisierender Strahlung ausging.^[21]
• Paranüsse enthalten, verglichen mit sonstigen Nahrungsmitteln, erhöhte Gehalte an Radium-224, Radium-226 und Radium-228. Wenn man täglich zwei Paranüsse verzehrt (etwa 8 Gramm), erhält man eine zusätzliche Dosis von 160 Mikrosievert/Jahr.^[22]
• In Wipperfürth gibt es das 1904 als Glühlampenfabrik gegründete und heute noch produzierende Unternehmen Radium Lampenwerk. Der Markenname Radium steht hier bloß für die Aussendung von sichtbarem Licht des glühenden Wolframdrahts.
• Die deutsche strategische Reichsradiumreserve wurde 1945 vom amerikanischen Geheimdienst beschlagnahmt.

Literatur

• Schwankner et al. (1992) Die Frühgeschichte des Radiums – Teil I. Die Geowissenschaften; 10, 6; S. 160–167; doi:10.2312/geowissenschaften.1992.10.160.
• Schwankner et al. (1992) Die Frühgeschichte des Radiums – Teil II. Die Geowissenschaften; 10, 7; S. 190–198; doi:10.2312/geowissenschaften.1992.10.190.

Weblinks

Wiktionary: Radium  – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Commons: Radium  – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

1. ↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
2. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Radium) entnommen.
3. ↑ Manjeera Mantina, Adam C. Chamberlin, Rosendo Valero, Christopher J. Cramer, Donald G. Truhlar: Consistent van der Waals Radii for the Whole Main Group. In: J. Phys. Chem. A. 2009, 113, S. 5806–5812, doi:10.1021/jp8111556.
4. 1 2 3 4 5 Eintrag zu radium in Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. und NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.7.1). Hrsg.: NIST, Gaithersburg, MD. doi:10.18434/T4W30F (physics.nist.gov/asd).  Abgerufen am 13. Juni 2020.
5. 1 2 3 4 5 Eintrag zu radium bei WebElements, www.webelements.com, abgerufen am 13. Juni 2020.
6. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Radium) entnommen.
7. ↑ N. N. Greenwood und A. Earnshaw: Chemie der Elemente. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 136.
8. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Radium) entnommen.
9. ↑ Die von der Radioaktivität ausgehenden Gefahren gehören nicht zu den einzustufenden Eigenschaften nach der GHS-Kennzeichnung. In Bezug auf weitere Gefahren wurde dieses Element entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
10. ↑ Les „pouvoirs miraculeux“ de la radioactivité.
11. ↑ B. Lambert: Radiation: early warnings; late effects. (PDF; 90 kB) In: Harremoës, Poul u. a. (Hrsg.): Late lessons from early warnings: the precautionary principle 1896–2000. Kopenhagen: European Environment Agency, 2001, ISBN 92-9167-323-4, S. 31–37.
12. ↑ Zur ausführlichen Darstellung der Gefährlichkeit von Radium für Menschen vgl. die Darstellung von Rowland, R. E.: Radium in Humans – A Review of U. S. Studies (Memento vom 9. Juni 2010 im Internet Archive) (PDF; 5,5 MB), Argonne (Illinois): Argonne National Laboratory, September 1994, S. 23–24.
13. ↑ T. Blum: Osteomyelitis of the Mandible and Maxilla. In: Journal of the American Dental Association. Band 11, 1924, S. 802–805, doi:10.14219/jada.archive.1924.0111.
14. ↑ Erste größere Veröffentlichung des Forscherteams: H. S. Martland: Some Unrecognized Dangers in the Use and Handling of Radioactive Substances. In: Proceedings of the New York Pathological Society. Band 25, 1925, S. 88–92, doi:10.1001/jama.1925.02670230001001.
15. ↑ H. S. Martland und R. E. Humphries: Osteogenic sarcoma in dial painters using luminous paint. In: Archives of Pathology. Band 7, 1929, S. 406–417, doi:10.3322/canjclin.23.6.368 (freier Volltext).
16. ↑ G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A.H. Wapstra: The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. In: Nuclear Physics A. Band 729, 2003, S. 114, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 (englisch, online). 
17. ↑ Europäische Arzneimittel-Agentur: Xofigo. Radium-223-Dichlorid (PDF; 75 kB). EMA/579264/2013, EMEA/H/C/002653, 13. November 2013.
18. ↑ Salomon, Wilhelm: Die Erbohrung der Heidelberger Radium-Sol-Therme und ihre geologischen Verhältnisse. In: Abhandlungen der Heidelberger Akademie der Wissenschaften. Mathematisch Naturwissenschaftliche Klasse. Berlin 1927, DNB 365061662, S. 13.
19. ↑ Ehem. Radium-Solbad. In: Datenbank Bauforschung/Restaurierung. Landesamt für Denkmalpflege Baden-Württemberg, abgerufen am 19. November 2017. 
20. ↑ 75 Jahre Heidelberger Thermalschwimmbad. (PDF; 9,6 MB) Stadtwerke Heidelberg, 2014, archiviert vom Original am 1. Dezember 2017; abgerufen am 19. November 2017. 
21. ↑ Omas Trinkbecher – strahlend schön: Radioaktiv verseuchten Radiumbecher bei Haushaltsauflösung gefunden, osthessen-news.de vom 15. Januar 2015. Abgerufen am 29. April 2015.
22. ↑ Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) – Natürliche Radioaktivität in der Nahrung. In: bfs.de. 18. Dezember 2014, abgerufen am 25. Oktober 2015.