Радон-222 ( 222 Rn, Rn-222, исторически эманация радия или радон) является наиболее стабильным изотопом радона с периодом полураспада приблизительно 3,8 дня. Он является транзитным в цепочке распада первичного урана -238 и является непосредственным продуктом распада радия -226 . Радон-222 был впервые обнаружен в 1899 году и был идентифицирован как изотоп нового элемента несколько лет спустя. В 1957 году название радон , ранее называвшееся только радоном-222, стало названием элемента. Благодаря своей газообразной природе и высокой радиоактивности радон-222 является одной из основных причин рака легких . [3]
После открытия радия в 1898 году посредством химического анализа радиоактивной руды Мария и Пьер Кюри наблюдали новое радиоактивное вещество, выделяющееся из радия в 1899 году, которое было сильно радиоактивным в течение нескольких дней. [4] Примерно в то же время Эрнест Резерфорд и Роберт Б. Оуэнс наблюдали похожее (хотя и более короткоживущее) излучение от соединений тория . [5] Немецкий физик Фридрих Эрнст Дорн широко изучал эти эманации в начале 1900-х годов и приписал их новому газообразному элементу, радону. В частности, он изучал продукт в ряду урана , радон-222, который он назвал эманацией радия . [6]
В начале 20 века элемент радон был известен под несколькими разными названиями. Химик Уильям Рамзай , который подробно изучал химические свойства элемента, предложил название нитон , а Резерфорд изначально предложил эманацию . В то время радон относился только к изотопу 222 Rn, тогда как названия актинон и торон обозначали 219 Rn и 220 Rn соответственно. [7] В 1957 году Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) выдвинул название радон для обозначения элемента, а не просто 222 Rn; это было сделано в соответствии с новым правилом, касающимся соглашений о наименовании изотопов. [7] Это решение было спорным, поскольку считалось, что оно придавало неоправданное значение идентификации радона-222 Дорном по сравнению с идентификацией радона-220 Резерфордом, а историческое использование названия радон создавало путаницу относительно того, обсуждался ли элемент или изотоп 222 Rn. [7]
Радон-222 образуется в урановом ряду из альфа-распада радия-226, период полураспада которого составляет 1600 лет. Сам радон-222 альфа-распадается до полония-218 с периодом полураспада приблизительно 3,82 дня, что делает его наиболее стабильным изотопом радона. [1] Его конечный продукт распада — стабильный свинец-206 .
Теоретически 222 Rn способен к двойному бета-распаду до 222 Ra, и в зависимости от измерения массы может быть также разрешен одиночный бета-распад до 222 Fr. [8] [a] Эти режимы распада были исследованы, что дало более низкие пределы частичного периода полураспада в 8 лет для обоих переходов. Если бета-распад 222 Rn возможен, то, как предсказывают, он будет иметь очень низкую энергию распада (24 ± 21 кэВ ) и, таким образом, период полураспада порядка 10 5 лет, что также приводит к очень низкой вероятности ветвления относительно альфа-распада. [8]
Все изотопы радона опасны из-за своей радиоактивности, газообразной природы, химической инертности и радиоактивности продуктов их распада (потомства). Радон-222 особенно опасен, поскольку его более длительный период полураспада позволяет ему проникать в почву и скальные породы, где он образуется в следовых количествах из распадов урана-238, и концентрироваться в зданиях и урановых рудниках . Это контрастирует с другими природными изотопами, которые распадаются гораздо быстрее (период полураспада менее 1 минуты) и, таким образом, не вносят существенного вклада в радиационное воздействие. [9] При более высоких концентрациях газообразный 222 Rn может вдыхаться и распадаться перед выдохом, что приводит к накоплению его дочерних изотопов 218 Po и 214 Po в легких, чье высокоэнергетическое альфа- и гамма -излучение повреждает клетки. Длительные периоды воздействия 222 Rn и его потомства в конечном итоге вызывают рак легких. [9] В качестве альтернативы радон может проникать в организм через загрязненную питьевую воду или через распад проглоченного радия [3] , что делает диффузию радона одной из самых больших опасностей радия. [10] Таким образом, 222 Rn является канцерогеном ; фактически, это вторая по значимости причина рака легких в Соединенных Штатах после курения сигарет , [3] с более чем 20 000 смертей в год, приписываемых раку легких, вызванному радоном. [9] [11]