Радон-222 ( 222 Rn, Rn-222, исторически эманация радия или радон) — наиболее стабильный изотоп радона с периодом полураспада примерно 3,8 дня. Он является переходным в цепочке распада первичного урана -238 и является непосредственным продуктом распада радия-226 . Радон-222 впервые наблюдался в 1899 году, а несколько лет спустя был идентифицирован как изотоп нового элемента . В 1957 году названием элемента стало название радон , ранее называвшееся только радоном-222. Радон-222 из-за своей газообразной природы и высокой радиоактивности является одной из основных причин рака легких . [3]
После открытия радия в 1898 году посредством химического анализа радиоактивной руды Мария и Пьер Кюри в 1899 году наблюдали новое радиоактивное вещество, выделяющееся из радия, которое было сильно радиоактивным в течение нескольких дней. [4] Примерно в то же время Эрнест Резерфорд и Роберт Б. Оуэнс наблюдали аналогичное (хотя и более короткое) излучение соединений тория . [5] Немецкий физик Фридрих Эрнст Дорн тщательно изучал эти излучения в начале 1900-х годов и приписал их новому газообразному элементу — радону. В частности, он изучал продукт из уранового ряда , радон-222, который он назвал эманацией радия . [6]
В начале 20 века элемент радон был известен под несколькими разными названиями. Химик Уильям Рамзи , который тщательно изучал химические свойства элемента, предложил название нитон , а Резерфорд первоначально 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 (IUPAC) предложил название «радон» для обозначения элемента, а не просто 222 Rn; это было сделано в соответствии с новым правилом, касающимся соглашений об именах изотопов. [7] Это решение было спорным, поскольку считалось, что оно придавало неправомерное значение идентификации радона-222 Дорном по сравнению с идентификацией радона-220 Резерфордом, а историческое использование названия радон создавало путаницу относительно того, является ли элемент или изотоп 222 Rn обсуждался. [7]
Радон-222 образуется в ряду урана в результате альфа-распада радия-226, период полураспада которого составляет 1600 лет. Сам радон-222 альфа-распадается до полония-218 с периодом полураспада примерно 3,82 дня, что делает его наиболее стабильным изотопом радона. [1] Конечным продуктом его распада является стабильный свинец-206 .
Теоретически 222 Rn способен к двойному бета-распаду до 222 Ra, но в зависимости от измерения массы может быть разрешен и однократный бета-распад до 222 Fr. [8] [a] Эти режимы распада были найдены, что дало более низкие пределы частичного периода полураспада - 8 лет для обоих переходов. Если бета-распад 222 Rn возможен, то, по прогнозам, он будет иметь очень низкую энергию распада (24 ± 21 кэВ ) и, следовательно, период полураспада порядка 10 5 лет, что также приводит к очень низкой вероятности ветвления по сравнению с альфа-распад. [8]
Все изотопы радона опасны из-за своей радиоактивности, газовой 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 камни, где он образуется в следовых количествах в результате распада 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 значительного вклада в радиационное воздействие. [9] При более высоких концентрациях газообразный 222 Rn может вдыхаться и распадаться перед выдохом, что приводит к накоплению его дочерних элементов 218 Po и 214 Po в легких, чье высокоэнергетическое альфа- и гамма -излучение повреждает клетки. Длительные периоды воздействия 222 Rn и его потомков в конечном итоге вызывают рак легких. [9] Альтернативно, радон может попасть в организм через загрязненную питьевую воду или в результате распада поступившего в организм 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] , при этом более 20 000 смертей в год связаны с раком легких, вызванным радоном. [9] [11]