化学资讯-氡——能预测地震的元素

我爱教化学 2022-12-26 15:25:20 9 次浏览

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氡,元素周期表第86号元素。


    氡,稀有气体,也称惰性气体之一。1899年,居里夫人记录了由镭产生的“感生放射性”;同年,卢瑟福在研究钍的放射性时,发现了这种“放射气”,当时它叫钍射气,主要成分是氡-220;1900年,另一位科学家在镭制品中发现了镭射气,其主要成分是氡-222;1902年,第三位科学家在锕化合物中找到了锕射气,氡-219……当时,人们认为这是三种不同的元素,甚至为它们取了一套独特的名称“exradio、exthorio、exactinio,意为‘镭遗留的’、‘钍遗留的’、‘锕遗留的’”。直到1904年,找到氩、氪、氖、氙一系列惰性气体的拉姆塞,通过光谱测定,确定了镭射气是一种新的元素,将它命名为niton,来自希腊语niteo,“发光”的意思——它能在黑暗中发光;并且还用上了惰性气体的后缀名“-on”。1908年,他与另一位科学家格雷合作,测定了这种镭射气的密度;两年后,两人共同测定了它的原子量为220,并确定了它在元素周期表中的位置——处于惰性气体的末位。1913年,人们发现相同元素的原子,可以有不同的相对原子质量,于是提出并通过了“同位素”概念,人们还为氡的这三种同位素原子分别取了个名字:“radon”、“thoron”、“actinon”。这在当时是很常见的。又过了7年,居里夫人、卢瑟福和德比埃尔共同发表文章,要用卢瑟福最早使用的“emanation(Em)”作为这三种同位素共同的名称,虽然他们已达成共识,但由于镭射气是这三种同位素原子中最稳定的,因此,人们还是用“radon”来作为它们共同的元素名称。另外两个,由于半衰期很短不稳定的原因,逐渐被人们淡忘了。“radon”成了氡正式的元素名。


    众所周知,惰性气体的核外电子排布已经达到稳定的8电子结构,因此很难与其他元素的原子进行化合,因此少有氡的化合物。自然界里,氡往往以单原子分子的形式存在,在标准状况下,氡是无色无味的气体,较易压缩成无色发磷光的液体;进一步压缩后,氡能转化为固体,具有天蓝色钻石光泽;能显著地溶于水,易溶于煤油、甲苯、二硫化碳等有机溶剂里;有放射性,最长的半衰期为3.82天,衰变时能释放出高能量α粒子,其能量能使水分解。


    氡并不是一点儿用处没有,它可以做地震的小号手。由于地球表面的岩石和土壤中都含有微量的铀,铀放射后能产生氡,所以在土壤、地表水和大气中都含有氡。大气中氡的浓度会受到气象和地质等因素的影响,而发生变化,特别是地震前后。强烈地震前,地应力活动加强,导致了氡的含量发生异常变化,特别是地下水受地应力作用发生形变,加速了地下水的运动,地下水的运动会增强氡气的扩散,引起氡气含量的增加。因此地下水氡气含量的变化可以作为一种地震的前兆,用来警示地震。受到氡的预警,人们可以及时疏散人群,减少地震对生活的危害。


    由于氡的放射性,人们将它与铍粉一同密封于玻璃管中,氡在衰变的时候能放出α粒子,这些粒子能与铍原子核进行撞击,发生核反应,产生中子,可用作实验室里的中子源。氡还可以制作成示踪剂,用来研究管道是否有泄漏问题、或者管道内气体运动方式等。


    氡并不是一种对人体很友好的气体,相反,它能制癌。早在4000多年前,进入古埃及金字塔的人患上的不治之症其实就是氡在作怪。在许多国家,氡是肺癌的第二种最重要致病因,有些国家肺癌中的3%-14%是由于氡气造成的,而且诱发肺癌的氡,主要是中低浓度,以氡-222为主。氡有放射性,能放射产生α粒子,从而引发肺部及肾脏的严重损伤。除了从源头防治以外,勤通风,也有效的防治手段之一。这些伤害人的氡气是哪里来的呢?氡主要是地基中岩石(土壤)释放出来的,特别是花岗岩、沉积岩都会释放少量的氡。为防止土里的氡进入室内,必须合理设计和建设地下室、水泥地板和管廊等地下工程,另外使用防氡防潮的涂料也能有效阻止氡的析出。

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