化学知识点第339篇元素的故事(86)稀有气体氡,(读dōng)元素符号Rn

旺旺化学

<p class="ql-block"> 氡的元素符号为Rn,位于元素周期表第六周期0族,它是一种无色、无臭、无味的惰性气体,具有放射性。由于其化学性质极不活泼,通常难以与其他元素发生反应,因此在自然界中几乎不形成化合物。氡对人体没有已知的生物作用,但其放射性却对人体健康构成威胁。当氡被吸入人体后,其衰变过程中释放的α粒子会对呼吸系统造成辐射损伤,进而可能诱发肺癌。室内氡的主要来源是建筑材料,如花岗岩、砖砂、水泥和石膏等,尤其是含有放射性元素的天然石材,更容易释放出氡气。</p> <p class="ql-block">  氡的发现历程可以追溯到19世纪末。1899年,R·B·欧文斯和E·卢瑟福在研究钍的放射性时首次发现氡,当时被称为“钍射气”,即²²⁰Rn。次年,F·E·多恩在镭制品中发现了“镭射气”,即²²²Rn。随后在1902年,F·O·吉塞尔在锕化合物中识别出“锕射气”,即²¹⁹Rn。1903年,拉姆赛与索迪从溴化镭的放射产物中提取出极少量的镭射气,虽然仅获得0.1立方厘米的气体,但他们并未取得突破性进展。直到1904年,拉姆赛成功测定了该气体的光谱;1908年,他与格雷合作测定了其密度,确认这是一种新的惰性气体元素,并将其命名为“niton”,源自希腊语“niteo”,意为“发光”。1910年,他们测定其原子量为220,确立了它在元素周期表中的位置。</p><p class="ql-block"> 氡气的物理性质极为独特。在常温常压下,它是一种无色无味的气体,压缩后可呈现磷光,固态时则呈现天蓝色的钻石光泽。其密度高达9.73g/L,是空气中最重的气体之一,因此其浓度随海拔升高而迅速下降。氡的原子序数为</p><p class="ql-block">86,电子层结构完整,最外层电子数为8,属于典型的惰性气体。目前已知的氡同位素有27种,质量数介于199至226之间,其中²¹⁹Rn、²²⁰Rn和²²²Rn为天然放射性同位素,其中²²²Rn的半衰期最长,为3.82天。</p><p class="ql-block"> 氡的化学性质主要体现为高度惰性。由于其电子结构稳定,通常难以参与化学反应。然而,在极端条件下,氡仍可与氟气反应生成氟化氡(RnF₄),其稳定性甚至超过氙的类似化合物。此外,氡还能与水、酚类等形成络合物。其放射性衰变过程中释放的α粒子具有高能量,能够破坏分子结构,甚至导致水的分解。因此,氡的危害主要来自其放射性,而非化学毒性。</p><p class="ql-block"> 氡气的物理化学特性具有显著的实用价值。其对活性炭、硅胶等材料具有极强的吸附性,尤其在350℃时可从活性炭中完全解吸,这一特性被广泛应用于放射性气体的分离与净化。此外,氡在水和有机溶剂中溶解度较高,因此地下水中的氡浓度变化常被用作地震前兆的监测指标。在核技术领域,氡与铍粉密封制成的中子源被用于实验室研究,尽管其在工业放射性摄像中的应用已因安全问题逐渐被淘汰。</p><p class="ql-block"> 土壤和地基是氡气的主要天然来源。地壳中的放射性元素衰变产生氡气,通过土壤裂缝和墙体缝隙进入室内,尤其在地下室或低层建筑中更为明显。当建筑物阻隔了室内外空气流通时,氡气难以扩散,从而在室内积聚,导致浓度升高。</p><p class="ql-block"> 建筑材料是室内氡气的重要来源之一。花岗岩、砖砂、水泥、石膏等材料中常含有镭元素,镭衰变后会释放出氡气。特别是矿渣砖、炉渣砖等建筑材料,通常含有较高浓度的镭,进而成为室内氡气的主要贡献者。此外,部分家具、壁纸以及装修材料,如花岗岩和瓷砖等,若含铀量较高,也会释放出一定量的氡气。</p><p class="ql-block"> 水和燃料的使用也可能成为室内氡气的来源。地下水中的氡浓度若达到104贝克/立方米,便可能在洗澡或洗涤过程中释放到空气中。此外,天然气和液化石油气在燃烧过程中,若室内通风不良,其中的氡气也会被释放出来,进一步增加室内氡浓度。</p><p class="ql-block"> 室外大气中的氡气同样会通过空气流通进入室内,成为室内氡气的补充来源之一。虽然其浓度通常较低,但在特定气象条件下,如风向变化或逆温现象,也可能对室内氡浓度产生一定影响。因此,了解和控制氡气的来源,对于保障室内空气质量与人体健康具有重要意义。</p><p class="ql-block"> 望亚玲写于2025年7月20日下午2点</p>