Radium

Stoffeigenschaften

• Element: Radium (Ra)
• Ordnungszahl: 88
• Erdalkalimetall
• Atommasse: 226,0254 u
• Verteilung der Elektronen (nach Energieniveau): 2, 8, 18, 32, 18, 8, 2
• Dichte: 5.5 g/cm³
• Ionisierungsenergie:
  • 509,3 kJ/mol
  • 979,0 kJ/mol
• Aggregatzustand: fest
• Aussehen: silbrig-weiß-metallisch
• Schmelzpunkt: 700°C
• Siedepunkt: 1737°C
• Radioaktiv, nicht giftig
• Vorkommen auf der Erde: 9,5 x 10-11
• An 84. Stelle der Elementhäufigkeit – somit eines der seltensten Elemente der Welt
• Reaktion mit Sauerstoff: 2Ra + O2 -> 2RaO
• Radium überzieht sich an der Luft sehr schnell mit einer grauen Nitridschicht (schwarz). Mit Wasser regiert es heftig unter Freisetzung von Wasserstoffgas

Entdeckung des Radiums 
Die Entdeckung des Radiums gilt als Meilenstein in der Entwicklung der modernen Physik. Dabei waren die Ergebnisse einzelner Experimente nicht etwa zu erwarten, sondern geschahen „zufällig“ und dank einiger Ereignisse, wie der Schenkung der Tonnen von Pechblende (auch Uranpecherz/Uraninit, wegen seines hohen Urangehalts stark radioaktiv) an Frankreich.

Zur zeit der Entdeckung hatte niemand eine Vorstellung des Atomkerns und das Wort „Radioaktivität“, und damit auch die Folgen dessen, waren unbekannt. In der Wende vom 19 zum 20. Jahrhundert fanden viele große Entdeckungen und Untersuchungen neuer Strahlungsarten statt. Auftakt dazu war ein Experiment von Konrad Röntgen im Jahre 1895. Eher beiläufig, und zwar während er mit Gasentladungsröhren experimentierte, entdeckte er eine neue Art der Strahlung, die Röntgenstrahlung. Diese Strahlung lässt sich durch „optisch dichtes Material“ (geschwärztes Papier) nicht abschirmen. Berühmt wurde ein Bild der Hand seiner Frau, bei dem Knochen und ein getragener Ring sichtbar wurden.

Antoine Henri Becquerel stellte die Vermutung auf, dass Kristalle Röntgenstrahlen aussenden, sofern man sie dem Sonnenlicht aussetzt. Dazu stellte er Proben verschiedener Salze zusammen mit Fotoplatten auf eine Fensterbank. Er erwartete, dass die Strahlung die Platten durch die Verpackung belichtet. Allerdings fand er dies nur bei Uran-Verbindungen vor, und auch noch bei schlechtem Wetter. Man nannte diese Strahlen daher Uran-Strahlen. Trotz Becquerels neuer Strahlen Entdeckung, gingen keine weiteren Wissenschaftler auf diese neuen Strahlen ein. Lediglich er selbst forschte allein weiter an den Strahlen, bis das Ehepaar Curie auf den Plan trat.

Marie Curie (1867-1934) begann im Jahre 1897 ihre Forschungen zur Röntgenstrahlung. Sie selbst schrieb dazu:
„Es galt also, die Herkunft der übrigens sehr geringen Energie zu untersuchen, die von dem Uran in Form von Strahlung ständig ausgesandt wurde. Die Erforschung dieser Erscheinung erschien uns ungewöhnlich interessant, um so mehr, da dieses Problem völlig neu war und noch nirgends beschrieben worden war. Ich beschloß, mich der Bearbeitung dieses Themas zu widmen. Ich mußte einen Ort zum Durchführen der Experimente finden. Pierre Curie erhielt vom Direktor der Schule die Genehmigung, zu diesem Zweck die verglaste Arbeitsstätte im Erdgeschoß zu benutzen, die als Lager und Maschinensaal diente.“

Marie Curie untersuchte Becquerels Experiment und fand schnell heraus, das je größer der Urananteil war, desto stärker die Strahlung, und dabei hatten weder Chemische Verbindungen, Druck oder Temperatur einen Einfluss. Damit hatte sie Strahlung als Atomeigenschaft des Urans nachgewiesen. Sie nannte sie einfach „Radioaktivität“. Darunter versteht sich die Eigenschaft, ionisierte Strahlen auszusenden. Für diese und folgende Arbeiten, die zur Entdeckung neuer, viel stärker strahlender Elemente führten, bekam das Ehepaar Curie zusammen mit Antoine Becquerel 1903 den Nobelpreis in Physik.

Schließlich, im Jahre 1899, finden die Curies zusammen mit dem Chemiker Gustave Bémont ein weiteres radioaktives Element, das sie in einer Barium-Fraktion angereichert hatten. Es wurde Radium, „das strahlende“ genannt und ist Teil der Uran-Blei Zerfallsreihe. Deshalb ist es in Uranmineralien vorhanden und steht in scheinbar gleichbleibender Aktivität. Die Halbwertszeit von 1600 Jahren war mit damaligen Mitteln nicht messbar.

Damit Marie Curie weitere chemische Eigenschaften untersuchen konnte, musste sie mit schwierigen Trennverfahren Radium vom Uranerz ablösen. Nach vier Jahren isolierte sie schließlich aus 1,5 Tonnen Uranerz 0,1g reines Radium.

Nebenwirkungen
Radiumverbindungen galten zunächst als harmlos oder sogar gesundheitsfördernd. Es wurde als Zusatz in im Dunkeln leuchtenden Produkten verwendet, sowie in einigen Kosmetika. Dessen Verarbeitung geschah ohne jegliche Schutzvorkehrungen. Der deutsche Mediziner Otto Walkhoff fand an seinem Körper empfindliche Verbrennungen an Stellen, an denen er ein Röhrchen mit Radium getragen hatte. Becquerel fand ähnliche Hautrötungen durch ein Radium-Präparat fest und teilte dies Pierre Curie mit.

Dieser machte einen Selbstversuch – für 10 Stunden klebte er sich mit einem Pflaster ein Radium-Präparat an den Unterarm. Dabei entstand eine üble Entzündung und brauchte 2 Monate zum heilen. Darauf verfasste er einen Bericht über die Entzündung, in dem er beschrieb, wie sie sich innerhalb von 20 Tagen von einer Rötung, kaum schmerzhaft, zu einer Wunde, die mit Verbänden behandelt werden musste und schließlich zu einer Narbe entwickelte. Diese Ergebnisse veröffentlichen Pierre Curie und Becquerel im Jahr 1901. Marie und Pierre Curie bemerkten, das ihre Fingerspitzen rau und schmerzhaft wurden, vom ständigen arbeiten mit Präparaten. Jedoch unternahmen sie nichts dagegen, sondern sahen dies nur als Bestätigung für zunehmende Aktivität in den immer konzentrierter werdenden Salzen.

Antoine Henri Becquerel fand heraus, das schädliche Wirkungen mit Hilfe von einer Bleikapsel verhindert werden können. Als die Röntgenstrahlen intensiv in der Medizin genutzt wurden, begannen Curie und Becquerel 1901 den Einsatz von Radium auch den Hautärzten zu empfehlen. Erst einige Jahre später gab es Erfolge bei Tumoren (Haut, Gebärmutter). Dieser Einsatz wurde „Curie-Therapie“ genannt. Später, 1920, erkannte man die schädliche Wirkung auch an den „Radium Girls“. Dies sind Ziffernblattmalerinnen in Orange/New Jersey, die selbstleuchtende Ziffernblattfarbe auftrugen. An Zunge und Lippen stellte man Krebstumore fest, da sie den Pinsel mit dem Mund befeuchteten. Spätestens mit dem Tod des Stahlmagnaten Eben Byers im Jahre 1932, der die letzten 2 Jahre seines Lebens zwei Flaschen Radithor (mit Radium versetztes Wasser) am Tag zu sich genommen hat, stand fest, das Radium Gesundheitsschäden hervorrufen kann.

Verwendung:
Die Bedeutung von Radium ist erheblich gesunken. Während es bis zu den 50ern noch in der Krebstherapie verwendet wurde, spielt es heute keine Rolle mehr, da es wegen seinen Strahlen und gegen billigere Stoffe ersetzt wurde.

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