Radium

Radium ist ein stark radioaktives chemisches Element mit dem Elementsymbol Ra und der Ordnungszahl 88 aus der Gruppe der Erdalkalimetalle (2. Hauptgruppe im Periodensystem). Reines Radium ist hell-bläulichweiß glänzend, reagiert heftig mit Wasser und Säuren und färbt die Flamme intensiv rot.

Das Erdalkalielement Radium wurde 1898 vom Ehepaar Curie entdeckt und später quasi in mühevoller Handarbeit aus der Joachimsthaler Pechblende isoliert und charakterisiert. Es tritt in der Natur lediglich in Spuren auf.

Übersicht: Allgemeine Daten zum Radium

Bezeichnung:Radium Symbol:Ra Ordnungszahl:88 Atommasse:226,025409353 u Periodensystem-Stellung:7. Periode, 2. Gruppe, 2. Hauptgruppe, s-Block. Gruppen-Zugehörigkeit:Erdalkalimetalle. Entdeckung:1898 - Marie und Pierre Curie. Bedeutung des Namens:Lateinisch: Radius für Lichtstrahl, Strahlung (Radioaktivität). Englischer Name:Radium CAS-Nummer:7440-14-4 InChI-Key:HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N

Das Radium-Atom

Identifikations-Merkmal für das Ra-Atom - und somit für das Element Radium - ist die Anzahl der Protonen im Atomkern (Kernladungszahl oder Protonenzahl) und - im ungeladenen Zustand - die gleiche Anzahl an Elektronen in der Atomhülle; diese beträgt jeweils 88 und bestimmt die Atomzahl, Atomnummer bzw. die Ordnungszahl des Radiums.

Für Unterschiede bei den Radium-Atomkernen bei gleichbleibender Kernladungszahl sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Radium-Isotope bzw. Ra-Nuklide zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Da alle Nuklide instabil sind, wird die allgemeine relative Atommasse des Radiums mit 226 angegeben, vereinbarungsgemäß der Wert des langlebigsten Kerns.

Elektronenkonfiguration

Symbol	OZ	Kurzform
Ra	88	[Rn] 7s²

Langform:

1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	6s	6p	6d	6f	7s	7p
2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10		2	6			2

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE des Radiums auf, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Ra-Atom zu trennen.

1. IE:

5,278423 eV

2. IE:

10.14715 eV

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Radium-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
103922	19237	18484	15444

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p_1/2	3p_3/2	3d_3/2	3d_5/2
4822	4490	3792	3248	3105

NI	NII	NIII	NIV	NV	NVI	NVII
4s	4p_1/2	4p_3/2	4d_3/2	4d_5/2	4f_5/2	4f_7/2
1208	1058	879	636	603	299	299

OI	OII	OIII	OIV	OV
5s	5p_1/2	5p_3/2	5d_3/2	5d_5/2
254	200	153	68	68

PI	PII	PIII
6s	6s_1/2	6p_3/2
44	19	19

Weitere Daten

Atomradius:215 pm (empirisch, nach Slater) Kovalente Radien:221(2) pm (nach Cordero et al.)
201 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
173 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
159 pm (in Dreifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.) Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:41,09 cm³ mol^-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ω_K: 0,968; ω_L1: 0,150; ω_L2: 0,476; ω_L3: 0,404 Coster-Kronig-Übergänge:F₁₂: 0,047; F₁₃: 0,62; F₂₃: 0,107

Spektrallinien des Radiums

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Radiums mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Chemie des Radiums

Radium ist wie Barium ein hochreaktives Metall und weist den Oxidationszustand von +II auf. Näheres zur Chemie des Radiums: Siehe unter Radium-Verbindungen.

Chemische Daten

Elektronegativität:0,90 nach PaulingElektronaffinität:0,1 eV bzw. 9,6485 kJ mol^-1Oxidationsstufen:+ 2

Standardpotentiale

Normalpotential des Radiums:

E⁰ (V)	N_ox	Name Ox.	Ox.	e^-	⇔	Red.	Name Red.	N_ox
-2,8	+ II	Radium-Kation	Ra²⁺	+ 2 e^-	⇔	Ra (s)	Radium	0

Material- und physikalische Eigenschaften des Radiums

Die nachfolgende Tabelle führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften auf. Soweit nicht anders vermerkt beziehen sich die Werte auf Radium-226.

Schmelzpunkt:696 °C Schmelzenthalpie (molar):8,5 kJ mol^-1 Siedepunkt:1737 °C Verdampfungsenthalpie:136,8 kJ mol^-1 Wärmekapazität:(g) 20,8 J mol^-1 K^-1 (molar) Debye-Temperatur:89 K Thermische Leitfähigkeit:18,6 W m^-1 K^-1 Elektrische Leitfähigkeit:1 × 10⁶ A V^-1 m^-1 Elektrischer Widerstand:1 μnΩ m bei 20 °C Dichte:5,5 g cm^-3 Elastizitätsmodul:13,2 GPa (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):13,2 GPa 300 K, geschätzt Kompressibilität (isotherm):0,076 GPa^-1 300 K, geschätzt Kristallstruktur:Kubisch raumzentriert - bcc Magnetismus:unmagnetisch Standard-Bildungsenthalpie:0,0 kJ mol^-1 (Feststoff, Kristall)
159,0 kJ mol^-1 (gasförmig) Gibbs Freie Enthalpie:130,0 kJ mol^-1 (gasförmig) Molare Standard-Entropie:71,0 J mol^-1 K^-1 (Feststoff, Kristall)
176,5 J mol^-1 K^-1 (gasförmig)

Geochemie, Vorkommen, Verteilung

Radium tritt in der Erdkruste nur in äußerst geringen Mengen auf. Auf Grund der kurzen Halbwertszeit zerstrahlt es ständig, wird aber auch immer wieder neu gebildet. Radium tritt als Zwischenprodukt in den Zerfallsketten der natürlichen radioaktiven Elemente Uran und Thorium auf. Winzige Mengen des Radiums treten in Uranerzen wie Pechblende (heute Uraninit genannt) und verschiedenen anderen Uran-Mineralen auf - und in noch kleineren Mengen in Thorium Mineralien. So lassen sich aus einer Tonne Pechblende etwa 0,15 Gramm Radium gewinnen. Ein Kilogramm Erdkruste enthält durchschnittlich etwa 900 Picogramm, ein Liter Meerwasser 89 Femtogramm des radioaktiven Elements.

Ein natürliches Radium-Mineral ist Radiobaryt, (Ba,Ra)SO₄, das in Tschechien (Jenikov-Lahost, Region Usti) vorkommt und Radium im Promille-Bereich enthält. Radiobaryt dürfte eines der am stärksten radioaktiv strahlenden Mineralien sein; es wurden schon Proben mit 31,8 MBq/g aufgefunden. Generell werden Baryte mit mehr als 70 Bq/g als Radiobaryte bezeichnet.

Erdkruste:0,0000009 mg kg^-1 (ppmw, bezogen auf die Masse) Meerwasser:0,000000000089 mg L^-1 (ppmw, bezogen auf die Masse)

Literatur und Quellen

[1] - Nobelpreis 1911:
Marie Curie: Entdeckung und Arbeiten an den Elementen Radium und Polonium.
In: The Nobel Prize in Chemistry, 1911.

[2] - Christoph Friedrich, Horst Remane:
Marie Curie: Chemie-Nobelpreisträgerin 1911 und Entdeckerin der Elemente Polonium und Radium.
In: Angewandte Chemie, 2011, DOI 10.1002/ange.201008063.

Externe Informationsangebote

Geschichtliches zum Thema / historische Dokumente

Marie und Pierre Curie
Biographie der Entdecker des Radiums - Format: PDF

Gruppenelemente - Informationen

Erdalkalimetalle
Vorlesungsmaterialien: Chemie der Metalle. Universität Freiburg

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Übersicht zur Chemie der Erdalkalimetalle

Einzelne Verbindungen

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... zur Herstellung von Actinium-225 am Zyklotron für die Alpha-Immuntherapie. Dissertation, 2014. TU München - Format: PDF

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... von Knochenmetastasen mittels Radium-223. Leitlinien.

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(...) die Zukunft werde dem Radium ein Zeitalter völliger Krankheitslosigkeit danken. Radium als medizinisches Wundermittel im ersten Drittel des 20. Jahrhunderts. Artikel, 2017

Kategorie: Chemische Elemente

Letzte Änderung am 27.02.2021.

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