Radon

Radon, 86Rn
Tính chất chung
Tên, ký hiệu	Radon, Rn
Phiên âm	/ˈreɪdɒn/ RAY-don
Hình dạng	Khí không màu, phát sáng trong bóng tối
Radon trong bảng tuần hoàn
Xe ↑ Rn ↓ Og Astatin ← Radon → Franci
Số nguyên tử (Z)	86
Khối lượng nguyên tử chuẩn (Ar)	(222)
Phân loại	khí hiếm
Nhóm, phân lớp	18, p
Chu kỳ	Chu kỳ 6
Cấu hình electron	[Xe] 4f^14 5d^10 6s^2 6p^6
mỗi lớp	2, 8, 18, 32, 18, 8
Tính chất vật lý
Màu sắc	Không màu
Trạng thái vật chất	Chất khí
Nhiệt độ nóng chảy	202,0 K ​(−71,15 °C, ​−96,07 °F)
Nhiệt độ sôi	211,3 K ​(−61,85 °C, ​−79,1 °F)
Mật độ	9,73 g/L (ở 0 °C, 101.325 kPa)
Mật độ ở thể lỏng	ở nhiệt độ sôi: 4,4 g·cm^−3
Điểm tới hạn	377 K, 6,28 MPa
Nhiệt lượng nóng chảy	3,247 kJ·mol^−1
Nhiệt bay hơi	18,10 kJ·mol^−1
Nhiệt dung	5R/2 = 20,786 J·mol^−1·K^−1
Áp suất hơi P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ở T (K) 110 121 134 152 176 211
Tính chất nguyên tử
Trạng thái oxy hóa	6, 2, 0
Độ âm điện	2,2 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa	Thứ nhất: 1037 kJ·mol^−1
Bán kính liên kết cộng hóa trị	150 pm
Bán kính van der Waals	220 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể	​Lập phương tâm mặt
Độ dẫn nhiệt	3,61 m W·m^−1·K^−1
Tính chất từ	Không nhiễm từ
Số đăng ký CAS	10043-92-2
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính: Đồng vị của Radon
Iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP ^210Rn Tổng hợp 2,4 giờ α 6.404 ^206Po ^211Rn Tổng hợp 14,6 giờ ε 2.892 ^211At α 5.965 ^207Po ^217Rn Vết 0,54 mili giây α - ^213Po ^218Rn Vết 35,6 mili giây α - ^214Po ^219Rn Vết 3,96 giây α - ^215Po ^220Rn Vết 55,6 giây α[1] - ^216Po ^222Rn Vết 3,8235 ngày α[2] 5.590 ^218Po ^224Rn Tổng hợp 1,8 giờ β^- 0.8 ^224Fr

Radon là một nguyên tố hóa học thuộc nhóm khí trơ trong bảng tuần hoàn có ký hiệu Rn và có số nguyên tử là 86. Radon là khí hiếm phóng xạ không màu, không mùi, là sản phẩm phân rã của radium. Nó là một trong những chất đặc nhất tồn tại ở dạng khí trong các điều kiện bình thường và được xem là có hại cho sức khỏe do tính phóng xạ của nó. Đồng vị bền nhất của nó là ²²²Rn, có chu kỳ bán rã 3,8 ngày. Do cường độ phóng xạ của nó cao nên nó chưa được nghiên cứu nhiều, chỉ có vài hợp chất được biết đến.

Radon được tạo ra trong chuỗi phân rã phóng xạ bình thường của urani. Urani đã có trên Trái Đất từ lúc Trái Đất được hình thành và các đồng vị của urani có chu kỳ bán rã rất lâu (4,5 tỷ năm). Urani, radi, và radon sẽ tiếp tục có mặt trong vài triệu năm nữa với cùng nồng độ so với hiện tại.^[3]

Khí radon có nguồn gốc tự nhiên có thể tích tụ trong các tòa nhà, đặc biệt trong các khu vực như gác xép và tầng hầm. Nó cũng có thể được tìm thấy trong một số suối nước nóng.^[4] Bằng chứng dịch tễ học cho thấy mối quan hệ rõ ràng giữa hít thở nồng độ radon cao với tỷ lệ mắc ung thư phổi. Do đó, radon được xem là chất gây ô nhiễm đáng kể ảnh hưởng đến chất lượng không khí trong nhà trên toàn cầu. Theo EPA, radon là chất gây ung thư phổi đứng thứ 2 sau tác hại của thuốc lá, đã gây nên 21.000 ca tử vong do ung thư phổi hàng năm ở Hoa Kỳ.^[5]

Tính chất

Tính chất vật lý

Radon là khí không màu, không mùi và không vị, và do đó không thể phát hiện chỉ bằng giác quan con người. Ở điều kiện tiêu chuẩn, radon ở dạng khí đơn nguyên tử với mật độ 9,73 kg/m³,^[6] cao khoảng 8 lần mật độ của khí quyển Trái Đất trên bề mặt đất, 1,217 kg/m³,^[7] và là một trong những khí nặng nhất ở nhiệt độ phòng và là khí hiếm nặng nhất, kể cả oganesson. Ở điều kiện tiêu chuẩn, radon là chất khí không màu nhưng khi nó bị làm lạnh bên dưới điểm đông của nó 202 K (−71 °C; −96 °F), nó là chất lân quang sáng và từ từ chuyển sang màu vàng khi nhiệt độ xuống thấp hơn nữa, và chuyển sang màu đỏ-cam khi hóa lỏng ở nhiệt độ dưới 93 K (−180,1 °C; −292,3 °F).^[8] Ở trạng thái ngưng tụ, radon cũng sôi do các bức xạ cao mà nó tạo ra.^[9]

Tính chất hóa học

An electron shell diagram for radon. Note the eight electrons in the outer shell.

Radon là nguyên tố hóa trị-0 thuộc nhóm khí hiếm, nên nó trơ với hầu hết các phản ứng hóa học như cháy, do lớp ngoài cùng chứa đủ 8 electron. Đặc điểm này làm cho nó có năng lượng ổn định, tối thiểu mà theo đó các electron ngoài cùng liên kết với nhau một cách chặt chẽ.^[10] Cần hơn 248 kcal/mol để tách một electron ra khỏi lớp ngoài cùng (hay còn gọi là năng lượng ion hóa cấp 1).^[11] Tuy nhiên, do xu hướng tuần hoàn, radon có ái lực electron thấp hơn các nguyên tố cùng nhóm trước nó, xenon, và do đó phản ứng mạnh hơn. Radon ít hòa tan trong nước, nhưng hòa tan nhiều hơn trong các khí hiếm nhẹ hơn. Radon hòa tan nhiều trong các dung môi hữu cơ hơn trong nước. Các nghiên cứu trước đây kết luận rằng khả năng ổn định của hydrat radon có thể giống như các hydrat của clo (Cl
₂) hoặc sulfur dioxide (SO
₂), và cao hơn đáng kể so với khả năng ổn định của hydrat hiđrô sulfide (H
₂S).^[12]

Do giá cả và tính phóng xạ của nó nên có ít thí nghiệm hóa học được tiến hành với radon, và do vậy có ít các hợp chất của radon được công bố, ở dạng fluoride hay oxide. Radon có thể bị oxy hóa bởi các chất oxy hóa mạnh như F
₂, và tạo thành radon fluoride.^[13][14] Nó phân hủy lại thành các nguyên tố ở nhiệt độ hơn 250 °C. Hợp chất này có tính dễ bay hơi và được cho là RnF
₂. Như do có thời gian tồn tại của radon ngắn và tính phóng xạ của các hợp chất của nó, nó không thể được nghiên cứu chi tiết ở dạng hợp chất. Các nghiên cứu lý thuyết về phân tử này dự đoán rằng khoảng cách liên kết Rn-F là 2,08 Ǻ, và hợp chất này ổn định nhiệt động lực và bay hơi hơn các hợp chất của các chất trong nhóm trước nó XeF
₂.^[15] Phân tử tám mặt RnF
₆ được dự đoán là có enthalpy tạo thành thấp hơn đifluoride.^[16] Ion [RnF]⁺ được cho là tào thành từ phản ứng:^[17]

Rn (r) + 2 [O
₂]⁺
[SbF
₆]⁻
(r) → [RnF]⁺
[Sb
₂F
₁₁]⁻
(r) + 2 O
₂ (k)

Các oxide radon cũng được đề cập trong một số báo cáo.^[18] Radon carbonyl RnCO được dự đoán là bền và có hình học phân tử tuyến tính.^[19] Các phân tử Rn
₂ và RnXe được phát hiện là ổn định đáng kể bởi liên kết quỹ đạo spin.^[20] Radon được lồng bên trong fullerene đã được đề xuất làm một loại thuốc chống các khối u.^[21]

Đồng vị

Bài chi tiết: Đồng vị của radon

(More comprehensive graphic)

Radon không có các đồng vị bền, dù vậy đã có 36 đồng vị phóng xạ được nhận dạng, với khối lượng nguyên tử từ 193 đến 228.^[22] Đồng bị bền nhất là ²²²Rn, là sản phẩm phân rã của ²²⁶Ra, từ ²³⁸U.^[23]. Các hạt nhân con phân rã từ ²²²Rn cũng có đồng vị không ổn định cao²¹⁸Rn.

Có 3 đồng vị radon khác có chu kỳ bán rã hơn 1 giờ: ²¹¹Rn, ²¹⁰Rn và ²²⁴Rn. Đồng vị ²²⁰Rn là sản phẩm phân rã tự nhiên của đồng vị thori bền nhất (²³²Th), và thường được gọi là thoron. Nó có chu kỳ bán rã 55,6 giây và cũng phát xạ tia anpha. Tương tự, ²¹⁹Rn được sinh ra từ đồng vị bền nhất của actini (²²⁷Ac)— được đặt tên "actinon"— và là nguồn phát ra tia anpha với chu kỳ bán rã 3,96 giây.^[22] Không có đồng vị radon này nằm trong chuỗi phân rã của neptuni(²³⁷Np).

Xem thêm

Tham khảo

1. Theo lý thuyết cũng trải qua phân rã β⁻β⁻ thành ²²⁰Ra.
2. Theo lý thuyết cũng trải qua phân rã β⁻β⁻ thành ²²²Ra.
3. Toxological profile for radon Lưu trữ 2016-04-15 tại Wayback Machine, Agency for Toxic Substances and Disease Registry, Hoa Kỳ Public Health Service, In collaboration with U.S. Environmental Protection Agency, December 1990.
4. “Facts about Radon”. Facts about. Truy cập ngày 7 tháng 9 năm 2008.
5. “A Citizen's Guide to Radon”. U.S. Environmental Protection Agency. tháng 1 năm 2009. Truy cập ngày 26 tháng 6 năm 2008.
6. “Radon”. All Measures. 2004. Bản gốc lưu trữ ngày 23 tháng 7 năm 2011. Truy cập ngày 12 tháng 2 năm 2008.
7. Williams, David R. (ngày 19 tháng 4 năm 2007). “Earth Fact Sheet”. NASA. Truy cập ngày 26 tháng 6 năm 2008.
8. “Radon”. Jefferson Lab. Truy cập ngày 26 tháng 6 năm 2008.
9. Thomas, Jens (2002). Noble Gases. Marshall Cavendish. ISBN 9780761414629.
10. Bader, Richard F.W. “An Introduction to the Electronic Structure of Atoms and Molecules”. McMaster University. Truy cập ngày 26 tháng 6 năm 2008.
11. David R. Lide (2003). “Section 10, Atomic, Molecular, and Optical Physics; Ionization Potentials of Atoms and Atomic Ions”. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84th Edition. Boca Raton, Florida: CRC Press.
12. Avrorin, V V; Krasikova, R N; Nefedov, V D; Toropova, M A (1982). “The Chemistry of Radon”. Russian Chemical Reviews. 51: 12. doi:10.1070/RC1982v051n01ABEH002787.
13. Stein, L. (1970). “Ionic Radon Solution”. Science. 168 (3929): 362. doi:10.1126/science.168.3929.362. PMID 17809133.
14. Pitzer, Kenneth S. (1975). “Fluorides of radon and element 118”. J. Chem. Soc., Chem. Commun.: 760–1. doi:10.1039/C3975000760b.
15. Meng- Sheng Liao; Qian- Er Zhang (1998). “Chemical Bonding in XeF₂, XeF₄, KrF₂, KrF₄, RnF₂, XeCl₂, and XeBr₂: From the Gas Phase to the Solid State”. The Journal of Physical Chemistry A. 102: 10647. doi:10.1021/jp9825516.
16. Filatov, Michael; Cremer, Dieter (2003). “Bonding in radon hexafluoride: An unusual relativistic problem?”. Physical Chemistry Chemical Physics. 5: 1103. doi:10.1039/b212460m.
17. Holloway, J (1986). “Noble-gas fluorides”. Journal of Fluorine Chemistry. 33: 149. doi:10.1016/S0022-1139(00)85275-6.
18. Avrorin, V. V.; Krasikova, R. N.; Nefedov, V. D.; Toropova, M. A. (1982). “The Chemistry of Radon”. Russ. Chem. Review. 51: 12. doi:10.1070/RC1982v051n01ABEH002787.
19. Malli, Gulzari L. (2002). “Prediction of the existence of radon carbonyl: RnCO”. International Journal of Quantum Chemistry. 90: 611. doi:10.1002/qua.963.
20. Runeberg, Nino; Pyykk, Pekka (1998). “Relativistic pseudopotential calculations on Xe2, RnXe, and Rn2: The van der Waals properties of radon”. International Journal of Quantum Chemistry. 66: 131. doi:10.1002/(SICI)1097-461X(1998)66:2<131::AID-QUA4>3.0.CO;2-W.
21. Browne, Malcolm W. (ngày 5 tháng 3 năm 1993). “Chemists Find Way to Make An 'Impossible' Compound - New York Times”. Query.nytimes.com. Truy cập ngày 30 tháng 1 năm 2009.
22. ^ Sonzogni, Alejandro. “Interactive Chart of Nuclides”. National Nuclear Data Center: Brookhaven National Laboratory. Bản gốc lưu trữ ngày 10 tháng 10 năm 2018. Truy cập ngày 6 tháng 6 năm 2008.
23. “Principal Decay Scheme of the Uranium Series”. Gulflink.osd.mil. Bản gốc lưu trữ ngày 25 tháng 10 năm 2008. Truy cập ngày 12 tháng 9 năm 2008.

Liên kết ngoài

Liên kết ngoài

• Toxicological Profile for Radon Lưu trữ 2001-07-18 tại Wayback Machine, Draft for Public Comment, Agency for Toxic Substances and Disease Registry, September 2008
• Health Effects of Exposure to Radon: BEIR VI. Committee on Health Risks of Exposure to Radon (BEIR VI), National Research Council available on-line
• UNSCEAR 2000 Report to the General Assembly, with scientific annexes: Annex B: Exposures from natural radiation sources.
• Should you measure the radon concentration in your home?, Phillip N. Price, Andrew Gelman, in Statistics: A Guide to the Unknown, January 2004.
• Radon and radon publications at the United States Environmental Protection Agency
• Radon Information from the UK Health Protection Agency
• Frequently Asked Questions About Radon at National Safety Council
• Home Buyer's and Seller's Guide to Radon An article by the International Association of Certified Home Inspectors (InterNACHI)
• Radon and Lung Health from the American Lung Association Lưu trữ 2009-07-13 tại Wayback Machine
• Radon's impact on your health - Lung Association Lưu trữ 2009-12-18 tại Wayback Machine
• Map referring to radon concentrations in England and Wales