Общая характеристика металлов главной подгруппы II группы

В результате распада урана и тория и выщелачивания из вмещающих пород в нефти постоянно образуются радионуклиды радия. В статическом состоянии нефть находится в природных ловушках, обмена радием между нефтью и подпирающими её водами нет (кроме зоны контакта вода-нефть) и в результате имеется избыток радия в нефти. При разработке месторождения пластовые и закачиваемые воды интенсивно поступают в нефтяные пласты, поверхность раздела вода-нефть резко увеличивается и в результате радий уходит в поток фильтрующихся вод. При повышенном содержании сульфат-ионов растворенные в воде радий и барий осаждаются в виде радиобарита Ва(Ra)SО4, который выпадает на поверхности труб, арматуры, резервуаров. Типичная объёмная активность поступающей на поверхность водонефтяной смеси по 226Rа и 228Rа может быть порядка 10 Бк/л (соответствует жидким радиоактивным отходам).

Основная масса радия находится в рассеянном состоянии в горных породах. Радий — химический аналог щелочных и щёлочноземельных породообразующих элементов, из которых состоят полевые шпаты, составляющие половину массы земной коры. Калиевые полевые шпаты — главные породообразующие минералы кислых магматических пород — гранитов, сиенитов, гранодиоритов и др. Известно, что граниты обладают природной радиоактивностью несколько выше фоновой из-за содержащегося в них урана. Хотя кларк урана не превышает 3 г/т, но в гранитах его содержание составляет уже 25 г/т. Но если гораздо более распространённый химический аналог радия барий входит в состав довольно редких калий-бариевых полевых шпатов (гиалофанов), а «чистый» бариевый полевой шпат, минерал цельзиан BaAl2Si2O8 очень редок, то накопления радия с образованием радиевых полевых шпатов и минералов вообще не происходит из-за короткого периода полураспада радия. Радий распадается на радон, уносящийся по порам и микротрещинкам и вымывающийся с грунтовыми водами. В природе иногда встречаются молодые радиевые минералы, не содержащие уран, например радиобарит и радиокальцит, при кристаллизации которых из растворов, обогащённых радием (в непосредственной близости от легкорастворимых вторичных урановых минералов), радий сокристаллизуется с барием и кальцием благодаря изоморфизму.

Получение 
Получить чистый радий в начале ХХ в. стоило огромного труда. Мария Кюри трудилась 12 лет, чтобы получить крупинку чистого радия. Чтобы получить всего 1 г чистого радия, нужно было несколько вагонов урановой руды, 100 вагонов угля, 100 цистерн воды и 5 вагонов разных химических веществ. Поэтому на начало ХХ в. в мире не было более дорогого металла. За 1 г радия нужно было заплатить больше 200 кг золота.

Физические и химические свойства 
Радий при нормальных условиях представляет собой блестящий белый металл, на воздухе темнеет (вероятно, вследствие образования нитрида радия). Реагирует с водой. Ведёт себя подобно барию и стронцию, но более химически активен. Обычная степень окисления — +2. Гидроксид радия Ra(OH)2 — сильное, коррозионное основание. 
Радий (Ra) —по химическим свойствам близок к Са. Все изотопы этого металла радиоактивны. Биологическая роль связана с радиоактивностью, однако в природных условиях из-за низкого содержания (до 2 пг/сутки) она близка к нулю.

Применение 
В настоящее время радий иногда используют в компактных источниках нейтронов, для этого небольшие его количества сплавляются с бериллием. Под действием альфа-излучения (ядер гелия-4) из бериллия выбиваются нейтроны: 9Be+ 4He → 12C + 1n.

В медицине радий используют как источник радона для приготовления радоновых ванн (хотя в настоящее время их полезность оспаривается). Кроме того, радий применяют для кратковременного облучения при лечении злокачественных заболеваний кожи, слизистой оболочки носа, мочеполового тракта.

Однако в настоящее время существует множество более подходящих для этих целей радионуклидов с нужными свойствами, которые получают на ускорителях или в ядерных реакторах, например, 60Co (T1/2 = 5,3 года), 137Cs (T1/2 = 30,2 года), 182Ta (T1/2 = 115 сут.), 192Ir (T1/2 = 74 сут.), 198Au (T1/2 = 2,7 сут.) и т. д. 
До 70-х годов XX века радий часто использовался для изготовления светящихся красок постоянного свечения (для разметки циферблатов авиационных и морских приборов, специальных часов и других приборов), однако сейчас его обычно заменяют менее опасными изотопами: тритием (T1/2 = 12,3 года) или 147Pm (T1/2 = 2,6 года). Опасность таких приборов состоит в том что они не содержали предупреждающей маркировки, выявить их можно только дозиметрами.

Биологическая роль 
Радий чрезвычайно радиотоксичен. В организме он ведёт себя подобно кальцию — около 80 % поступившего в организм радия накапливается в костной ткани. Большие концентрации радия вызывают остеопороз, самопроизвольные переломы костей и злокачественные опухоли костей и кроветворной ткани. Опасность представляет также радон — газообразный радиоактивный продукт распада радия.

Преждевременная смерть Марии Кюри произошла вследствие хронического отравления радием, так как в то время опасность облучения ещё не была осознана.

Изотопы 
Известны 25 изотопов радия. Изотопы 223Ra, 224Ra, 226Ra, 228Ra встречаются в природе, являясь членами радиоактивных рядов. Остальные изотопы могут быть получены искусственным путём. Радиоактивные свойства некоторых изотопов радия,которые можно рассмотреть в таблице(ПРИЛОЖЕНИЕ5) 
Интересные факты 
В начале века, после своего открытия, радий считался полезным и включался в состав многих продуктов и бытовых предметов: хлеб, шоколад, питьевая вода, зубная паста, пудры и кремы для лица, краска циферблатов наручных часов, средство для повышения тонуса и потенции. 
Репродукции продуктов, содержащих радий, выпускавшихся в начала 20-го века, на витрине в Музее Марии Кюри, Париж.

Радий (Ra) —по химическим свойствам близок к Са. Все изотопы этого металла радиоактивны. Биологическая роль связана с радиоактивностью, однако в природных условиях из-за низкого содержания (до 2 пг/сутки) она близка к нулю.

Заключение

Можно прийти к выводу,что все щёлочноземельные металлы имеются (в разных количествах) в природе. Ввиду своей высокой химической активности все они в свободном состоянии не встречаются. Самым распространённым щёлочноземельным металлом является кальций, количество которого равно 3,38 % (от массы земной коры). Немногим ему уступает магний, количество которого равно 2,35 % (от массы земной коры). Распространены в природе также барий и стронций, которых соответственно 0,05 и 0,034 % от массы земной коры. Бериллий является редким элементом, количество которого составляет 6·10?4% от массы земной коры. Что касается радия, который радиоактивен, то это самый редкий из всех щёлочноземельных металлов, то он в небольшом количестве всегда содержится в урановых рудах. В частности, он может быть выделен оттуда химическим путём.Гигантский резервуар кальция, содержащийся здесь, находится в состоянии динамического равновесия с кальцием в кровеносной системе и служит в качестве буфера для поддержания стабильного уровня его циркуляции. Оставшийся 1% играет важнейшую роль в свертывании крови, генерации и передаче нервных импульсов, сокращении мышечных волокон, активации определенных ферментативных систем и выделении некоторых гормонов.

Основная биологическая роль соединений магния заключается в содержании в них магния, который выступает в роли помощника в более чем 300 известных ферментативных реакций, включенных в широкий спектр обменной активности организма: выработка энергии, обмен глюкозы, окисление жирных кислот и активация аминокислот. Магний участвует в построении белков организма передаче генетической информации в создании молекул ДНК и РНК и в образовании соединения, которое служит посредником при передаче сигнала клетке. Кроме того, магний участвует в передаче нервного сигнала, помогает адаптироваться к холоду, служит структурным компонентом костей и зубной эмали, а также принимает участие в мышечном расслаблении сосудов.     
Многим химикам известны крылатые слова, сказанные в 40-х годах текущего столетия немецкими учеными Вальтером и Идой Ноддак что в каждом булыжнике на мостовой присутствуют все элементы Периодической системы. Вначале эти слова были встречены далеко не с единодушным одобрением. Однако, по мере того как разрабатывались все более точные методы аналитического определения химических элементов, ученые все больше убеждались в справедливости этих слов.

 

Если согласиться с тем, что в каждом булыжнике содержатся все элементы, то это должно быть справедливо и для живого организма. Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, находятся в тесном контакте с окружающей средой. Выявление биологической роли отдельных химических элементов в функционировании живых организмов (человека, животных, растений) ,а также природе и технике- важная и увлекательная зада

                     

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 
Некоторые физ. и хим. свойства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 

 

Таблица нормы потребления магния

Пол	Возраст	Суточная норма потребления магния[9], мг/день	Верхний допустимы предел, мг/день
Младенцы	от 0 до 6 месяцев	30	Не определен
Младенцы	от 7 до 12 месяцев	75	Не определен
Дети	от 1 до 3 лет	80	145
Дети	от 4 до 8 лет	130	240
Дети	от 9 до 13 лет	240	590
Девушки	от 14 до 18 лет	360	710
Юноши	от 14 до 18 лет	410	760
Мужчины	от 19 до 30 лет	400	750
Мужчины	31 год и старше	420	770
Женщины	от 19 до 30 лет	310	660
Женщины	31 год и старше	320	670
Беременные женщины	от 14 до 18 лет	400	750
Беременные женщины	от 19 до 30 лет	350	700
Беременные женщины	31 год и старше	360	710
Кормящие грудью женщины	от 14 до 18 лет	360	710
Кормящие грудью женщины	от 19 до 30 лет	310	660
Кормящие грудью женщины	31 год и старше	320	670

 

 

 

 

 

                                                              ПРИЛОЖЕНИЕ 3 

	Изотоп
Эманация радия	222Rn
Радий A	218Po
Радий B	214Pb
Радий C	214Bi
Радий C1	214Po
Радий C2	210Tl
Радий D	210Pb
Радий E	210Bi
Радий F	210Po

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

 

 

Все природные изотопы радия сведены в таблицу:

Изотоп	Историческое название	Семейство	Период полураспада	Тип распада	Дочерний изотоп (историческое название)
Радий-223	актиний Х (AcX)	ряд урана-235	11,435 дня	α	радон-219 (актинон, An)
Радий-224	торий Х (ThX)	ряд тория-232	3,66 дня	α	радон-220 (торон, Tn)
Радий-226	радий (Ra)	ряд урана-238	1602 года	α	радон-222 (радон, Rn)
Радий-228	мезоторий I (MsTh1)	ряд тория-232	5,75 года	β	актиний-228 (мезоторий II, MsTh2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 
Радиоактивные свойства некоторых изотопов радия[4]:

Массовое число	Период полураспада	Тип распада
213	2,74(6) мин.	α
219	10(3) мс	α
220	17,9(14) мс	α (99%)
221	28(2) с	α
222	38,0(5) с	α
223 (AcX)	11,43(5) дня	α
224 (ThX)	3,6319(23) дня	α
225	14,9(2) дня	β
226	1602(7) лет	α
227	42,2(5) мин.	β
228 (MsTh1)	5,75(3) года	β
230	93(2) мин.	β