氡-222
氡-222（222Rn、Rn-222，史稱鐳射氣或氡）是氡最穩定的同位素，半衰期約3.8天。它在原始放射性核素鈾-238的衰變鏈中是瞬態的，是鐳-226的直接衰變產物。氡-222於1899年首次發現，在幾年後被確認為一種化學元素。1957年，之前只用作同位素氡-222的名稱radon，變成了該元素的名稱。由於是氣態，且有高放射性，氡-222是肺癌的主要原因之一。
| 基本 | |
|---|---|
| 符號 | 222Rn |
| 名稱 | 氡-222、Rn-222、鐳射氣 |
| 原子序 | 86 |
| 中子數 | 136 |
| 核素數據 | |
| 豐度 | 痕量同位素 |
| 半衰期 | 3.8215 d[1] |
| 母同位素 | 226Ra (α) |
| 衰變產物 | 218Po |
| 原子量 | 222.0175763[2] u |
| 自旋 | 0 |
| 衰變模式 | |
| 衰變類型 | 衰變能量（MeV） |
| α衰變 | 5.5904[2] |
| 氡的同位素 完整核素表 | |
歷史 編輯
在1898年通過對放射性礦石的化學分析發現鐳之後，居里夫婦在1899年觀察到從鐳放出的一種新的放射性物質，它在幾天內都具有強放射性。[3]同時，歐內斯特·盧瑟福和Robert B. Owens在釷化合物中觀察到了類似（不過壽命較短）的放射物。[4]德國物理學家弗里德里希·道恩在1900年代初期廣泛研究了這些放射物，並將它們歸因於一種新的氣態元素氡。他研究了鈾衰變鏈中的衰變產物，其中氡-222被他稱之為鐳射氣（radium emanation）。[5]
在20世紀初期，氡元素有多種不同的名稱。化學家威廉·拉姆齊廣泛研究了氡元素的化學性質，建議將它命名為niton，而盧瑟福則建議命名為emanation。當時，radon這個名稱只用來代表222Rn，而actinon和thoron分別代表219Rn 和220Rn。[6]1957年，國際純化學和應用化學聯合會 (IUPAC)把radon這個名稱用來代表氡這個元素，而不是只有222Rn。這是根據有關同位素命名的約定的新規則完成的。[6]這個決定是有爭議的，因為它被認為過度歸功於道恩對氡-222的識別，而不是盧瑟福對氡-220的識別，而且radon這個名稱的歷史使用造成了人們對於討論的是氡元素還是同位素222Rn的混淆。[6]
衰變性質 編輯
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氡-222是在鈾衰變鏈中，鐳-226（半衰期1600年）的α衰變而成的。氡-222會α衰變成釙-218，半衰期3.82天，是所有氡同位素中半衰期最長的。[1]它的最終衰變產物是穩定的鉛-206。
理論上，222Rn可以雙β衰變成222Ra。取決於質量測量，222Rn通過單β衰變成222Fr也可能被允許。[7][a]人們已經搜索了這些衰變模式，這兩種衰變的部分半衰期為8年。如果222Rn真的β衰變，預測它的衰變能量非常低（24 ± 21 keV），部分半衰期的數量級在105年，也導致相對於α衰變的概率非常低。[7]
存在與危害 編輯
所有氡的同位素都是危險的，因為它們有放射性、以氣態存在、高度的化學惰性和衰變產物仍為放射性物質。氡-222尤其危險，因為它較長的半衰期允許它從土壤和岩石中滲透。在土壤和岩石中含有的鈾-238的衰變時，會產生出痕量的氡-222，進而集中在建築物和鈾礦中。作為對比，其它天然氡同位素的衰變速度太快（半衰期小於1分鐘），因此對輻射暴露沒有顯着貢獻。[8]在高濃度下，氣態的222Rn可能透過呼吸被吸入身體，並在呼氣前就已經衰變，導致它的衰變產物218Po和214Po積聚在肺部，然後放出高能α和γ輻射，損害細胞。長期接觸222Rn 及其衰變產物最終會誘發肺癌。[8]或者，氡可能通過受污染的飲用水或通過飲食攝入的鐳在體內的衰變而進入人體[9]，使氡的擴散成為鐳的最大危險之一。[10]因此，222Rn是一種致癌物：事實上，它是繼吸煙之後美國肺癌的第二大誘因，[9]每年有超過20000人死於氡誘發的肺癌。[8][11]
參見 編輯
註釋 編輯
參考資料 編輯
- ^ 1.0 1.1 1.2 Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S. The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties (PDF). Chinese Physics C. 2017, 41 (3): 030001. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
- ^ 2.0 2.1 Wang, M.; Audi, G.; Kondev, F. G.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Xu, X. The AME2016 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (PDF). Chinese Physics C. 2017, 41 (3): 030003–1—030003–442. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030003.
- ^ Fry, C.; Thoennessen, M. Discovery of the astatine, radon, francium, and radium isotopes. Atomic Data and Nuclear Data Tables. 2013, 99 (5): 497–519. Bibcode:2013ADNDT..99..497F. arXiv:1205.5841
. doi:10.1016/j.adt.2012.05.003.
- ^ Thoennessen, M. The Discovery of Isotopes: A Complete Compilation. Springer. 2016: 8. ISBN 978-3-319-31761-8. LCCN 2016935977. doi:10.1007/978-3-319-31763-2.
- ^ George, A.C. World History of Radon Research and Measurement from the Early 1900s to Today (PDF). AIP Conference Proceedings. 2008, 1034 (1): 20–36 [2021-08-26]. Bibcode:2008AIPC.1034...20G. CiteSeerX 10.1.1.618.9328 . doi:10.1063/1.2991210. （原始內容 (PDF)存檔於2016-08-24）.
- ^ 6.0 6.1 6.2 Thornton, B.F.; Burdette, S.C. Recalling radon's recognition. Nature Chemistry. 2013, 5 (9): 804. Bibcode:2013NatCh...5..804T. PMID 23965684. doi:10.1038/nchem.1731 .
- ^ 7.0 7.1 Belli, P.; Bernabei, R.; Cappella, C.; Caracciolo, V.; Cerulli, R.; Danevich, F.A.; Di Marco, A.; Incicchitti, A.; Poda, D.V.; Polischuk, O.G.; Tretyak, V.I. Investigation of rare nuclear decays with BaF2 crystal scintillator contaminated by radium. European Physical Journal A. 2014, 50 (9): 134–143. Bibcode:2014EPJA...50..134B. arXiv:1407.5844 . doi:10.1140/epja/i2014-14134-6.
- ^ 8.0 8.1 8.2 EPA assessment of risks from radon in homes (PDF) (報告). Office of Radiation and Indoor Air, United States Environmental Protection Agency. 2003 [2021-08-26]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-03-19）.
- ^ 9.0 9.1 EPA Facts about Radon (PDF) (報告). United States Environmental Protection Agency: 1–3. [22 February 2019]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-08-26）.
- ^ Radiation protection: Radium. United States Environmental Protection Agency. [22 February 2019]. （原始內容存檔於11 February 2015）.
- ^ Radon Fact Sheet: What it is, how it affects us, why it matters. Air Chek, Inc. [22 February 2019]. （原始內容存檔於2021-12-28）.
