Els empèdocles moderns – Friedrich Ernst Dorn (1898) i l’element 86 (Rn) – radó (niloctihexi, Noh)

La radiació és la transmissió d’energia a través de l’espai o d’un medi material. Les teories ondulatòries o corpusculars de les radiacions constituïen una manera de superar el problema de “l’acció a una distància”, és a dir de la interacció no-local d’objectes separats en l’espai. La teoria electromagnètica de James Clerk Maxwell, exemplificada en “A Treatise on Electricity and Magnetism” (1873) oferia una perspectiva unificadora de diversos processos “d’acció a distància” a través de la radiació electromagnètica. Fora d’aquesta unificació quedaven els fenòmens ondulatoris mecànics, com les ones acústiques o les ones sísmiques, els quals alhora serviren de base per entendre les ones electromagnètiques. Una línia de recerca sobre els fenòmens elèctrics era la qüestió de la ionització de gasos que, a banda de possibles aplicacions pràctiques, podria elucidar la base material d’aquests fenòmens. En el 1857, Heinrich Geissler dissenyà un tub de vidre en l’interior del qual es podia ionitzar una mostra gasosa amb una descàrrega elèctrica, amb la conseqüent emissió de llum. Aquests tubs foren perfeccionats, com vam veure, per William Crookes, particularment a partir del 1875. En el 1876, Eugen Goldstein va denomina “Kathodenstrahlen”, als raigs que s’emetien en els tubs de Crookes i que seguien una trajectòria perpendicular al càtode: els raigs eren detectables per la fluorescència que desencadenaven en diversos materials. Wilhem Röntgen, el 8 de novembre del 1895, amb experiments amb tubs de Crookes detectà “una nova mena de raigs”, molt penetrants, amb els quals era possible realitzar imatges, per exemple, dels ossos d’una mà viva. Els anomenats “raigs Röntgen” foren objecte d’una recerca intensa. No pocs investigadors sobre la matèria d’adonaven que algunes de les observacions de Röntgen ja les havien fet ells. En el 1896, Henri Becquerel interpretà que els raigs Röntgen (o raigs X, pels qui insistien en la incògnita de la seva natura) podien ésser producte de materials fosforescents. Becquerel emprava plaques fotogràfiques, cobertes amb una cartolina negra, damunt de la qual col•locava sals fosforescents. De tots els materials que assajà, tan sols les sals d’urani deixaven una marca en la placa fotogràfica. La relació entre aquests “raigs Becquerel” i els “raigs Röntgen” fou investigada, entre d’altres, pels Curie. Els materials que emetien “raigs Becquerel” (compostos d’urani, però també de tori) reberen el nom de “materials radioactius” i quedà clar que es tractava d’una mena de “radiació intrínseca”, independent de la llum incident. S’inaugurava la ciència de la radioactivitat. Nosaltres, per la nostra banda, arribem al nombre 86 de la nostra sèrie.

Una de les autoradiografies d’Henri Becquerel. El nom de radiografia substitueix el de fotografia, en tant que encara que fa servir una placa fotogràfica, hom la manté tota l’estona a les fosques. La radiació que imprimeix la placa procedeix de dos monticles de sals d’urani, que són els que queden reflectits en la imatge (i d’ací el nom d’autoradiografia). En el segon monticle (el de sota) hom ha interposat una creu de Malta metàl•lica. El metall atura, si més no en part, els raigs Becquerel emesos per l’urani

Friedrich Ernst Dorn i la descoberta del radó

Friedrich Ernst Dorn va nàixer a Guttstadt (Ermland, Prússia Oriental) el 27 de juliol del 1848, fill del matrimoni format entre Johanna Wilhelmine Lottermoser i l’apotecari Adolf Hermann Dorn. En el 1857 anà a Königsberg per començar els estudis secundaris (Gymnasium), que completà en el 1865. Passà després a la Universitat de Königsberg, on seguí un currículum de matemàtiques, ciències naturals, filosofia i llengua francesa. Graduat en el 1869, superà el mateix any les oposicions a docent de Gymnasium. Va fer l’any de pràctiques al Gymnasium on ell mateix havia estudiat, i el 1871 passà a Berlín, com a professor ajudant (Hilfslehrer) del Königlichen Wilhemsgymnasium de Berlín. Compaginà aquesta posició amb una tesina de matemàtiques sobre la transformació de la integral el•líptica, que defensà reeixidament a Königsberg. El 1873, s’habilità com a professor de matemàtiques i física en la Universitat de Greifswald (Pomerània Occidental). En 1873, esdevingué professor extraordinari a la Universitat de Breslàvia (Silèsia). En el 1881 passà a l’Escola Tècnica Superior de Darmstadt (Hesse), com a professor ordinari. En el 1885 succeí Anton Oberbeck (1846-1900) en la plaça de professor de física experimental de la Universitat de Hälle. En el 1895 assumí la direcció de l’Institut de Física de la Universitat de Hälle.

Dorn s’interessà aviat per les recerques de Röntgen (1895) i Becquerel (1896) sobre nous tipus de radiacions. En el 1898 començà a estudiar les emissions gasoses radioactives de compostos d’urani, de tori i de radi. Aquests tres elements, juntament amb el poloni, eren els elements radioactius coneguts. Dorn sospitava d’un cinquè element, de caràcter gasós. Ernest Rutherford, en els seus estudis sobre el tori, havia trobat emissions radioactives que podien ésser explicades d’aquesta manera. En particular, calia explicar per què els compostos d’urani oferien una radiació constant, mentre que la d’òxid de tori “variava de la manera més capriciosa”. En el 1899, Pierre i Marie Curie havien remarcat que el gas emès pel radi era radioactiu, si més no, durant un mes. En el 1900, Dorn publicà un report (“Die von radioactiven Substanzen augesandte Emanation”) en la qual proposa ja l’existència d’un gas radioactiu o emanació radioactiva.

Ernest Rutherford

Ernest Rutherford (1900) proposà l’existència d’una substància radioactiva emesa per compostos de tori. Aquesta emanació ajudaria a explicar les observacions fetes per Robert B. Owens (1870-1940) sobre la radioactivitat del tori, bo i conservant la idea de la regularitat radioactiva dels diferents elements. Així doncs, a l’urani, el tori, el radi i el poloni, calia afegir aquesta nova substància radioactiva.

Rutherford simbolitzà “l’emanació del tori” com a “Th Em”. En conseqüència, “l’emanació del radi” descoberta pels Curie era simbolitzada “Ra Em”. En el 1899, André-Louis Debierne havia descrit l’actini (Ac), una substància radioactiva similar al rodi. En el 1903, el mateix Debierne comprovava que l’actini també generava una emanació, que fou simbolitzada com a “Ac Em”. Fritz Giesel, per la seva part, denominava “emani” a un altre element radioactiu i, també en 1903, descrigué una emanació gasosa de l’emani.

En el 1904, William Ramsay i J. Norman Collie estudiaren l’espectre de l’emanació de radi. Els resultats suggerien que es tractava d’un gas noble. Terminològicament, proposaven tres denominacions per a les “emanacions”: “exradio”, “exthorio” i “exactinio”. En el 1906, hom demostrà la identitat entre l’emani de Giesel i l’actini de Debierne i, en conseqüència de l’Ex Em i de l’Ex Ac.

Espectre de l’emanació de radi obtingut per Ernest Rutherford en el 1908

Aparell dissenyat en el 1909 per Robert Whytlaw Gray i William Ramsay per a l’aïllament de l’emanació del radi. En total hom podia aconseguir mostres de 0,1 mm3 (M).

En el 1910, Robert Whytlaw Gray i William Ramsay aconseguiren aïllar l’exradio. Efectivament es tractava d’un gas noble i, com havia suposat, Ernest Rutherford, del gas noble corresponent al sisè període. Gray i Ramsay determinaren la densitat d’aquest gas, de la qual es deduïa un pes molecular de 220. Era el més dens entre els gasos elementals coneguts. Proposaren la denominació de “niton” i el símbol “Nt”. El nom de nitó el van prendre del llatí “nitens”, participi present del verb “nitere” (brillar, lluir, resplendir), en referència a la radioluminiscència exhibida per aquest gas. En el 1912, la Comissió Internacional de Pesos Atòmics adoptà l’estimació de Gray i Ramsay, i empra precisament la denominació de nitó (Nt). El símbol Nt tancava doncs el període 6, com a element 86, si bé encara quedaven alguns espais buits per cobrir en aquest període (el 61, el 72, el 75 i el 85).

Ja en el 1913, trobem instal•lacions que, sota el nom de “radiotorium”, oferien exposicions medicinals a emanacions radioactives.

Friedrich Ernst Dorn continuà fent aportacions en el camp de la radioactivitat i en el dels cristalls líquids. Es va morir a Halle a 68 anys, el 16 de desembre del 1916.

La nomenclatura de nitó (Nt) no va acabar de prendre. Schmidt, en el 1918, utilitzava el nom de radó (radon) per a l’emanació del radi, i similarment toreó (thoreon) i actó (akton), per a les del tori i de l’actini. Perrin, en el 1919, parla de radeó, toreó i actineó. Adams, en el 1920, emprà radó, toró i actinó.

En el 1923, el Comitè Internacional per als Elements Químics i la Unió Internacional de Química Pura i Aplicada (IUPAC) aprovaren les denominacions i símbols de radó (Rn), toró (Tn) i actinó (An). S’entenia que els tres eren isòtops diferents del mateix element 86. El radó era l’isòtop 222, mentre que el toró era l’isòtop 220 i l’actinó el 219. El nom de nitó (Nt) caigué en desús. Més tard, segons el criteri d’un sol símbol per a cada element, hom fixà el símbol Rn i la denominació radó. Així el toró passà a ser, senzillament, el radó-220, i l’actinó el radó-219. Alhora, l’emanació de radi passava a ser coneguda com a radó-222. De totes formes, per evitar confusions, alguns autors s’estimaven més utilitzar el nom d’emanació i el símbol Em quan es referien a l’element general. Així, en 1965, A. V. Grosse encara parlava de l’element “emanació” per a l’element 86, alhora que el de “eka-emanació” per a l’element 118 (el gas noble hipotètic del setè període).

Entre els anys 1940 i 1950, el radó fou emprat com a font de raigs X en radiografia industrial. L’aparició de fonts més barates i menys emissores de radiació alfa va fer que aquesta aplicació caigués en desús.

En els anys 1950 hom documentà l’acumulació del radó en atmosferes tancades, explicable per la seva elevada densitat, que fa més difícil d’escampar-lo per ventilació. En mines, el radó contribueix a un contingut elevat de radioactivitat de l’aire (de fins a 1 MBq•m-3). Això explicaria la “mala metallorum” de la qual parla Paracels en el 1530. Agricola s’hi refereix també com a “Bergsucht”, i recomanava una bona ventilació en les mines per evitar-la. En el 1879, Herting i Hesse havien relacionat aquesta “Bergsucht” amb el càncer de pulmó, prevalent en mines com les de Scheneeberg (Alemanya). En les mines d’urani de Joachimsthal (Bohèmia), durant la Segona Guerra Mundial, es feren estudis sobre l’impacte dels nivells de radó en la salut dels miners.

Fields et al. (1962) prepararen el primer compost conegut de radó, el fluorur.

La missió Apollo 15, que visità la Lluna a final de juliol i començament d’agost del 1971, detectà mentre sobrevolava el cràter d’Aristarc, a uns 110 km damunt de la superfície, un augment dels nivells de partícules alfa, que fou atribuït a la presència de radó-222. En 1999, la Lunar Prospector resseguí realitzà un mapa de les emissions de partícules alfa de la superfície lunar.

En el 1971, tan sols després de dècades de reivindicacions, s’establiren en les mines d’urani dels Estats Units mesures per limitar l’impacte del radó en la salut dels miners.

A partir dels anys 1970, hom va fer estudis sobre la presència de radó en l’àmbit domèstic, les seves fonts, distribució, impacte sobre la salut i formes de prevenir-lo. En el 1984, en un control rutinari en una central nuclear de Pennsylvania, hom detectà en un operari, Stanley Watras, contaminació radioactiva, però la font no era pas a la central, sinó a la seva pròpia llar. J. M. Samet (1992) revisà l’impacte dels nivells de radó en ambients tancats en l’epidemiologia del càncer de pulmó.

Un kit comercial de radó, de 1988

Malgrat la mala premsa del radó, en les darreres dècades del segle XX tornaren a obrir-se instal•lacions que oferien exposicions a radó, com les “health mines” de Basin (Montana) i d’altres “radon spas” guanyaren popularitat.

El radó: isòtops i abundància

Com a massa atòmica estàndard del radó s’empra la de 222 uma, corresponent a 222Rn, l’isòtop més abundant i de més llarga semivida (4 dies). Un llistat dels isòtops coneguts fa:
– radó-195 (195Rn; 195,00544 uma). Nucli format per 86 protons i 109 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,006 s. Posseeix un estat metastable (195mRn) a 50 keV, que té una semivida de 0,006 s.
– radó-196 (196Rn; 196,002115 uma). Nucli format per 86 protons i 110 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,0047 s. Decau normalment a poloni-192 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, rarament, a àstat-196 (amb emissió d’un positró).
– radó-197 (197Rn; 197,00158 uma). Nucli format per 86 protons i 111 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,066 s. Decau normalment a poloni-193 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, rarament, a àstat-197 (amb emissió d’un positró). Posseeix un estat metastable (197mRn) a 200 keV, que té una semivida de 0,021 s, i que decau a poloni-193 o, rarament, a àstat-197.
– radó-198 (198Rn; 197,998679 uma). Nucli format per 86 protons i 112 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,065 s. Decau normalment (99%) a poloni-194 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, alternativament (1%), a àstat-198 (amb emissió d’un positró).
– radó-199 (199Rn; 198,99837 uma). Nucli format per 86 protons i 113 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,62 s. Decau majoritàriament (94%) a poloni-195 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, alternativament (6%), a àstat-199 (amb emissió d’un positró). Posseeix un estat metastable (199mRn) a 180 keV, que té una semivida de 0,32 s, i que decau a poloni-195 (97%) o a àstat-199 (3%).
– radó-200 (200Rn; 199,995699 uma). Nucli format per 86 protons i 114 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,96 s. Decau normalment (98%) a poloni-196 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, alternativament (2%), a àstat-200 (amb emissió d’un positró).
– radó-201 (201Rn; 200,99563 uma). Nucli format per 86 protons i 115 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 7 s. Decau majoritàriament (80%) a poloni-197 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, alternativament (20%), a àstat-201 (amb emissió d’un positró). Posseeix un estat metastable (201mRn) a 280 keV, que té una semivida de 3,8 s, i que decau a l’estat basal (<1%) o, directament, a poloni-197 (90%) o a àstat-201 (10%).
– radó-202 (202Rn; 201,993263 uma). Nucli format per 86 protons i 116 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 9,94 s. Decau majoritàriament (85%) a poloni-198 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, alternativament (15%), a àstat-202 (amb emissió d’un positró).
– radó-203 (203Rn; 202,993387 uma). Nucli format per 86 protons i 117 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 44,2 s. Decau majoritàriament (66%) a poloni-199 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, alternativament (34%), a àstat-203 (amb emissió d’un positró). Posseeix un estat metastable (203mRn) a 363 keV, que té una semivida de 26,7 s, i que decau bé a poloni-199 (80%) o a àstat-203 (20%).
– radó-204 (204Rn; 203,991429 uma). Nucli format per 86 protons i 118 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 70,2 s. Decau majoritàriament (77%) a àstat-205 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (23%), a poloni-201 (amb emissió d’un nucli d’heli-4).
– radó-205 (205Rn; 204,99172 uma). Nucli format per 86 protons i 119 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 170 s. Decau majoritàriament (77%) a àstat-205 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (23%), a poloni-201 (amb emissió d’un nucli d’heli-4).
– radó-206 (206Rn; 205,990214 uma). Nucli format per 86 protons i 120 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 340 s (6 minuts). Decau bé a poloni-202 (62%; amb emissió d’un nucli d’heli-4) o bé a àstat-206 (38%; amb emissió d’un positró).
– radó-207 (207Rn; 206,990734 uma). Nucli format per 86 protons i 121 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 555 s (9 minuts). Decau majoritàriament (79%) a àstat-207 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (21%), a poloni-203 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Posseeix un estat metastable (207mRn) a 899,0 keV, que té una semivida de 1,81•10-4 s.
– radó-208 (208Rn; 207,989642 uma). Nucli format per 86 protons i 122 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1461 s (24 minuts). Decau bé a poloni-204 (62%; amb emissió d’un nucli d’heli-4) o bé a àstat-208 (38%; amb emissió d’un positró).
– radó-209 (209Rn; 208,990415 uma). Nucli format per 86 protons i 123 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1710 s (29 minuts). Decau majoritàriament (83%) a àstat-209 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (17%), a poloni-205 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Posseeix dos estats metastables, un a 1173,98 keV (209m1Rn; que té una semivida de 1,34•10-5 s) i un altre a 3636,78 keV (209m2Rn; que té una semivida de 3•10-6 s).
– radó-210 (210Rn; 209,989696 uma). Nucli format per 86 protons i 124 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 8600 s (2 hores). Decau normalment (96%) a poloni-206 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, alternativament (4%), a àstat-210 (amb emissió d’un positró). Posseeix tres estats metastables, un a 1690 keV (210m1Rn; que té una semivida de 6,44•10-7 s), a 3837 keV (210m2Rn; que té una semivida de 1,06•10-6 s) i a 6493 keV (210m3Rn; que té una semivida de 1,04•10-6 s).
– radó-211 (211Rn; 210,990601 uma). Nucli format per 86 protons i 125 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 5,26•104 s (15 hores). Decau majoritàriament (72,6%) a poloni-207 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, alternativament (27,4%), a àstat-211 (amb emissió d’un positró).
– radó-212 (212Rn; 211,990704 uma). Nucli format per 86 protons i 126 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1434 s (24 minuts). Decau normalment a poloni-208 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, rarament, a poloni-212 (amb emissió de dos positrons).
– radó-213 (213Rn; 212,993883 uma). Nucli format per 86 protons i 127 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,0195 s. Decau a poloni-209, amb emissió d’un nucli d’heli-4.
– radó-214 (214Rn; 213m,995363 uma). Nucli format per 86 protons i 128 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 2,7•10-7 s. Decau normalment a poloni-210 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, rarament, a poloni-214 (amb emissió de dos positrons). Posseeix un estat metastable (214mRn) a 4595,4 keV, que té una semivida de 2,45•10-7 s.
– radó-215 (215Rn; 214,998745 uma). Nucli format per 86 protons i 129 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 2,3•10-6 s. Decau a poloni-211 (amb emissió d’un nucli d’heli-4).
– radó-216 (216Rn; 216,000274 uma). Nucli format per 86 protons i 130 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 4,5•10-5 s. Decau a poloni-212, amb emissió d’un nucli d’heli-4.
– radó-217 (217Rn; 217,003928 uma). Nucli format per 86 protons i 131 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 5,4•10-4 s. Decau a poloni-213, amb emissió d’un nucli d’heli-4. És un dels productes intermedis de la desintegració del neptuni-237.
– radó-218 (218Rn; 218,0056013 uma). Nucli format per 86 protons i 132 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,035 s. Decau a poloni-214, amb emissió d’un nucli d’heli-4. És present a la natura en forma de traça, com a producte intermedi de la desintegració d’urani-238 i isòtop fill de l’àstat-218.
– radó-219 (219Rn; 219,0094802 uma). Nucli format per 86 protons i 133 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 3,96 s. Decau a poloni-215, amb emissió d’un nucli d’heli-4. És present a la natura en forma de traça, com a producte intermedi de la desintegració d’urani-235 i isòtop fill del radi-223. Fou descobert originàriament com a emanació de l’actini i rep també el nom d’actinó.
– radó-220 (220Rn; 220,0113940 uma). Nucli format per 86 protons i 134 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 55,6 s. Decau normalment a poloni-216 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, rarament, a radi-220 (amb emissió de dos electrons). És present a la natura en forma de traça, com a producte intermedi de la desintegració de tori-232 i isòtop fill del radi-224. Fou descobert originàriament com a emanació del tori i rep també el nom de toró.
– radó-221 (221Rn; 221,015537 uma). Nucli format per 86 protons i 135 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1540 s (26 minuts). Decau majoritàriament (78%) a franci-221 (amb emissió d’un electró) o, alternativament (22%), a poloni-217 (amb emissió d’un nucli d’heli-4).
– radó-222 (222Rn; 222,017577 uma). Nucli format per 86 protons i 136 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 3,3035•105 s (4 dies). Decau a poloni-218, amb emissió d’un nucli d’heli-4. És present a la natura en forma de traça, com a producte intermedi de la desintegració d’urani-238. És el radó per antonomàsia, en tant que emanació del radi (és isòtop fill del radi-226).
– radó-223 (223Rn; 223,02179 uma). Nucli format per 86 protons i 137 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1460 s (24 minuts). Decau a franci-223, amb emissió d’un electró.
– radó-224 (224Rn; 224,02409 uma). Nucli format per 86 protons i 138 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 6420 s (107 minuts). Decau a franci-224, amb emissió d’un electró.
– radó-225 (225Rn; 225,02844 uma). Nucli format per 86 protons i 139 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 280 s (5 minuts). Decau a franci-225, amb emissió d’un electró.
– radó-226 (226Rn; 226,03089 uma). Nucli format per 86 protons i 140 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 440 s (7 minuts). Decau a franci-226, amb emissió d’un electró.
– radó-227 (227Rn; 227,03541 uma). Nucli format per 86 protons i 141 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 20,8 s. Decau franci-227, amb emissió d’un electró.
– radó-228 (228Rn; 228,03799 uma). Nucli format per 86 protons i 142 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 65 s. Decau a franci-228, amb emissió d’un electró.
– radó-229 (229Rn; 229,0426536 uma). Nucli format per 86 protons i 143 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 12 s.

L’atom neutre de radó conté 86 electrons, amb una configuració basal d’escorça de 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6. D’aquesta manera, és l’element del període 6 del grup 18 (els gasos nobles), dins del bloc p. És comptat entre els elements naturals radioactius. L’estat d’oxidació habitual és 0, per bé que també el podem trobar amb +2 i +6. El radi de Van der Waals és de 2,20•10-10 m.

Espectre visible del radó

En condicions estàndards de pressió i de temperatura, el radó es presenta com un gas monoatòmic incolor, inodor i insípid. En tubs de descàrrega, pot lluir ocasionalment de color verd o vermell. La densitat en condicions estàndards és de 9,73 kg•m-3.

En condicions estàndards de pressió, el radó liqua a 211,5 K. En el punt de fusió, el radó líquid té una densitat de 4400 kg•m-3.

En condicions estàndards de pressió, el radó solidifica a 202 K. El radó sòlid segueix una estructura cúbica centrada en les cares. Emet una brillant radioluminiscència, primer groga i, a temperatures més baixes, taronja-vermella.

El gas radó és poc soluble en aigua, però ho és més que els altres gasos nobles. Com els altres gasos nobles, és més soluble en líquids orgànics.

Energia de primera ionització de cada element. El radó forma un pic entre els elements del sisè període, si bé inferior al dels gasos nobles precedents, i no gaire superior al del mercuri

Encara que no tant com els altres gasos nobles, el radó és generalment inert (amb una energia primera d’ionització de 1037 KJ/mol). Entre els compostos de radó podem citar:
– fluorurs: RnF2 (sòlid volàtil), RnF4, RnF6.
– òxids: RnO3.

L’abundància atòmica del radó en l’univers és condicionada pels processos nucleogènics en supernoves, per les semivides dels seus isòtops i, molt particularment, per les rutes de desintegració d’urani i de tori.

Ruta de desintegració de l’urani-238 (sèries 4n+2)

La presència del radó en la Terra és radiogènica, derivada de la desintegració d’isòtops d’urani, tori i, en menor grau, neptuni. La taxa de producció de 222Rn i 220Rn són similars, però com que la semivida del 222Rn és aquest l’isòtop més abundant en els ambients terrestres. El 222Rn resulta directament de la desintegració de 226Ra i, és per tant, funció de la distribució en l’escorça d’aquest isòtop.

En els oceans, la concentració típica de radó és de 0,6 fg•m-3. En aigües continentals, segons el context geològic, podem trobar fonts que emeten radó degut a la seva riquesa en radi. Hom parla d’aigua mineral “radònica” per a concentracions superiors a 75 kBq•m-3. L’aigua de Lurisa (Piemont) arriba a nivells de 4000 kBq”m-3.

Nivells de radioactivitat en l’aire (Bq/m3) segons la distància a una mina d’urani. La línia gruixuda mostra un model estàndard, i la línia fina mesures fetes en una mina del nord de Saskatchewan, amb mínims i màxims. Els nivells es corresponen a la concentració en l’aire de radó-222

Com a element atmòfil que és, les majors concentracions de radó tenen lloc en l’atmosfera. El radó és un gas dens, amb un pes específic vuit vegades superior al de l’aire. Això i el seu caràcter astàtic, condicionen una distribució heterogènia. La concentració atmosfèrica mitjana és de l’ordre de 6•10-20, és a dir un 150 àtoms de 222Rn per cm3. El contingut total en cada moment de radó en l’atmosfera és de l’ordre d’unes desenes de grams.

Valors de deposició mensual de plom-210, mesurat en Bq•m-2, en una localitat del Japó. Aquests valors i les seves oscil•lacions depenen en bona mesura de les oscil•lacions interanuals en la concentració atmosfèrica de radó, encara que també hi influeixen factors meteorològics

El radó atmosfèric procedeix fonamentalment de les capes més superficials (-2, de la qual el 226Ra genera 222Rn amb una taxa global anual de 90 TBq. La concentració de 226Ra és molt variable, i és força superior en minerals d’urani, roques de fosfats, pissarres, granits, gneis, esquists, etc., i encara notable en pedres calcàries. Així, els valors atmosfèrics en superfícies continentals (1-100 Bq•m-3) són superiors als valors atmosfèrics de la superfície oceànica (0,1 Bq•m-3). És en atmosferes semitancades (coves, mines, però també habitatges) on pot pujar més (20-2000 Bq•m-3).

L’exposició típica en l’aire domèstic és de 100 Bq•m-3. El radó-222 hi entra a través del sòl, encara que també cal considerar l’aportació de l’aigua corrent. Esquerdes en els fonaments poden afavorir aquestes entrades.

La presència de radó en algunes bosses de petroli i gas natural ha de ser tinguda en compte en l’explotació d’aquests recursos, ja que els seus isòtops fills poden deposar-se en oleoductes i tornar-los radioactius.

El radó no és bioelement per a cap organisme. És present a la biosfera de manera passiva. L’ús de fertilitzants d’origen mineral poden suposar una aportació de 222Rn a cultius, que trobarem finalment en forma de la seva progènie. Aquesta és la raó dels nivells de poloni-210 que hom detecta en les plantes de tabac i en els seus derivats.

A nivell industrial, el radó apareix com a subproducte del processament de minerals uranífers. Quan aquests minerals són transferits a solucions de l’1% d’HCl o HBr, s’extreu una barreja de gasos, que es purificada sota coure a 990 K (per eliminar H2 i O2) i a través de KOH i P2O5 (que absorbeixen àcid). El radó és condensat amb nitrogen líquid i finalment purificat per sublimació. El preu d’un mil•lilitre de solució de radi (15 μg de 222Rn) és de l’ordre de 6.000 $, utilitzada especialment per a la calibració d’instruments de mesura de radó. També es pot aconseguir radó a partir de solucions de radi-226, que en genera amb una taxa diària de 1 mm3/gram de radi, equivalent a 50 Bq.

Hom ha pensat en l’ús de 222Rn en preparats antitumorals, per exemple en complexos radó-ful•lerè, que s’associessin a substàncies (p.ex. anticossos) que permetessin l’alliberament de radó contra cèl•lules cancerígenes.

El radó és utilitzat com a gas traçador en protocols de ciències de l’atmosfera i en hidrologia. La presència de radó en corrents d’aigua és indicativa de l’alimentació d’aquests corrents amb aigües subterrànies. La concentració de radó en el sòl pot ajudar a la identificació de falles subterrànies i en la recerca de gradients geotèrmics. Alguns vulcanòlegs s’han interessat en la detecció de radó com a instrument en la predicció a curt termini de terratrèmols.

L’impacte del radó en la salut humana

Ja vam veure en parlar del poloni, com els seus isòtops (particularment, 214Po i 218Po), explicaven els efectes deleteris en la salut del radó-222. Hom considera que els nivells de radó són una de les causes principals no-tabàquiques del càncer de pulmó. Menys clars són els lligams entre el radó i altres tipus de càncer, com la leucèmia limfocítica crònica. El radó-222 és classificat com a carcinogènic en humans, per bé que és la seva progènie la responsable d’aquest efecte. La progènia del 222Rn la formen 218Po, 214Pb, 214Bi, 214Po, 210Pb, 210Bi i 210Po, amb 206Pb com a producte final estable. La progènie del radó-222 s’acumula en la pols. El 210Pb i 210Po són els productes de més llarga semivida, i poden perdurar durant dècades, fins i tot després d’haver cessat l’aportació de radó.

Les concentracions de radó solen expressar-se en Bq•m-3. Un becquerel es defineix com l’activitat d’una quantitat de material radioactiu en la qual es desintegra un nucli per segon, de manera que el becquerel, com l’hertz, és reduïble a s-1. 1 Bq•m-3 és per exemple el nivell atmosfèric de radó en els litorals oceànics. La concentració mitjana en l’aire continental obert de 39 Bq•m-3, mentre que en l’àmbit domèstic és de 100 Bq•m-3. Com a nivell d’actuació, la majoria de països xifren valors entre 200 i 400 Bq•m-3. Els nivells màxims permesos en mines d’urani se situen en 1200 Bq•m-3. En mines d’urani sense ventilació hom ha arribar a mesura 1 MBq•m-3. Una atmosfera pura de radó (100%) en condicions estàndards de pressió i temperatura equivaldria a 5,54•1019 Bq•m-3.

El context geològic juga un paper rellevant en els novells domèstics de radó. Les formacions granítiques, i els sòls que en deriven, són la causa de les elevades concentracions de radó en Iowa. Per fer-hi front, a Iowa City s’han aprovat requeriments específics per a la construcció de nous habitatges, que minimitzin l’entrada de radó procedent del sòl.

Una cèl•lula de Lucas casolana. La cèl•lula de Lucas inclou una entrada per a la mostra d’aire, que es fa passar per un filtre. L’interior de la cambra es revesteix amb sulfur de zinc activat amb argent (ZnS(Ag)), que en contacte amb nuclis d’heli-4 (partícules alfa) emet luminiscència, que és recollida per un fotomultiplicador que enviarà els senyals a un comptador.

Als Estats Units, l’EPA recomana que tots els habitatges passin tests de radó, molt sovint fets per inspectors d’habitatge. Poden emprar-se comptadors de escintil•lació com la cèl•lula de Lucas. Més que la complicació tècnica dels tests, cal tindre present la dificultat de prendre mostres representatives de l’habitatge, ja que les concentracions de radó poden variar força en l’espai i el temps.

Hom calcula que als Estats Units, són 21.000 les morts anuals per càncer de pulmó induïts per radó. N’hi hauria prou amb 150 Bq•m-3 per augmentar en un 50% el risc de desenvolupar càncer de pulmó. Sembla que existeix un efecte sinèrgic pel que fa al càncer de pulmó entre els nivells domèstics de radó i el tabaquisme.

Les mesures de mitigació del radó són diverses:
– identificar i bloquejar les fonts d’entrada.
– millorar la ventilació de l’edifici, incloent-hi la ventilació del subsòl.
– instal•lar un sistema de succió de radó en els soterranis, que disminueix el flux cap a dormitoris i sales d’estar.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: