Niton

Niton
Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Radon, Rn, 86
Serie Edelgase
Gruppe, Periode, Block 18, 6, p
Aussehen farblos
CAS-Nummer 10043-92-2
Massenanteil an der Erdhülle 6 · 10-16 %
Atomar
Atommasse 222 u
Atomradius (berechnet) (120) pm
Kovalenter Radius 145 pm
Elektronenkonfiguration [Xe] 4f14 5d106s2 6p6
Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 18, 32, 18, 8
1. Ionisierungsenergie 1037 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand gasförmig
Kristallstruktur kubisch flächenzentriert
Dichte 9,73 kg · m−3 bei 273 K
Magnetismus diamagnetisch
Schmelzpunkt 202 K (-71 °C)
Siedepunkt 211,3 K (-61,8 °C)
Molares Volumen 22,4 · 10-3 m3/mol
Verdampfungswärme 16,4 kJ/mol
Schmelzwärme 2,89 kJ/mol
Spezifische Wärmekapazität 94 J/(kg · K)
Wärmeleitfähigkeit 0,00364 W/(m · K)
Chemisch
Oxidationszustände 0
Oxide (Basizität)
Normalpotential
Elektronegativität 2,1 (Durchschnitt [1][2], nicht bestimmt (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP
208Rn

{syn.}

 24,35 min α 6,260 204Po
ε 2,850 208At
209Rn

{syn.}

 28,5 min ε 3,930 209At
α 6,155 205Po
210Rn

{syn.}

 2,4 h α 6,159 206Po
ε 2,374 210At
211Rn

{syn.}

 14,6 h ε 2,892 211At
α 5,965 207Po
212Rn

{syn.}

 23,9 min α 6,385 208Po
··· ··· ··· ··· ··· ···
217Rn

{syn.}

 0,54 ms α 7,889 213Po
218Rn

spuren %

 0,35 ms α 7,263 214Po
219Rn

1 %

 3,96 s α 6,946 215Po
220Rn

9 %

 55,6 s α 6,405 216Po
221Rn

{syn.}

 25,0 min β− 221Fr
α 217Po
222Rn

90 %

 3,824 d α 5,590 218Po
223Rn

spuren %

 23,2 min β− 1,000 223Fr
224Rn

{syn.}

 107 min β− 224Fr
229Rn

{syn.}
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung [3]
keine Einstufung verfügbar
R- und S-Sätze R: siehe oben
S: siehe oben
weitere Sicherheitshinweise
Radioaktivität
Radioaktives Element

Radioaktives Element
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Radon (wie Radium von lat. radius „Strahl“, wegen seiner Radioaktivität) ist ein radioaktives chemisches Element. Sein Symbol ist Rn, seine Ordnungszahl ist 86. Im Periodensystem der Elemente findet man es in der Hauptgruppe der Edelgase.

Alle Isotope des Radon sind radioaktiv. Das stabilste Isotop ist 222Rn mit einer Halbwertzeit von 3,8 Tagen; es entsteht als Zerfallsprodukt aus Radium. Zwei andere natürliche Isotope tragen die historischen Namen Thoron (Tn) und Actinon. Daneben hat Radon noch zwei weitere natürliche Isotope, die aus verschiedenen Gründen praktisch in der Erdatmosphäre nicht vorkommen. Da sich die drei relativ häufigen Isotope von Radon in Häusern in schlecht belüfteten Räumen ansammeln können, stellen sie eine Gefahr für die Gesundheit dar. Radon hat am natürlichen Strahlungsaufkommen auf der Erdoberfläche den bei weitem größten Anteil (durchschnittliche effektive Dosis pro Person in Deutschland: etwa 1,1 mSv/Jahr), gefolgt von der direkten terrestrischen Strahlung mit ca. 0,4 mSv/Jahr, der direkten kosmischen Strahlung und den natürlicherweise in der Nahrung vorkommenden radioaktiven Stoffen mit je etwa 0,3 mSv/Jahr.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

Radon wurde 1900 von Friedrich Ernst Dorn entdeckt. Dorn nannte es Radium-Emanation („aus Radium herausgehendes“). 1908 isolierten William Ramsay und Robert Whytlaw-Gray eine ausreichende Menge des Gases, um seine Dichte zu bestimmen; sie nannten es Niton, nach dem lateinischen Wort nitens „leuchtend“. Seit 1923 ist die Bezeichnung Radon gebräuchlich.

Vorkommen

Im Mittel findet sich in der Erdatmosphäre ein Radonatom auf 1021 Moleküle in der Luft. Radon ist damit der seltenste Bestandteil der Luft. Die Quelle des Radons sind im Gestein und im Erdreich in Spuren vorhandenes Uran und Thorium, die langsam zerfallen. In deren Zerfallsreihen wird das Radon gebildet. Dieses diffundiert dann aus den obersten Bodenschichten in die Atmosphäre, ins Grundwasser, in Keller, Rohrleitungen, Höhlen und Bergwerke. Radon aus tiefergelegenen Erdschichten erreicht nicht die Oberfläche, da es bereits auf dem Weg dorthin zerfällt.

Radon kommt deswegen vermehrt in Gebieten mit hohem Uran- und Thoriumgehalt im Boden vor. Dies sind hauptsächlich die Mittelgebirge aus Granitgestein, in Deutschland vor allem der Schwarzwald, der Bayerische Wald, das Fichtelgebirge und das Erzgebirge, in Österreich das Granitbergland im Waldviertel und Mühlviertel. Hier finden sich vor allem saure und helle (leukokrate) Gesteine. Insgesamt kommt Radon in Süddeutschland in wesentlich höherer Konzentration vor als in Norddeutschland.

Manche Quellen besitzen einen bedeutenden Radonanteil, Bad Gastein mit den Gasteiner Heilstollen ist einer der bekanntesten Kurorte mit hohem Radonvorkommen. Ebenso auch Bad Steben, Meran, Sibyllenbad, Menzenschwand, Bad Schlema, Bad Kreuznach, Bad Zell und Ischia im Golf von Neapel, neben Capri.

Weitere Orte, an denen Radon in relativ hohen Konzentrationen vorkommt, sind neben Uranerz-, Flussspat- oder Bleibergwerken auch Laboratorien und Fabriken, in denen Uran, Radium oder Thorium gehandhabt werden.

Eigenschaften

Wie alle Edelgase ist Radon chemisch fast nicht reaktiv; nur mit Fluor reagiert es zu Radonfluorid. Unter Normalbedingungen ist Radongas farblos, geruchlos, geschmacklos; beim Abkühlen unter seinen Schmelzpunkt wird es leuchtend gelb bis orange. Als Füllung in Gasentladungsröhren erzeugt Radon rotes Licht.[4] Außerdem ist es mit 9,73 mg/cm³ das mit Abstand dichteste elementare Gas.

Wie sein leichteres gruppenhomologes Xenon ist Radon in der Lage, echte Verbindungen zu bilden. Es kann erwartet werden, dass diese stabiler und vielfältiger sind als beim Xenon. Das Studium der Radonchemie wird durch die hohe spezifische Aktivität des Radons sehr behindert, weil die energiereiche Strahlung zur Selbstzersetzung (Autoradiolyse) der Verbindungen führt. Eine Chemie mit wägbaren Mengen dieser Stoffe ist daher nicht möglich.

Als radioaktives Gas mit sehr hoher Dichte kann sich Radon in Gebäuden, besonders in Kellern und den unteren Stockwerken, in physiologisch bedeutenden Mengen ansammeln. Näheres dazu unter Radon in Häusern.

Verwendung

In der medizinischen Radonbalneologie soll Radon das menschliche Immunsystem stimulieren und dadurch Krankheiten lindern. Aus naturwissenschaftlicher Sicht ist die positive Wirkung des Radons nicht nachgewiesen. Das Radon gelangt durch die Inhalation hochaktiver radonhaltiger Luft oder in Wannenbädern durch die Haut in den menschlichen Organismus. Unter Aspekten des Strahlenschutzes ist die zusätzliche Strahlenexposition durch Radon zwar gering, jedoch nicht vernachlässigbar.

Das Umweltbundesamt sieht für die Radonbalneologie Kontraindikationen für die Anwendung bei Kindern und Jugendlichen sowie Schwangeren.[5]

In der Hydrologie kann der Radongehalt eines Gewässers Aufschluss über dessen Grundwasserversorgung geben. Regenwasser enthält fast kein Radon, Oberflächenwasser ist ebenfalls nahezu radonfrei, bzw. gibt das Radon schnell an die Atmosphäre ab. Grundwasser hingegen weist Radonkonzentrationen auf, die um Größenordnungen über denen von Oberflächenwässern liegen. Daher ist ein hoher Gehalt an Radon im Oberflächenwasser ein Anzeiger für den Einfluss von Grundwasser.

In mehreren Ländern stützt sich die Erdbebenvorhersage auch auf Radonmessungen. Leichte Erschütterungen des Erdreiches sorgen für eine schnellere Ausbreitung des in der Erde entstehenden Radongases als unter normalen Bedingungen. In unterirdischen Hohlräumen steigt dadurch die Radonkonzentration messbar an.[6]

Radonmessungen helfen bei der Suche nach Uranerz-Lagerstätten. Die Größe der Radonexhalation, also die Menge des aus dem Boden austretenden Radongases, hängt vom Radiumgehalt und der Porosität des Untergrundes ab. Während der Uranprospektion werden auf großen Gebieten einfache, passiv arbeitende Radonmessgeräte auf der Erdoberfläche oder dicht darunter ausgelegt. Überdurchschnittliche Messwerte weisen auf höhere Uran/Radium-Konzentrationen und Bodenporosität und damit auf eine mögliche Lagerstätte hin. Es gibt geologische Prozesse, die Uran und das daraus entstandene Radium voneinander trennen. Deshalb ist der Hinweis auf Uran nicht eindeutig.

Isotope

Es sind 34 Isotope und 4 Kernisomere des Radon bekannt. In den drei natürlichen Zerfallsketten kommen von ihnen nur die fünf Isotope 223Rn, 222Rn, 220Rn, 219Rn und 218Rn vor. Eines der natürlichen Isotope ist ein Betastrahler und vier sind Alphastrahler. Daneben entsteht in der künstlichen Neptunium-Reihe der Alphastrahler 217Rn.

  • Radon 223Rn entsteht in einer Seitenkette der Uran-Actinium-Reihe beim Zerfall des Radium 227Ra, das selbst nur mit einer Wahrscheinlichkeit von 0,000001 % aus Thorium 231Th entsteht. Es ist deshalb so selten, dass es fast nicht in der Erdatmosphäre vorkommt. Radon 223Rn zerfällt mit einer Halbwertszeit von 23,2 Minuten durch Betastrahlung in Francium 223Fr. Radiologisch ist es durch seine Seltenheit bedeutungslos.
  • Radon 222Rn ist das Zerfallsprodukt des Radiumisotops 226Ra in der Uran-Radium-Reihe. Es ist das stabilste Radonisotop und zerfällt unter Aussendung von Alphateilchen mit einer Halbwertszeit von 3,823 Tagen zu Polonium 218Po. Wenn Strahlenschützer von Radon ohne weitere Bezeichnung sprechen, meinen sie 222Rn. Allgemein angewendet (z. B. Radon-Messung), schließt der Begriff auch die kurzlebigen Zerfallsprodukte ein.
  • Radon 220Rn ist ein Zerfallsprodukt des Radium 224Ra in der Thorium-Reihe. Strahlenschützer bezeichnen es oft als Thoron. Seine Halbwertszeit beträgt 55,6 Sekunden; es zerfällt ebenfalls unter Aussendung von Alphateilchen zu Polonium 216Po.
  • Radon 219Rn ist ein Zerfallsprodukt des Radium 223Ra in der Uran-Actinium-Reihe und trägt auch die Bezeichnung Actinon. Seine Halbwertszeit beträgt 3,96 Sekunden; es zerfällt ebenfalls unter Aussendung von Alphateilchen zu Polonium 215Po. Radiologisch ist es praktisch bedeutungslos.
  • Radon 218Rn entsteht in einer Seitenkette der Uran-Radium-Reihe beim Zerfall des Astat 218At mit einer Wahrscheinlichkeit von 0,1 %, das Astat selbst entsteht nur mit einer Wahrscheinlichkeit von 0,02 % aus Polonium 218Po. Radon 218Rn zerfällt mit einer Halbwertszeit von nur 35 Millisekunden unter Aussendung von Alphateilchen in Polonium 214Po. Durch seine extrem kurze Halbwertszeit hat es praktisch keine Zeit um in die Erdatmosphäre zu kommen. Radiologisch ist es deshalb bedeutungslos.
  • Radon 217Rn entsteht in einer Seitenkette der Neptunium-Reihe beim Zerfall des Radium 221Ra, das Radium selbst entsteht nur mit einer Wahrscheinlichkeit von 0,1 % aus Francium 221Fr. Die restlichen 99,9 % des 221Fr zerfällt zu Astat 217At, das mit 0,01 % Wahrscheinlichkeit ebenfalls zu Radon 217Rn zerfällt. Das Radonisotop entsteht daher auf zwei Wegen in geringer Menge in der Neptunium-Reihe. Radon 217Rn zerfällt mit einer Halbwertszeit von nur 54 Millisekunden unter Aussendung von Alphateilchen in Polonium 213Po. Es kommt natürlich nicht vor.
  • Radon 229Rn ist das bisher schwerste bekannte Radonisotop. Es wurde 2008 im CERN-Isotopenlabor ISOLDE durch den Beschuß von Urankernen mit hochenergietischen Protonen erhalten.[7]

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. ↑ L. C. Allen, J. E. Huheey: The definition of electronegativity and the chemistry of the noble gases. In: Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 42, 1980, S. 1523–1524 (doi:10.1016/0022-1902(80)80132-1). 
  2. ↑ T. L. Meek: Electronegativities of the Noble Gases. In: Journal of chemical education. 72, Nr. 1, 1995, S. 17–18. 
  3. ↑ In Bezug auf ihre Gefährlichkeit wurde die Substanz von der EU noch nicht eingestuft, eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
  4. ↑ Klaus Hoffmann: Kann man Gold machen? Gauner, Gaukler und Gelehrte. Aus der Geschichte der chemischen Elemente. Urania-Verlag, Leipzig • Jena • Berlin 1979, keine ISBN, S. 67.
  5. ↑ A. Erzberger, E. Schwarz, T. Jung. Radonbalneologie. Umweltmedizinischer Informationsdienst 3/2000. Bundesamt für Strahlenschutz, Institut für Strahlenhygiene. S. 9.
  6. ↑ Deutschlandfunk, Forschung Aktuell: Das Orakel in den Abruzzen, 20. Januar 2009.
  7. ↑ D. Neidherr, G. Audi, D. Beck, K. Blaum, Ch. Böhm, M. Breitenfeldt, R. B. Cakirli, R. F. Casten, S. George, F. Herfurth, A. Herlert, A. Kellerbauer, M. Kowalska, D. Lunney, E. Minaya-Ramirez, S. Naimi, E. Noah, L. Penescu, M. Rosenbusch, S. Schwarz, L. Schweikhard, and T. Stora: Discovery of 229Rn and the Structure of the Heaviest Rn and Ra Isotopes from Penning-Trap Mass Measurements, in: Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 112501; doi:10.1103/PhysRevLett.102.112501.

Weblinks

Periodensystem der Elemente
H   He
Li Be   B C N O F Ne
Na Mg   Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc   Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga
As
Br Kr
Rb Sr Y   Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn
Te I Xe
Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi
Rn
Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo

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