Radium

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine Einstufung verfügbar H- und P-Sätze H: siehe oben P: siehe oben
Radioaktivität
Radioaktives Element

Radium (lateinisch radius ‚Strahl‘, wegen seiner Radioaktivität, wie auch Radon) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Ra und der Ordnungszahl 88. Im Periodensystem steht es in der 2. Hauptgruppe, bzw. der 2. IUPAC-Gruppe und zählt damit zu den Erdalkalimetallen.

Geschichte

Die selbstleuchtenden Punkte an den Zahlen und auf den Zeigern dieser Uhr enthalten Radium

Radium wurde am 21. Dezember 1898 in Frankreich von der polnischen Physikerin Marie Curie und ihrem Ehemann, dem französischen Physiker Pierre Curie, in der Pechblende aus dem böhmischen St. Joachimsthal entdeckt. Wegweisend war dabei der Befund, dass gereinigtes Uran (als Metallsalz) nur einen geringen Bruchteil der Radioaktivität des ursprünglichen Uranerzes aufwies. Stattdessen fand sich der größte Teil der Radioaktivität des Erzes in der Bariumsulfat-Fällung wieder. Für das abgetrennte Element wurde dann die ausgeprägte Strahlungseigenschaft zur Namensgebung herangezogen.

Gefährlichkeit von Radium für Menschen

Radiumhaltige Kosmetika (um 1925)

Radiumverbindungen galten zunächst als relativ harmlos oder gar gesundheitsfördernd und wurden in den Vereinigten Staaten und Europa als Medikament gegen eine Vielzahl von Leiden beworben (z. B. als Krebsmittel) oder als Zusatz in Produkten verarbeitet, die im Dunkeln leuchteten. Die Verarbeitung geschah ohne jegliche Schutzvorkehrungen. Noch bis Mitte der 1930er Jahre wurden Kosmetika und Genussmittel beworben, die Radium enthielten.

Nach der Gründung des Radiumbades Sankt Joachimsthal in Böhmen 1906 kam es unmittelbar vor dem Ersten Weltkrieg aufgrund einer vermuteten Heilwirkung von Radium zu einem Aufblühen der Radiumbäder in Deutschland. Während bereits vor dem Krieg Bad Kreuznach damit warb, stärkstes Radiumsolbad zu sein, waren es nach dem Krieg neben St. Joachimsthal, Oberschlema vor allem Bad Brambach. Letztere beiden Orte behaupteten von sich, stärkstes Radium- bzw. Radiummineralbad der Welt zu sein. Wobei zu beachten ist, dass in den Heilquellen vor allem Radon, Radium hingegen nur in geringen Spuren vorkam. Korrekterweise hätten sich diese Bäder „Radonbad“ nennen müssen.

In den 1920er Jahren erkannte man die gesundheitsschädliche Wirkung von Radium, als sehr viele der als Radium Girls bezeichneten Zifferblattmalerinnen in Orange (New Jersey) durch die radioaktive Strahlung der selbstleuchtenden Zifferblatt-Farbe Krebstumoren an Zunge und Lippen bekamen, weil sie mit dem Mund ihre Pinsel spitzten. Der New Yorker Zahnarzt Theodor Blum veröffentlichte 1924 einen Artikel über das Krankheitsbild des Radiumkiefers (engl. radium jaw). Er schrieb die Erkrankung zunächst der Giftigkeit des Phosphors zu. Harrison Martland, Pathologe in New Jersey, war es schließlich, der 1925 eine Studie begann, in deren Ergebnis die Ursache richtigerweise dem Radium zugeschrieben wurde.

Bis 1931 wurde mit Radium versetztes Wasser namens Radithor in kleinen Flaschen zum Trinken verkauft. Spätestens mit dem Tod des Stahlmagnaten Eben Byers im Jahre 1932, der von 1928 bis 1930 täglich zwei Flaschen Radithor zu sich nahm, stand unumstritten fest, dass Radium schwerste Gesundheitsschäden hervorrufen kann.

Vorkommen

Radium ist eines der seltensten natürlichen Elemente; sein Anteil an der Erdkruste beträgt etwa 7 · 10⁻¹² %. Es steht in einem natürlichen Zerfallsgleichgewicht mit Uran. Damit ist der Radiumgehalt des jeweiligen Gesteines proportional zu dessen Urangehalt (unter der Voraussetzung des Nicht-Stattfindens von Transportprozessen). Der massebezogene Faktor beträgt etwa 1/3.000.000 (ca. 0,3 g/t Schwermetall). Im radioaktiven Zerfall, dem es selbst unterliegt, ist es das Mutternuklid von Radon-222.

Eigenschaften

Als Metall ist es ein typisches Erdalkali-Element. Es ist weich und silberglänzend. Radium ist dem leichteren Gruppenhomologen Barium sehr ähnlich, jedoch noch unedler als dieses. Bei Kontakt mit Sauerstoff oxidiert es sehr rasch und reagiert heftig mit Wasser.

In wässriger Lösung liegt es stets positiv zweiwertig vor. Das zweiwertige Kation ist farblos. Wie Barium bildet es einige schwerlösliche Salze, so das Carbonat, Sulfat und Chromat. Andere Salze wie die Halogenide (das Fluorid ist nur mäßig löslich), Nitrat und Acetat sind leicht löslich. Die Salze geben der Bunsenflamme eine karminrote Färbung.

Isotope

Die Massenzahlen seiner Isotope reichen von 213 bis 230, ihre Halbwertszeiten liegen zwischen etwa 182 Nanosekunden für ²¹⁶Ra und 1602 Jahren für ²²⁶Ra. Da das Radium-Isotop ²²⁶Ra in wägbaren Mengen gewonnen werden kann, ist es möglich, seine chemischen Eigenschaften recht gut zu studieren.

Verwendung

Radium in der Radio-Onkologie

Die Anwendung von geschlossenen Radiumkapseln war eine frühe Form der Brachytherapie bei Krebserkrankungen, z.B. des Gebärmutterhalses. 2013 hat der Pharmahersteller Bayer HealthCare mit Radium-Ra-223-dichlorid (Xofigo) ein Radiopharmakon auf Basis von ²²³Ra zur intravenösen Anwendung bei bestimmten Formen des Prostatakrebses auf den Markt gebracht.

Radium im Physikunterricht

Zur Darstellung der Alphastrahlung sind Radiumpräparate im Handel, die unter Wahrung der Sicherheitsvorschriften in Nebelkammern eingesetzt werden können. Es stehen zwei Intensitäten (3,7 kBq und 60 kBq) zur Verfügung.

Umweltproblematik

Radium und Uranbergbau

Da Radium über das Zerfallsgleichgewicht an das Uran gekoppelt ist, begleitet es dieses zwangsläufig in seinen Erzen, und wird bei den bergbaulichen Aktivitäten mit umgewälzt (= aus dem geologischen Einschluss herausgelöst). Bei der Erzaufbereitung ist im Wesentlichen nur das Uran von Interesse (Yellowcake). Das Radium wird zum Bestandteil der Rückstandsfraktion und wird deponiert. Damit ist nicht im „verkauften“ Uran der größte Teil der Radioaktivität des ursprünglich geförderten Uranerzes enthalten, sondern in den Schlammdeponien der Erzaufbereitung.

Eine Beeinflussung der belebten Erdoberfläche („Umwelt“) ist gegeben einerseits über die vom Radium selbst ausgehende Strahlung (insbesondere Alphastrahlung), andererseits über seine Wirkung als Radonquelle. Auswirkungen dieser Art einzudämmen ist das Ziel von Sanierungsanstrengungen in Bergbaufolgelandschaften (Wismut).

Radium und stoffumwandelnde Industrien

Überall, wo große Mengen natürlicher heterogen zusammengesetzter Stoffgemische umgesetzt werden, wird über deren Spurengehalt von Uran und Radium auch „natürliche“ Radioaktivität mit verfrachtet. Dies trifft insbesondere für die Kohlen-Verfeuerung in Kraftwerken zu (Kohlelagerstätten als hydrogeologische Uran-Senken). Nicht zurückgehaltene Stäube verfrachten das Radium der Kohle anteilsweise in die Atmosphäre. Bei greifenden Rauchgasreinigungsmaßnahmen erscheint das Radium dann auch in den festen Rückständen, die zum Teil marktfähig sind.

Sicherheitshinweise

Einstufungen nach der Gefahrstoffverordnung liegen nicht vor, weil diese nur die chemische Gefährlichkeit umfassen und eine völlig untergeordnete Rolle gegenüber den auf der Radioaktivität beruhenden Gefahren spielen. Auch Letzteres gilt nur, wenn es sich um eine dafür relevante Stoffmenge handelt.

Basierend auf einem Artikel in Wikipedia.de