（英語：Radon），是位于元素周期表的第六周期0族的稀有氣體元素，化學(xué)符號為Rn，原子序數(shù)為86，原子量為222.01758，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下是一種無色無味的惰性單原子稀有氣體，也是密度最大的一種氣體。氡易被壓縮成無色發(fā)磷光的液體，可溶于水，易溶于甲苯、煤油、二硫化碳等有機溶劑。氡還可以被活性炭、硅碳等吸附，加熱時解吸。氡及其同位素氡222、氡220對人類有致癌性，氡對大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)呈惰性，能與、氟化物反應(yīng)，與水、酚、甲苯等反應(yīng)生成配位化合物。氡可以通過鐳和鐳化合物放射產(chǎn)生或使用碳原子轟擊鉛、質(zhì)子轟擊原子等方式制得，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，可用于礦種尋找、地震預(yù)測、油氣勘探、食品和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等。
發(fā)現(xiàn)歷史
1899年，蒙特利爾麥吉爾大學(xué)的羅伯特·B·歐文斯（Robert B. Owens）和歐內(nèi)斯特·盧瑟福（Ernest Rutherford）在測量來自釷氧化物的輻射時，發(fā)現(xiàn)輻射量會發(fā)生波動變化。盧瑟福發(fā)現(xiàn)，釷的化合物會持續(xù)散發(fā)某種放射性氣體，這種氣體會在數(shù)小時內(nèi)保持放射性，將其稱為“Emanation”（散發(fā)物），后來又稱為“釷 Emanation”（釷射氣）。1899年晚些時候，居里夫婦在研究鐳的放射性時探測到了半衰期為3.8天的同位素222Rn，不過當(dāng)時他們并不確定鐳排放出的放射性物質(zhì)是不是一種氣體。
1900年，德國物理學(xué)家家弗里德里希·道恩（Friedrich Ernst Dorn）在研究鐳的放射性時發(fā)現(xiàn)一種具有放射性的氣體，將其稱為“鐳射氣”，即氡-222。
1901年，歐內(nèi)斯特·盧瑟福和布魯克斯（H.T.Brooks）證明鐳發(fā)出的是一種放射性氣體，不過他們把這一發(fā)現(xiàn)歸功于最早觀測到這一現(xiàn)象的居里夫婦。
1903年，安德烈-路易·德貝爾恩（André-Louis Debierne）在元素的實驗中觀測到了類似的散發(fā)物，即“錒 Emanation”（錒射氣）。
1903年，英國化學(xué)家威廉·拉姆齊（William Ramsay）和索迪（Soddy）合作，將鐳射氣和空氣一起充入放電管，密封使之放電，在光譜中發(fā)現(xiàn)了一種未知元素的光譜線，而后他發(fā)現(xiàn)釷射氣的光譜中也有同樣的光譜線。諾曼·拉姆齊意識到鐳射氣、釷射氣和錒射氣是同一種物質(zhì)，是一種全新的元素，他和索迪將這種新元素命名為“Niton”。
1910年，索迪等人發(fā)現(xiàn)了新元素的同位素，并且確認(rèn)了鐳射氣、釷射氣和錒射氣是同一種元素的不同同位素。
1923年國際化學(xué)會議上對該元素重新命名，因為在所有同位素中，鐳射氣最穩(wěn)定，故將這種新元素命名為“Radon”，中文音譯成氡。
來源與分布
自然界存在3個天然放射系（釷系、錒系、系），均有氡產(chǎn)生。鈾和釷在地殼中分布較廣，鈾釷衰變鏈中的氣態(tài)衰變子體氡會向水和空氣擴散，溶解在水中的鐳衰變會直接產(chǎn)生氡隨空氣和水向大氣中擴散。
氡在地殼中總重量約為115 t，巖石中的氡含量隨SiO?含量增高而增加，酸性巖石中氡含量最高。氡在土壤中的含量為8.3x10?11 g/(g土壤)，在水圈的含量為6x10?1? ml/L，海水中含量為為6x10?1? ml/L，在大氣中氡的濃度隨高度增加而降低，氡在3000 m高空濃度接近于0。
氡在日常生活中普遍存在，水中氡濃度一般為37 Bq/kg，使用水產(chǎn)生的室內(nèi)氡附加濃度約為3.7 Bq/立方米，另外還有天然氣（使用天然氣對室內(nèi)氡濃度的貢獻(xiàn)和水差不多）、建筑材料和裝修材料、地基土壤也是室內(nèi)氡的重要來源。
化學(xué)結(jié)構(gòu)
氡原子的電子組態(tài)為[Xe]4f1?5d1?6s26p?，核外電子均勻排布，最外圍電子數(shù)為8，不易得失電子，這導(dǎo)致氡的化學(xué)性質(zhì)不活潑。氡原子不能解離為電子，是典型的親氣元素，通常以氣體的形式存在。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
氡是一種無色無味的單原子稀有氣體，具有天然放射性，在暗處發(fā)磷光。氡的熔點為-71 ℃，沸點為-61.7 ℃，在0 ℃，101.325 kPa時的密度為9.73 g/cm3，易被壓縮成液體,液態(tài)的最初是無色的，會隨著衰變產(chǎn)物的產(chǎn)生而變渾濁并使容器的玻璃壁發(fā)出熒光，固態(tài)氡不透明并且可以發(fā)出明亮的淺藍(lán)色光。氡可溶于水，易溶于甲苯、煤油、二硫化碳等有機溶劑。氡還可以被活性炭、硅碳等吸附，加熱時解吸。
化學(xué)性質(zhì)
氡屬于稀有氣體，對大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)呈惰性。其電子排布會形成穩(wěn)定的低能排布，此時外層電子緊緊束縛在原子中。其第一電離能為1037 kJ/摩爾。但根據(jù)元素周期性，氡的電負(fù)性比同族元素——要低，所以化學(xué)活性會比氙高。早期研究發(fā)現(xiàn)，水合氡的穩(wěn)定程度與氯（Cl?）和二氧化硫（SO?）的水合物相當(dāng)，且明顯比硫化氫（H?S）的水合物高。
與氟反應(yīng)
氡能在一定溫度、壓力下與氟反應(yīng)：
與氟化物反應(yīng)
氡能在室溫下與液態(tài)三氟化溴反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下：
氡能在室溫下與液態(tài)三氟化氯或-195 ℃下與固態(tài)三氟化氯反應(yīng)：
生成絡(luò)合物
氡能與水、酚、甲苯、對氯苯酚等反應(yīng)生成絡(luò)合物。常溫下將足夠數(shù)量的氡通入水中，即可獲得分子式為Rn·H?O的水合物的晶體粉末。
同位素
氡(Rn)是一種天然存在的惰性放射性氣體，有27種同位素，即2??Rn一22?Rn，其中最重要的是222Rn、22?Rn和21?Rn。其中22?Rn是釷的最穩(wěn)定同位素232Th的自然衰變產(chǎn)物，通常稱為“thoron”。它會釋放α粒子，半衰期為55.6秒。21?Rn則是錒的最穩(wěn)定同位素22?Ac的產(chǎn)物，可稱“actinon”。它同樣釋放α粒子，半衰期為3.96秒。
22?Rn來源于釷衰變系列，第一個衰變核素是釷的232Th，其半衰期為140億年，也就是說地球自誕生到現(xiàn)在（46億年），232Th僅僅經(jīng)歷過了三分之一個半衰期，在這個衰變系列中生成的22?Rn，在空氣中含量僅為222Rn的3%，且22?Rn半衰期短僅為55.6秒，因此其重要性遠(yuǎn)不如222Rn，只有在釷含量高的地區(qū)才考慮22?Rn的實際危害。
21?Rn來自地殼中的另一個衰變系列——錒系，第一個衰變核素是鈾23?U，其半衰期為7億年，從地球誕生至今它經(jīng)過了6個多半衰期，所以地殼中23?U已經(jīng)很少了，僅為23?U含量的千分之七，且21?Rn的半衰期僅為3.96秒。
由于22?Rn和21?Rn的含量太少，半衰期又短，因此氡放射性污染主要研究對象是222Rn。222Rn來源于地殼中的鈾衰變系列，該系列第一個衰變核素是23?U，它的半衰期是45億年，即自地球誕生至今，23?U經(jīng)過了一個半衰期，經(jīng)過一系列衰變后生成22?Ra，其半衰期為1602年，它是222Rn的直接母體，222Rn的半衰期為3.82天，是整個衰變鏈衰變產(chǎn)物中唯一的氣態(tài)物質(zhì)。接下去的衰變，順序生成21?Po，21?Pb，21?Bi，21?Po，再衰變成21?Pb，其半衰期為22.3年，再經(jīng)過一系列的衰變最后衰變成穩(wěn)定的21?Pb。鈾系衰變鏈中的21?Po、21?Pb、21?Bi、21?Po稱為氡的短壽命衰變子體，簡稱氡子體。鈾系衰變鏈見圖3。
制備方法
任何一種含鐳或鐳化物的固體或液體均能放射出氡，通常用含1%的溴化鐳或氯化鐳的溴氫酸溶液或鹽酸溶液來提取氡，可以將原始溶液加熱至沸騰來促進射氣的釋放。每克鐳一天可產(chǎn)生30-50 cm3含氧和氫的爆炸性氣體以及0.48 cm3的氦，將混合氣體通入被抽真空的儀器，通過加熱的銅絲除去氧、氫，使用氫氧化鉀和磷酐去除酸和水蒸氣，最終剩下的氣體中含有氡、氦以及微量雜質(zhì)。將剩余氣體焊封于毛細(xì)管中待用。
氡的同位素可以通過加速α粒子、核和質(zhì)子轟擊釷原子獲得，或者使用加速過的碳原子轟擊鉛人工合成鐳，經(jīng)由鐳蛻變生成氡。上述兩種方法可制得21?Rn和2o?Rn，223Rn可以通過中子轟擊天然的氡獲得。
應(yīng)用領(lǐng)域
資源勘探
氡等放射性核素幾乎和水、空氣一樣無處不在，利用放射性核素與礦種的伴生關(guān)系，可以尋找非放射性礦種賦存的空間。如通過氡法能夠?qū)ふ医稹~鉛鋅、ree等。
測氡方法可以輔助油氣勘探，如用來探測已知油氣田的邊界和推斷油氣圈閉的含油氣性等。由于測氡方法難以用來進行垂向分層，因此，應(yīng)盡量避免在油層迭合連片的地區(qū)使用，以免導(dǎo)致錯誤的結(jié)果。
地質(zhì)領(lǐng)域
預(yù)測地震：氡氣、氦氣和鈾同位素比值法能夠比較準(zhǔn)確地預(yù)報中近期地震。地震前、震時、震后地下水的化學(xué)成分會發(fā)生顯著變化，如氡、氦、濃度的增大，其他如鈾、碳、氬的同位素成分同樣也會發(fā)生變化。
研究現(xiàn)代地球動力學(xué)運動：任何起源的現(xiàn)代地球動力過程都會引起氣體異常，而射氣（釷射氣-氡）測量可以發(fā)現(xiàn)這種異常。氡可用于繪制地球動力學(xué)帶、觀測滑坡、研究巖溶等。
研究地質(zhì)：地質(zhì)斷層上方的氡濃度較高，所以通過測量氡在土壤中的濃度，可以測繪學(xué)地表斷層地圖；氡的半衰期有3.8天，所以可在地底裂縫剛形成后不久被探測到。氡濃度的上升是新的地底裂縫形成的跡象。裂縫促進了地下水的流動，使氡得以釋放出來。
工業(yè)
222Rn、22oRn可用于研究固體物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)（固相轉(zhuǎn)化），如料位計、厚度計、密度計等。
食品業(yè)及醫(yī)學(xué)
由于氡的惰性性質(zhì)，氡可在啤酒保鮮中得到應(yīng)用。由于氡的放射性，可以用于治療亞性腫瘤；用于治療自身免疫性疾病；用于氡浴以治療某些關(guān)節(jié)病和末梢神經(jīng)系統(tǒng)的疾病等等。但后續(xù)由于氡的放射性對人產(chǎn)生的危害，氡在醫(yī)學(xué)上逐漸被其他藥品所替代。
其他應(yīng)用
同位素靜電消除：在紡織、印染、膠片、電子工業(yè)等部門的某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)中會產(chǎn)生靜電，靜電會影響正常生產(chǎn)，可以通過氡同位素產(chǎn)生的電荷粒子使空氣電離，與靜電發(fā)生“中和”。
離子感煙報警器：報警器的探測器由放射源和內(nèi)、外電離室組成，氡放射出的射線能對空氣產(chǎn)生電離作用，在內(nèi)、外電離室相聯(lián)的電路中產(chǎn)生隱恒的電離電源，煙霧進入外電離室并且濃度超過規(guī)定限度時，會使內(nèi)、外電離室的分壓發(fā)生變化，從而輸出信號報警。
制作中子源：具體做法是將鈹粉和氡密封于管中，氡衰變時放出的α粒子與鈹原子核進行（α，n）核反應(yīng)，產(chǎn)生中子，可用來研究放射性物質(zhì)。
氣體示蹤劑：氡作為氣體示蹤劑，可幫助研究氣體運動以及管道泄流。
安全事宜
健康危害
氡及其子體對人體健康的危害主要是通過電離和激發(fā)來破壞肌體的正常機能以致使人患病致癌。氡是導(dǎo)致人類肺癌的第二大“殺手”，是除吸煙以外引起肺癌的第二大因素，世界衛(wèi)生組織把它列為使人類致癌的19種物種之一。已有充分的研究證據(jù)表明，氡及衰變產(chǎn)物具有致癌性，主要會導(dǎo)致肺癌。氡在一定條件下可以誘發(fā)或激發(fā)多種疾病，包括胃癌、皮膚癌、脊髓性的白血病等。
暴露途徑
住房內(nèi)的氡
世界衛(wèi)生組織建議的住宅室內(nèi)空氣氡水平為100 Bq/立方米，情況特殊的國家也不應(yīng)超過300 Bq/m3。對大多數(shù)人而言，與氡最多的接觸發(fā)生在住房內(nèi)。住房內(nèi)的氡濃度取決于以下因素：
通過以下措施可以降低住房內(nèi)的氡濃度：
飲用水中的氡
迄今為止，流行病學(xué)研究尚未發(fā)現(xiàn)飲用含氡飲用水與胃癌風(fēng)險增加之間存在關(guān)聯(lián)。溶于飲用水的氡可釋放到室內(nèi)空氣中。通常，吸入的氡含量要高于飲水?dāng)z入的量。
世界衛(wèi)生組織《飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》（2011年發(fā)表）中建議水中氡的篩查水平應(yīng)以空氣中的國家參考水平和各國氡在住宅內(nèi)的分布規(guī)律為基礎(chǔ)。在預(yù)計飲用水含氡較高的情況下，需要測量氡濃度，如果確認(rèn)氡濃度過高，可以通過曝氣或使用不帶離子交換的顆粒活性炭吸附降低飲用水中的氡濃度。
礦井中的氡
礦井空氣中的氡主要來源有：礦巖壁析出、爆炸后爆下礦石析出、地下水析出、地面空氣中的氡隨風(fēng)進入。一些老礦區(qū)由于開采面積大、崩落區(qū)多，氡的主要來源可能是采空區(qū)中累積的氡。《煤礦安全規(guī)程》、《金屬非金屬地下礦山安全規(guī)程》（GBI6423-2006）規(guī)定井下作業(yè)地點空氣中氡最高允許濃度為3.7 kBq/立方米。
中毒救治
每年注意體檢，若發(fā)現(xiàn)肺部病變或經(jīng)常咳嗽、感冒、發(fā)熱，需要查明原因并對癥治療。發(fā)現(xiàn)肺癌及時化療或手術(shù)切除病變。
參考資料 >