Radyum (Ra)

Radyum, atom numarası 88 ve kimyasal sembolü Ra olan, periyodik tablonun toprak alkali metaller grubunda yer alan, parlak gümüşi renkte, yumuşak ve radyoaktif bir metal elementtir.

Sınıflandırma ve Temel Özellikler

Radyum, periyodik tablonun 7. periyodunun 2. grubunda (2A) bulunan bir toprak alkali metaldir. Elektron dizilimi [Rn]7s² olup en dış yörüngesinde iki valans elektronu bulundurur. Bu elektronları kolayca vererek bileşiklerinde +2 yüklü iyon (Ra²⁺) oluşturma eğilimindedir. Kimyasal olarak grubundaki diğer elementlere (kalsiyum, stronsiyum, baryum) benzerlik gösterir ancak onlardan çok daha radyoaktiftir. Oda sıcaklığında katı halde bulunur. Yüksek radyoaktivitesi, hem özelliklerinin incelenmesini zorlaştırır hem de kullanım alanlarını sınırlar.

Keşfi

Radyum, 1898 yılında bilim insanları Marie Curie ve Pierre Curie tarafından, Gustav Bémont'un da katkılarıyla Paris'te keşfedilmiştir. Curie'ler, uranyum cevherlerinin (özellikle uraninit veya pekblend) beklenenden daha fazla radyoaktivite yaydığını fark etmişler ve bu durumun uranyumdan başka, daha radyoaktif elementlerin varlığına işaret ettiğini düşünmüşlerdir.

Tonlarca uranyum cevherini işleyerek, kimyasal ayrıştırma yöntemleriyle önce polonyumu, ardından da çok küçük miktarlarda radyum tuzlarını (radyum klorür) izole etmeyi başarmışlardır. Metalik radyum ise ilk kez 1910 yılında Marie Curie ve André-Louis Debierne tarafından radyum klorürün cıva katot kullanılarak elektrolizi ve ardından cıvanın damıtılmasıyla elde edilmiştir.

Etimoloji

Radyum elementinin adı, keşfedildiği sırada gözlemlenen yoğun radyoaktif ışıma özelliğinden dolayı verilmiştir. Latince "ışın" anlamına gelen "radius" kelimesinden türetilmiştir. Bu isimlendirme, elementin kendiliğinden enerji ve parçacık yayma (radyoaktivite) kabiliyetini vurgular.

Fiziksel ve Kimyasal Özellikler

Radyumun elektron dizilimi [Rn]7s² şeklindedir. Yoğunluğu 5 g/cm³ olan radyumun erime noktası 696 °C, kaynama noktası ise bazı kaynaklarda 1140 °C olarak geçmekle birlikte, literatürde daha yaygın olarak 1500 °C kabul edilmektedir. Atom yarıçapı 2,83 Å olan bu elementin elektron ilgisi 9,65 kJ/mol, elektronegatifliği ise Pauling skalasına göre 0,9’dur. Parlak ve gümüşi beyaz renkte bir metal olan radyum, oda sıcaklığında katı halde bulunur.

Kimyasal olarak oldukça reaktif bir elementtir; hava ile temas ettiğinde yüzeyinde hızla oksitlenme meydana gelerek kararır. Su ve asitlerle şiddetli reaksiyona girerek hidrojen gazı açığa çıkarır. Baryumdan daha uçucu olduğu belirtilen radyum, radyoaktif bir element olup alfa, beta ve gama ışınları yayarak bozunur.

Doğada Bulunuşu ve Elde Edilmesi

Radyum, tüm uranyum madenlerinde eser miktarda bulunur çünkü uranyumun radyoaktif bozunma zincirinin bir ürünüdür. Uranyum zenginleştirme işlemi sırasında da yan ürün olarak elde edilebilir. Günümüzde ayrıca nükleer reaktörlerde kullanılıp tükenmiş yakıt çubuklarından da radyum elde edilmektedir. Demokratik Kongo Cumhuriyeti ve Kanada'daki uranyum madenleri radyum bakımından en zengin madenler arasında sayılır. Radyumun yıllık üretimi oldukça düşüktür, 100 gramdan az olduğu belirtilmiştir.

İzotopları

Radyumun bilinen birçok izotopu vardır ve hepsi radyoaktiftir. En kararlı ve en yaygın izotopu ²²⁶Ra'dır. Radyum-226 (²²⁶Ra), yarı ömrü yaklaşık 1600 yıldır. Alfa bozunması ile radon-222 gazına dönüşür. Tarihsel olarak birçok uygulamada kullanılan izotop budur.

Kullanım Alanları

Radyumun radyoaktif özelliğinden dolayı kullanım alanı sınırlıdır ve geçmişteki birçok kullanımı sağlık riskleri nedeniyle terk edilmiştir.

• Tıbbi Uygulamalar (Tarihsel ve Güncel):Geçmişte, alfa ve gama ışınları yaydığı için kanser tedavisinde (radyoterapi) radyasyon kaynağı olarak kullanılmıştır. Radyum, periyodik tabloda kalsiyumla aynı grupta yer aldığı için, kanserli kemik hücrelerini hedef almak amacıyla kullanılabilmektedir. Radyum atomlarının yaptığı alfa ışımasının kanserli hücrelerin yok edilmesine yardımcı olduğu düşünülmüştür. Günümüzde bazı kanser tedavilerinde, özellikle kemik metastazlarının tedavisinde, hedeflenmiş alfa tedavisi için radyum-223 (²²³Ra) gibi daha kısa ömürlü izotopları kullanılmaktadır.
• Işıldayan Boyalar (Tarihsel): Radyum tuzları, çinko sülfür gibi fosforesan maddelerle karıştırıldığında kendiliğinden ışıldayan (radyolüminesans) boyalar elde edilirdi. Bu boyalar saat kadranlarında, uçak göstergelerinde ve diğer cihazlarda karanlıkta görülebilirlik sağlamak amacıyla yaygın olarak kullanılmıştır. Ancak, bu boyaları uygulayan işçilerde görülen ciddi sağlık sorunları (radyasyon zehirlenmesi, kemik kanseri) nedeniyle bu kullanımı büyük ölçüde son bulmuştur.
• Nötron Kaynağı: Radyum, berilyum ile karıştırıldığında nötron kaynağı olarak kullanılabilir (alfa parçacıklarının berilyum çekirdekleriyle etkileşimi sonucu nötron salınır). Bu tür kaynaklar bazı endüstriyel ve araştırma uygulamalarında kullanılmıştır.
• Bilimsel Araştırma: Radyoaktivite ve nükleer fizik çalışmalarında kullanılmıştır.

Biyolojik Rolü ve Etkileri

Radyumun bilinen bir biyolojik rolü yoktur. Aksine, yüksek radyoaktivitesi nedeniyle canlı organizmalar için oldukça tehlikelidir ve zehirlidir. Kimyasal olarak kalsiyuma benzediği için, vücuda girdiğinde kemiklerde birikebilir. Kemik dokusunda biriken radyum, sürekli radyasyon yayarak kemik iliğine zarar verir, lösemiye ve diğer kemik kanserlerine yol açabilir. Radyumun yaydığı radon gazı da solunduğunda akciğer kanseri riskini artırır. Bu nedenle radyum ve bileşikleriyle çalışırken çok sıkı güvenlik önlemleri alınması ve radyasyondan korunma prosedürlerine uyulması önem taşır.