Radon

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
AstatiiniRadonFrankium
Xe

Rn

Uuo  
 
 
Rn-TableImage.png
Yleistä
Nimi Radon
Tunnus Rn
Järjestysluku 86
Luokka Epämetalli
Lohko p
Ryhmä 18, jalokaasu
Jakso 6
Tiheys 0,00973[1]×103 kg/m3
Väri väritön
Löytövuosi, löytäjä 1900, Friedrich Ernst Dorn
Atomiominaisuudet
Atomipaino (226) amu
Atomisäde, mitattu (laskennallinen) - (120)[2] pm
Kovalenttisäde 145[2] pm
Orbitaalirakenne [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p6
Elektroneja elektronikuorilla 2, 8, 18, 32, 18, 8
Hapetusluvut 0
Kiderakenne pintakeskeinen kuutiollinen
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto kaasu
Sulamispiste 202,15[3] K (−71,15 °C)
Kiehumispiste 211,35[3] K (−61,85 °C)
Moolitilavuus 50,50[1]×10−6 m3/mol
Höyrystymislämpö 16,40[1] kJ/mol
Sulamislämpö 2,890[1] kJ/mol
Muuta
Elektronegatiivisuus 2,06[4] (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti 0,094 kJ/kg K
Lämmönjohtavuus (300 K) 0,00361[1] W/(m×K)
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa
Radon-222:n sijainti uraanin hajoamissarjassa.

Radon (lat. radon) on hajuton, mauton ja väritön radioaktiivinen jalokaasu. Jalokaasulle tyypillisesti radon ei muodosta normaaleissa olosuhteissa yhdisteitä. Radon syntyy maankuoressa uraanin ja toriumin hajoamistuotteena. Radonin pysyvimmän isotoopin 222Rn puoliintumisaika on 3,8 päivää. Radon aiheuttaa terveyshaittoja rakennuksissa. Suomessa suurimmat radonpitoisuudet löytyvät tyypillisesti Etelä-Suomesta ja Pirkanmaalla harju- ja salpausselkämuodostelmilla sekä Kaakkois-Suomesta.[5][6][7] Kohteen radonpitoisuus on aina yksilöllinen ja se selviää ainoastaan mittaamalla. Radonhaittaa esiintyy kaikkialla Suomessa

Radon on luokiteltu karsinogeeniksi ja on tupakoinnin jälkeen toiseksi yleisin keuhkosyövän aiheuttaja. Radoniin menehtyy Suomessa vuosittain yli 300 ihmistä. Puolet suomalaisten säteilyannoksesta koostuu radonista 222Rn. Radonpitoisuutta voidaan kuitenkin aina rakennuksissa vähentää. Kaikki radonkorjaukset ja torjuntatoimet ei aina toimi ja niissä on aina useita muuttujia. Suomessa on alueita, joissa koulujen, päiväkotien, työpaikkojen ja julkisten tilojen radonpitoisuus on lain mukaan selvitettävä.

Radonin kemiallinen merkki on Rn, järjestysluku 86 ja CAS-numero 10043-92-2.

Ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Fysikaaliset ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Radon on radioaktiivinen, hajuton ja väritön kaasu. Se on noin seitsemän kertaa ilmaa raskaampaa. Radon on nesteenäkin väritöntä, mutta kiinteänä se muuttuu keltaiseksi ja alhaisissa lämpötiloissa punaoranssiksi.[1][8]

Isotoopit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Radonin kaikki tunnetut isotoopit ovat radioaktiivisia. Radonilla on kolme luonnostaan syntyvää isotooppia: 219Rn, 220Rn ja 222Rn. 222Rn puoliintumisaika on 3,8 päivää, joka on pisin kaikista isotoopeista.

Radonin yleisin ja pitkä­ikäisin isotooppi 222Rn syntyy radiumin tavallisimman iso­toopin, 226Ra, hajoamisessa, ja se kuuluu tavallisimmasta uraani-isotoopista 238U, alkavaan hajoamissarjaan. Radon-222 muuttuu alfa­hajoamisessa poloniumin iso­toopiksi 218Po sekä edelleen muutaman välivaiheen jälkeen vakaaksi lyijyisotoopiksi 206Pb.[9]

Radonin muista luonnossa esiintyvistä isotoopeista 219Rn kuuluu aktiniumsarjaan eli 235U:sta alkavaan ja 220Rn toriumista 236Th alkavaan hajoamis­sarjaan.

Isotooppi Puoliintumisaika Hajoamistyyppi
Osuus1
196Rn 3 ms α
197Rn 65 ms α
197mRn 19 ms α
198Rn 64 ms α
199Rn 0,62 s α, EC, β+
199mRn 0,32 s α, EC, β+
200Rn 0,96 s α, EC, β+
201Rn 7,0 s α, EC, β+
201mRn 3,8 s α, EC, β+, IT
202Rn 10,0 s α, EC, β+
203Rn 45 s α, EC, β+
203mRn 28 s α, EC, β+
204Rn 1,24 min α, EC, β+
205Rn 2,8 min EC, β+, α
206Rn 5,67 min α, EC, β+
207Rn 9,25 min EC, β+, α
208Rn 24,35 min α, EC, β+
209Rn 28,5 min EC, β+, α
210Rn 2,4 h α, EC, β+
211Rn 14,6 h EC, α
212Rn 23,9 min α
 
Isotooppi Puoliintumisaika Hajoamistyyppi
Osuus1
213Rn 25,0 ms α
214Rn 0,27 μs α
214m1Rn 0,69 ns
214m2Rn 6,5 ns
215Rn 2,30 μs α
216Rn 45 μs α
217Rn 0,54 ms α
218Rn 35 ms α
219Rn 3,96 s α
220Rn 55,6 s α
221Rn 25 min β-, α
222Rn 3,8 d α
223Rn 23,2 min β-
224Rn 107 min α
225Rn 4,5 min β-
226Rn 7,4 min β-
227Rn 22,5 s β-
228Rn 65 s β-

1 = Osuus kaikesta luonnossa esiintyvästä radonista.
Ilmoitetaan stabiileille ja erittäin pitkäikäisille isotoopeille.
Lähde:[10]

Kemialliset ominaisuudet ja yhdisteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Radon kuuluu jalokaasuihin. Jalokaasuille tyypillisesti radon esiintyy yksiatomisena, ja se on kemiallisesti inertti normaaleissa olosuhteissa: sen uloin elektronikuori on täynnä, joten sen reaktiivisuus on hyvin huono. Kuitenkin radonin ensimmäinen ionisaatioenergia on pienempi ja höyrystymislämpö suurempi kuin muiden jalokaasujen. Radonille on pystytty muodostamaan yhdisteitä laboratorio-olosuhteissa, kuten, neonia lukuunottamatta, muillekin jalokaasuille. Ensimmäinen muodostettu yhdiste oli radonfluoridi, joka on laskennallisesti ioniyhdiste. Radon muodostaa komplekseja radonfluoridina antimoni-, tantaali- ja vismuttiheksafluoridien kanssa.[1][8][11][12]

Radon rakennuksissa ja terveyshaitat[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Radon on voimakkaan radioaktiivinen ja luokitellaan syöpää aiheuttavaksi karsinogeeniksi. Suomalaisten säteilyannoksesta noin puolet syntyy radonista 222Rn. Uudisrakennuksissa radonpitoisuus huoneilmassa saa olla korkeintaan 200 Bq/m3.

Radonin ja sen hajoamistuotteiden aiheuttama radioaktiivinen säteily lisää merkittävästi keuhkosyöpä riskiä. Radon on tupakoinnin jälkeen toiseksi yleisin keuhkosyövän aiheuttaja. Korkeita radonpitoisuuksia voidaan alentaa tehokkaasti erilaisilla torjuntamenetelmillä. Radonimurien, imupisteiden ja -kaivojen avulla radonpituisuutta on mahdollista pienentää. Ennen korjauksia on hyvä suorittaa aina kohdekohtainen korjaustapa analyysi. Ilmanvaihdon toimimattomuus ja liiallinen alipaine kasvattaa myös radonriskiä. [8][13]

Radonpitoisuus on tyypillisesti kesäkaudella hyvin matala kohteissa joissa sisäilmaa pyritään viilentämään tuulettamalla ovista ja ikkunoista. Vanhemman rakennustavan- ja tekniikan rakennukset olivat tyypillisesti kesäaikaan lähes radonpitoisuudeltaan ulkoilmaan verrattavissa. Radonvapauteen vaikuttaa lämpiminä aikoina ikkunoiden ja ovien kautta järjestetty sisätilojen tuuletus ja alipaineettomuus. Näissä kohteissa mittaukset tulee ajoittaa lämmityskauteen.

Nykyiset varsin ilmatiiviit rakennukset koneellisella ilmanvaihdolla ja jäähdytyslaitteilla pitävätkin nykyaikana ikkunat ja ovet suljettuina myös lämpimän sään aikana. Rakennuksiin suunnitelmien mukaisesti säädetty ilmanvaihdon alipaineisuus on tällöin myös kesäaikana vallitseva ja radonpitoista huokosilmaa puoleensavetävä. Ilmanvaihdon riittämättömyys rakennuksessa saattaa kesäkaudella jäädä myös huomioimatta, kun tarjolla on esim. ilmalämpöpumpun jäähdyttämää sisäilmaa.

Hiekka- ja soraharjuille ja niiden läheisyyteen rakennetuissa rakennuksissa voi radonpitoisuus sisäilmassa ylittää kesäaikana huomattavasti jopa talvimittausten keskiarvon. Syynä poikkeuksellisiin radonpitoisuuksiin on harjualueiden sisäiset ilmavirtaukset ja tuulien aiheuttamat maaperän huokosilman pumppaukset. Sulana aikana harjualueiden maaperän lämpötilaerot vallitsevaan ulkoilmaan aiheuttavat myös tehostuneen imuilmiön ja kohonneen radonriskin. Radonpitoisuus asuin- ja työtiloissa on syytä selvittää kaikkialla Suomessa, sillä raja-arvot ylittäviä kohteita on kaikkialla Suomessa.

Mittaukset[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Radonin mittaus on mahdollista aktiivisin ja passiivisin mittausmenetelmin. Radonmittaukset tulee suorittaa aina luotetuiksi todetuin ja osoitetuin menetelmin. Hyväksytyt integroivat radonmittaukset Suomessa tuottaa Suomen radonhallinta Oy ja Säteilyturvakeskus. Markkinoilla on mittalaitteita, joissa radonpitoisuuden näyttämän virhe on moninkertainen kunnollisiin mittalaitteisiin nähden. Radonkorjauksiin ei ole milloinkaan järkevää lähteä ennen kunnollisia ja luotettavia mittauksia (vähintään 7 vrk mittausaika). Radonkorjaukset ja niiden toimivuus tulee varmistaa aina integroivin mittauksin (vähintään 7 vrk mittausaika). Mittauksia suoritettaessa tulee myös tilojen osastoinnit huomioida. Mittauspisteitä tulee olla aina kohteeseen riittävästi, jotta kaikkien tilojen radonpitoisuus voidaan varmistaa.

Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

1800-luvulla Marie Curie huomasi, että ilma muuttuu radioaktiiviseksi, kun se altistuu radiumille. Curie ei kuitenkaan tutkinut ilmiötä enempää. Saksalainen fyysikko Friedrich Ernst Dorn tutki Curien löytämää ilmiötä ja löysi radonkaasun vuonna 1900. Hän havaitsi sen tulevan radiumista, jota päätteli sen myös olevan. Alkuaineeksi radonin tunnisti kaksi vuotta myöhemmin Ernest Rutherford.[5] William Ramsay ja Robert Gray eristivät ensimmäisenä radonin vuonna 1908 ja nimesivät sen nitoniksi. Myöhemmin 1923 niton nimettiin radoniksi radiumin mukaan. Radon oli järjestyksessä viides löydetty radioaktiivinen alkuaine.[1][8]

Jo 1900-luvun alkuvuosina havaittiin, että radiumin lisäksi myös toriumista ja aktiniumista lähti radioaktiivisia kaasuja. Sellaisia nimitettiin aluksi emanaatioiksi. Tuolloin ei isotoopin käsitettä vielä tunnettu[14], minkä vuoksi eri aineista lähtevistä radonin isotoopeista Rn-222, Rn-219 ja Rn-220 pidettiin aluksi eri alkuaineina. Niille ehdotettiin useita eri nimiä; nitonin ohella käytettiin nimityksiä radium-, aktinium- ja toriumemanaatio, myöhemmin lyhemmin radon, aktinon ja toron.[15][16][17]

Esiintyminen ja eristys[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Radonia syntyy uraanin ja toriumin radioaktiivisen hajoamisen tuotteena. Radonin pitoisuus maankuoressa on keskimäärin 4 x 10-13 mg/kg. Maan pintakerrosten huokosilman radonpitoisuus Suomessa on tyypillisesti 10 000 - 100 000 Bq/m3 ja se riippuu vallitsevan maa- ja kivilajin uraani- ja radiumpitoisuudesta.

Maaperän huokosilma on merkittävin radonin 222Rn lähde suomalaisissa rakennuksissa. Pienikin ilmavirtaus maaperästä riittää nostamaan sisäilman radonpitoisuuden satoihin becquereleihin kuutiometrissä. Suomalaisissa pientaloasunnoissa sisäilman keskimääräinen radonpitoisuus on 120 Bq/m3 ja kerrostaloasunnoissa 50 Bq/m3. [7]

Radonia eristetään uraanipitoisesta malmista poistamalla ensin vety- ja happikaasut johtamalla kaasuseos 1000 Kelvinin lämpötilassa. Hapot ja kosteus poistetaan kaliumhydroksidin ja fosforipentoksidin avulla. Radon kondensoidaan nestemäisen typen avulla ja puhdistetaan sublimaation avulla muista kaasuista.[1][18]

Yksiköt[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Radonin, kuten muidenkin radioaktiivisten aineiden määriä ja pitoisuuksia ei tavallisesti ilmaista massa- tai tilavuusprosentteina vaan aktiivisuutena tilavuus- tai massayksikköä kohti eli aktiivisuuspitoisuutena. Aktiivisuuden SI-yksikkö on becquerel, ja se vastaa sellaista määrää radioaktiivista ainetta, jossa yksi atomiydin sekunnissa hajoaa lähettämällä säteilyä. Koska radon-222-atomin massa on 222 atomimassayksikköä eli 222·1,660·10−24 = 3,686 · 10−22 grammaa ja sen hajoamisvakio on 2,098 · 10−6 s−1, voidaan laskea, että 1 Bq radonia vastaa noin 0,177 femtogrammaa eli 0,177 · 10−15 grammaa. Pitoisuuden ollessa 1 Bq/m3 on litrassa ilmaa noin 480 atomia radonia eli noin yksi radonatomi 5,6 ·1019 molekyyliä kohti.

Käyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Radonia on käytetty syövän hoidossa, mutta nykyään käytetään turvallisempia metodeja.[1]

Radonin radioaktiivisuutta voidaan hyödyntää muun muassa kaasuvuotojen havainnoinnissa. Radonia hyödynnetään myös hydrologiassa: jos jokivedessä on suuri pitoisuus radonia, saa se vettä pohjavedestä, joka on kosketuksessa radiumin kanssa.[8][4]

Radonin yhdisteitä on erittäin vaikea valmistaa ja niillä ei ole toistaiseksi keksitty kaupallista käyttöä.[8]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Radon.
  • N. N. Greenwood & A. Earnshaw: Chemistry of the Elements. 2. painos. Oxford: Elsevier Ltd, 1997. ISBN 978-0-7506-3365-9. (englanniksi)

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b c d e f g h i j Radon chemicool.com. Viitattu 17.6.2013. (englanniksi)
  2. a b Technical data for Radon periodictable.com. Viitattu 17.6.2013. (englanniksi)
  3. a b Radon (Rn) chemicalelements.com. Viitattu 17.6.2013. (englanniksi)
  4. a b Radon 3rd1000.com. Viitattu 17.6.2013. (englanniksi)
  5. a b Marko Hamilo: Radonista puolet säteilyannoksesta 29.11.2005. Helsingin Sanomat. Viitattu 17.6.2013.
  6. Määräykset ja ohjeet uudisrakentamisessa 17.5.2013. Säteilyturvakeskus. Viitattu 17.6.2013.
  7. a b Radon Suomessa 17.5.2013. Säteilyturvakeskus. Viitattu 17.6.2013.
  8. a b c d e f Radon chemistryexplained.com. Viitattu 17.6.2013. (englanniksi)
  9. Luonnon radioaktiivisia aineita sisältävät mineraalit (pdf) Säteilyturvakeskus. Viitattu 26.8.2013.
  10. Rn Isotopes ie.lbl.gov. Viitattu 17.6.2013. (englanniksi)
  11. Greenwood & Earnshaw s. 891
  12. Greenwood & Earnshaw s. 903
  13. Radonkorjaukset 17.5.2013. Säteilyturvakeskus. Viitattu 17.6.2013.
  14. Leena Lahti: Kvanttifysiikka, s. 135. Gaudeamus, 1977. ISBN 951-662-086-8.
  15. Daniel N. Lapedes: Dictionary of Physics and Mathematics, s. 14, hakusanat Actinon ja Actinium emanation, 804, hakusana Radioactive emanation, 809, hakusana Radon, 985, hakusana Thoron. {{{Julkaisija}}}.
  16. Iso tietosanakirja, 10. osa (Piemonte-Renovoida), s. art. Radioaktiiviset aineet. Otava, 1936.
  17. Pieni tietosanakirja, 3. osa, s. 1090, art = Radiumemanatsioni. Otava, 1927. Teoksen verkkoversio.
  18. Radon Production chemical-elements.info. Viitattu 17.6.2013. (englanniksi)