رادون

رادون (به انگلیسی: Radon) یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن Rn و عدد اتمی آن ۸۶ است. این عنصر از گازهای نجیب و پرتوزا است که از فروپاشی رادیم به وجود می‌آید. رادون یکی از سنگین‌ترین گازها بوده و برای سلامتی مضر است. پایدارترین ایزوتوپ آن رادون-۲۲۲ است که نیمه عمرش برابر با ۳٫۸ روز می‌باشد.

رادون، ₈₆Rn

رادون
تلفظ	‎/ˈreɪdɒn/‎ ​(RAY-don)
ظاهر	colorless gas
عدد جرمی	222 (پایدارترین ایزوتوپ)
رادون در جدول تناوبی
زنون ↑ Rn ↓ اوگانسون آستاتین ← رادون → فرانسیم
عدد اتمی (Z)	86
گروه	گروه ۱۸ (گاز نجیب)
دوره	دوره 6
بلوک	بلوک-p
دسته	گاز نجیب
آرایش الکترونی	[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p6
لایه الکترونی	2, 8, 18, 32, 18, 8
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STP	گاز
نقطه ذوب	202 K ​(−71 °C, ​−96 °F)
نقطه جوش	211.5 K ​(−61.7 °C, ​−79.1 °F)
چگالی (در STP)	9.73 g/L
در حالت مایع (در نقطه جوش)	4.4 g/cm3
نقطه بحرانی	377 K, 6.28 MPa
حرارت همجوشی	3.247 kJ/mol
آنتالپی تبخیر	18.10 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی	5ثابت گازها/2 = 20.786 J/(mol·K)
فشار بخار فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K در دمای (K) 110 121 134 152 176 211
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش	0, +2, +6
الکترونگاتیوی	مقیاس پائولینگ: 2.2
انرژی یونش
شعاع کووالانسی	pm 150
شعاع واندروالسی	220 pm
خط طیف نوری رادون
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوری	​(fcc)
رسانندگی گرمایی	3.61‎×۱۰−۳  W/(m·K)
رسانش مغناطیسی	non-magnetic
شماره ثبت سی‌ای‌اس	10043-92-2
تاریخچه
کشف	ارنست رادرفورد and Robert B. Owens (1899)
انزوا اول	ویلیام رمزی and Robert Whytlaw-Gray (1910)
ایزوتوپ‌های رادون
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول 210Rn ایزوتوپ پرتوزای مصنوعی 2.4 h واپاشی آلفا 6.404 206Po 211Rn syn 14.6 h گیراندازی الکترون 211At α 207Po 222Rn ایزوتوپ پرتوزای ناچیز 3.8235 d α 5.590 218Po 224Rn syn 1.8 h β− 0.8 224Fr

رادون یک گاز پرتوزای بی‌رنگ، بی‌بو، بدون مزه و از نظر شیمیایی بی‌اثر می‌باشد؛ و تنها با استفاده از دستگاه‌های مخصوص می‌توان وجود رادون را تشخیص داد. گاز رادون از واپاشی اورانیم موجود در طبیعت به‌وجود می‌آید. رادون تولید شده نیز، ذرات پرتوزای دیگری تولید می‌کند.

اثرات رادون بر سلامت انسان‌ها

رادون موجود در هوا از طریق تنفس وارد ریه انسان‌ها می‌شود. سپس رادون در ریه متلاشی می‌شود و ذره آلفا انتشار می‌دهد. ذره آلفا دارای جرم سنگین و بار الکتریکی دو برابر الکترون با علامت مثبت است. ذره آلفا انتشار یافته در ریه، دارای انرژی است؛ که این انرژی باعث حرکت ذره در بافت‌های ریه می‌شود، و به تدریج در مسیر حرکت و برخورد با سلول بافت‌های ریه یون‌سازی نموده، تا زمانی که انرژی خود را کاملاً از دست داده و متوقف شود. انرژی ذره آلفا که توسط بافت‌ها جذب می‌شود باعث آسیب به بافت‌ها یا مرگ آن‌ها می‌شود؛ بنابراین در صورتی‌که هوای تنفسی حاوی رادون به‌مقدار زیاد باشد، بافت‌های ریه به تدریج آسیب می‌بینند که در دراز مدت می‌تواند باعث سرطانی شدن این‌گونه بافت‌ها شود.

بر اساس تحقیقات بین‌المللی بعد از سیگار، رادون به عنوان مهم‌ترین عامل سرطان ریه شناخته شده‌است. به‌خصوص افراد سیگاری که هوای داخل منازل آنها، حاوی مقدار زیاد رادون باشد احتمال ابتلا آن‌ها به سرطان ریه به مراتب بالاتر از سایر افراد است. همچنین طبق گزارش کمیته علمی اثرات پرتوهای اتمی سازمان ملل (UNSCEAR 1977) به‌طور متوسط نیمی از پرتوگیری (معادل دز مؤثر) سالانه مردم در مناطقی که از نظر پرتوزائی عادی هستند ناشی از رادون و عناصر حاصل از فروپاشی آن است (دو میلی سیورت در سال $2\ \mathrm {mSv/year}$).

راه‌های ورود رادون به فضاهای بسته

رادون موجود در خاک به تدریج در زیر ساختمان انباشته می‌شوند و فشار آن بالا می‌رود و چون فشار هوا در داخل ساختمان معمولاً کمتر از فشار در داخل خاک است باعث می‌شود که رادون موجود در خاک از طریق کف و دیوارها به داخل ساختمان منتقل شده و مقدار آن زیاد شود.

وجود ترک در دیوارها، محل‌های عبور شبکه تأسیسات ساختمان و هرگونه منفذ و روزنه در اتصالات و مصالح ساختمان می‌تواند در عبور رادون به داخل ساختمان مؤثر واقع شود. بیشترین مقدار رادون در زیرزمین و سپس در طبقات اولیه ساختمان وجود دارد. به‌طور خلاصه راه‌های ورود رادون به داخل ساختمان را می‌توان به صورت زیر خلاصه کرد:

1. شکاف‌ها در کف ساختمان
2. اتصالات ساختمانی
3. شکاف‌ها در دیوارها
4. درزها در اطراف لوله‌های سرویس‌های بهداشتی
5. فضاهای خالی داخل دیوارها
6. آب‌های مصرفی در داخل حمام و آشپزخانه

رادون در آب قابل حل می‌باشد، و به‌خصوص درآب چاه احتمال وجود آن بیشتر است. معمولاً در صد بسیار کمی از رادون موجود در آب (۰۱/۰ درصد) رها شده و وارد هوا می‌شود.

منابع انتقال رادون به جو (Outdoor)

اورانیم طبیعی و رسوبات آن، در خاک پوسته زمین، سنگ گرانیت و صخره‌ها در سراسر کره زمین موجود می‌باشند؛ و در نتیجه در مصالح ساختمانی نیز با غلظت‌های متفاوت یافت می‌شوند. رادون تولید شده در خاک یا مصالح ساختمانی به تدریج وارد هوای محیط اطراف ما می‌شود. نرخ متوسط خروج رادون از خاک برابر ۵ پیکوکوری بر متر مربع در ثانیه $\ \mathrm {5pCi/m^{2}s}$ می‌باشد. به‌طور کلی می‌توان منابع انتقال رادون به هوا را به به صورت زیر بیان کرد:

۱- انتقال از خاک: ۸۰ درصد رادون پخش شده در اتمسفر از این طریق به‌وجود می‌آید

• رادیوم -۲۲۶(در اصل اورانیوم-۲۳۸) موجود در خاک و لایه‌های زمین باعث تولید رادون می‌شوند به عنوان مثال در سنگ گرانیت به‌طور متوسط pCi/gr 6/1 معادل ppm 8/4 اورانیوم وجود دارد.
• مقدار متوسط اورانیوم برای سنگ در پوسته زمین یک پیکوکوری بر گرم $\ \mathrm {1pCi/g}$ و برای خاک pCi/gr 7/0 می‌باشد.

1. انتقال از آب‌های زمینی
2. ایجاد رادون ناشی از منابع گاز طبیعی، احتراق زغال‌سنگ و برخی صنایع بشری و غیره

منابع تولید رادون در محیط‌های داخلی (Indoor)

1. خاک و سنگ‌های زیرین ساختمان
2. مواد ساختمانی به کار رفته (سنگ و شن و ماسه)
3. آب‌های مورد استفاده در خانه (آشپزخانه و حمام)

روش‌های اندازه‌گیری رادون

1. اندازه‌گیری کوتاه مدت: معمولاً چند ساعت تا چندین روز بنابر نوع و روش به کار گرفته شده زمان لازم است از تستهای کوتاه مدت می‌توان به روش به‌کارگیری زغال و تستهای مانیتورینگ پیوسته اشاره کرد. هر یک از این تستها می‌تواند به‌طور دقیق مقدار رادون را اندازه‌گیری کند، اگر چه در بعضی از اندازه‌گیری‌ها تغییراتی به چشم می‌خورد که می‌تواند ناشی از زمان‌های مختلف اندازه‌گیری، تغییر در شرایط محیطی (بازشدن پنجره‌ها و …) باشد که این تغییرات در غلظت رادون طبیعی است.
2. اندازه‌گیری بلند مدت: اندازه‌گیری بلند مدت در یک خانه معمولاً چند ماهه یا فصلی انجام می‌شود. در این روش که به روش غیرفعال نیز معروف است، رادون به‌طور طبیعی به داخل سیستم اندازه‌گیری نفوذ کرده و ثبت می‌گردد. در این روش زمان طولانی تری نسبت به روش قبل مورد نیاز می‌باشد.

روش‌های کاهش رادون در خانه‌ها

روش‌های کاهش رادون در خانه‌ها از نظر پیچیدگی، تأثیر بلند مدت در کاهش رادون و هزینه‌ها تفاوت قابل ملاحظه‌ای با یکدیگر دارند. مؤثر بودن هر یک از روش‌های کاهش رادون به خصوصیات ذاتی خانه، سطح رادون در آن و روش‌های ورودی گاز رادون بستگی دارد. برای حصول نتیجه بهتر ممکن است یک روش یا ترکیبی از روش‌ها بکار گرفته شود. (مخصوصاً وقتی سطح رادون بالا باشد) برای ایجاد یک مکان با سطح رادون قابل قبول نیاز به بکارگیری افراد متبحر و متخصص در این حرفه می‌باشد اگر چه در بسیاری از موارد صاحبان خانه‌ها می‌توانند با اقدامات اولیه و کم هزینه کمک شایانی به کاهش سطح رادون در خانه‌های خود بکنند.

اقدام‌های لازم جهت کاهش رادون

• بستن ورودی‌های اصلی رادون

- بیشتر مجاری و منافذ موجود در فونداسیون که ممکن است رادون از آنجا به داخل ساختمان نفوذ کند کوچک و ناپیدا هستند اگر چه بعضی از آن‌ها ممکن است بزرگ و قابل دیدن باشند. این مجاری باید به طریق مناسب و مقتضی بسته شوند.

• بکارگیری سیستم لوله‌های خروج گاز (Vent) و هواکش (fan) که می‌تواند رادون را از محیط داخل به خارج هدایت کند.
• بکارگیری روش مکش خاک (soil suction): با ایجاد مکش از طریق لوله‌های تعبیه شده از زیر ساختمان رادون تجمع یافته به هوای آزاد منتقل می‌گردد.
• ایجاد فشار مثبت در خانه: این روش با به‌کارگیری یک فن به منظور ایجاد یک جریان هوا به داخل زیر زمین و طبقات تحتانی از طبقات فوقانی یا از خارج انجام می‌گیرد.
• تهویه هوا به‌طور طبیعی: باز کردن پنجره‌ها، درها و تعبیه مجاری خروج هوا (Vent) در طبقات تحتانی
• استفاده از یک چاهک فاضلاب کوچک (Sump) در زیر ساختمان و اتصال آن به یک لوله همراه با مکش هوا به خارج توسط یک هواکش با قدرت کم
• رنگ آمیزی دیوارها با استفاده از رنگ‌های غیرقابل نفوذ

کاربردها

کیت تست رادون

کاربرد در پزشکی

در اوایل قرن بیستم، از گاز رادون جهت از بین بردن سلول‌های سرطانی استفاده می‌شده‌است. بدین منظور بیمار در اتاقی تحت پرتوگیری با گاز رادون قرار داده می‌شد. اما با پی بردن به ایجاد رادیکال آزاد در بدن پس از پرتوگیری با پرتوهای یون‌ساز، که می‌تواند منجر به اختلالات ژنتیکی و تولید سلول‌های سرطانی گردد، این روش منسوخ گردید. همچنین تصور بر این بوده که پرتوگیری با رادون، می‌توان در بهبود بیماری‌های سیستم ایمنی مؤثر واقع شود و به همین دلیل در اواخر قرن بیستم و اوایل قرن بیست ویکم، مردم به دنبال استفاده از این «معادن سلامتی» در مونتانا جهت درمان بیماری‌هایی نظیر آرتریت‌ها بودند و همانگونه که اشاره شد، با بررسی تأثیر پرتوهای یون‌ساز بر بدن، این رویه نیز متوقف گردید.

کاربرد در علوم

در علوم اتمسفری، از غلظت گاز رادون در فضای باز، تا حدودی به منظور ردیابی توده‌های هوا استفاده می‌شود. همچنین از گاز رادون در مطالعات هیدرولوژی، به منظور بررسی برهم کنش و میزان نفوذ آب‌های زیرزمینی به آب چشمه‌ها استفاده می‌شود. برخی از محققین در مورد تغییرات غلظت گاز رادون به منظور پیش‌بینی زمین لرزه تحقیق کرده‌اند.

تاریخچه

رادون در سال ۱۹۰۰ توسط فریدریش ارنست دورن (Friedrich Ernst Dorn) که آن را برون‌تابهٔ رادیوم (Radium Emanation) نامید کشف شد. در سال ۱۹۰۸ ویلیام رامسی (William Ramsay) و رابرت ویتلا-گری (Robert Whytlaw-Gray) (که آن را نیتون نامید) آن را جدا کرده و چگالی آن را تعیین کردند و فهمیدند که رادون سنگین‌ترین گاز شناخته شده در آن زمان است. این گاز از سال ۱۹۲۳ رادون نامیده شد.

زنجیرهٔ واپاشی اورانیم

پیدایش

به‌طور میانگین در هر 1x ۱۰^۲۱ مولکول هوا یک مولکول رادون وجود دارد؛ و در هر یک مایل مربع از خاک به عمق ۶ اینچ یک گرم رادیوم وجود دارد که به رادون تجزیه شده و مقادیر بسیار ناچیزی از این گاز کشنده را در هوا منتشر می‌کند. رادون همچنین در برخی از چشمه‌های آب گرم نیز یافت می‌شود.

ایزوتوپ‌ها

برای عنصر رادون ۲۰ ایزوتوپ شناخته شده‌است. پایدارترین ایزوتوپ رادون، رادون-۲۲۲ است که محصول فروپاشی (ایزوتوپ‌های دخترخوانده) رادیم-۲۲۶ است که با نیمه عمر ۳٫۸۲۳ روز ذرات آلفا پرتوزا از خود می‌تاباند. رادون-۲۲۰ حاصل تجزیه توریوم (Thorium) است که تورون نامیده می‌شود که نیمه عمر آن ۵۵٫۶ ثانیه است و پرتو آلفا از خود می‌تاباند. رادون-۲۱۹ از آکتینیوم (Actinium) گرفته شده و آکتینون نامیده می‌شود که تاباننده پرتو آلفا بوده و نیمه عمرش ۳٫۹۶ ثانیه است.

هشدارها

رادون گازی سرطان زاست. رادون یک ماده پرتوزا است و همیشه باید با احتیاط کامل با آن کار کرد. از آنجا که این عنصر ذرات آلفا از خود می‌تاباند تنفس آن بسیار خطرناک است. همچنین حاصل تجزیه‌ای آن غباری تشکیل می‌دهد که به راحتی وارد جریان هوا شده و برای همیشه در بافت‌های شش می‌چسبد و در یک قسمت از آن به سختی متمرکز می‌شود. محلهایی که در آن‌ها رادیوم، آکتینیوم و توریوم نگهداری شده‌اند باید به دقت هوا داده شوند تا از انباشتگی آن‌ها جلوگیری شود. انباشتگی رادون در هوا یکی از خطرات جدی در منابع سرب و اورانیوم است. انباشتگی رادون در فضای زیرزمین ساختمان و آب انبار خانه‌ها نیز باعث به وجود آمد نگرانی‌های زیادی در این رابطه شده‌است چرا که بسیاری از سرطانهای ریه به دلیل ارتباط با گاز رادون در هر سال گزارش می‌شوند.

منابع

• تارنمای webelements.com مقاله رادون
• تارنمای Health and Human Services

• آزمایشگاه ملی لس‌آلاموس - رادون

پیوند به بیرون

• WebElements.com درباره رادون
• EnvironmentalChemistry.com رادون

• دانشنامهٔ رشد