更新时间：2024-09-21 05:17
镭（英文名称：Radium）元素符号Ra，是一种天然放射性元素，原子序数88，相对分子质量226.0254，在元素周期表第七周期ⅡA族，是典型的碱土金属。1898年，居里夫妇从沥青铀矿中发现了一种比铀的放射性强百万倍的新元素，并取英文名为“Radium”（镭），该英文名来源于拉丁文“radius”，即“射线”的意思。镭在化合物中呈正二价，其化学性质与相似。它是一种发亮的银白色金属，化学性质活泼，毒性很大。镭作为三个天然放射系得成员，在自然界，凡是有、矿的地方都会有镭。早期，曾利用镭的γ辐射来治疗癌症、制造发光粉等，但现如今主要用途在制备标准源与制备-227。
居里夫妇首先对各种物种进行放射性考察，在实验研究中通过仪器不仅能测出某种物质是否存在射线，而且能测量出射线的强弱并开创了放射化学。在法国学者安东尼·贝克勒尔于1896年发现铀的放射性之后，居里夫妇证实了铀化合物的辐射强度与化合物中铀的含量成正比，但沥青铀矿的辐射比从金属铀制得的U₃O₈的辐射强几倍。玛丽娅·斯克罗多夫斯卡·居里推测，在矿石中含有某种未知物质，该物质放出比铀还强的射线。1898年，玛丽娅·斯克罗多夫斯卡·居里继发现钋之后，又发现了镭。在奥地利政府馈赠的一吨废矿渣中，居里夫妇从中提取仅含百万分之一的微量物质。1898年，居里夫妇将获得的溶液分成含已知化学元素的馏分，发现在含硫化铋和硫酸钡的馏分中有放射性。将含有未知放射源的硫酸钡转化为氯化钡，用分级结晶法提取了原子序数为88的新化学元素，玛丽·居里称其为镭（Yadius-射线）。并测出镭的相对原子质量为226。
镭在自然界分布很广，存在于多种矿石和矿泉中，作为三个天然放射系的成员，凡是有铀、钍矿的地方都会有镭。镭多存在于刚果、加拿大等地大矿床中。当矿石中可溶性的镭盐受地下水浸蚀时，其流失量可达85％。因此，铀、钍矿区的环境水中，镭含量较高。在某些地方的矿泉水中，镭的含量更高，可达10⁻⁹-10⁻⁸克/升。大量的镭沉积在盎坦里俄、新墨西哥州、澳大利亚和别的地方。地壳中镭的平均丰度为1×10⁻⁹ %，总量为1.8×10⁷吨。海水中镭的浓度约10⁻¹³克/升，全世界海洋中约有2万吨镭。镭在工业环境中以氧化物，硝酸盐，氯化物，硫酸盐和发光残留物的形式存在，在铀矿中微量存在。在处理沥青铀矿提取铀时，镭经常与钡一起在不溶于酸的残渣中以硫酸盐形式回收。镭盐与钡粉的混合制剂可作中子放射源，用来探测石油资源、岩石组成等，也是原子弹的材料之一。
天然存在着四种镭同位素，两种在钍系列（²²⁸Ra和²²⁴Ra），一种在U-Ra系列（²²⁶Ra），一种在U-Ac系列（²²³Ra），其余都是通过人工核反应合成的。已知的镭同位素有34种，质量数从201到234。所有的同位素都是不稳定的，衰变的半衰期从纳秒到数千年不等。
²²⁶Ra是²³⁸U衰变链的一部分产生的纯α发射体。其中丰度最高，半衰期最长的为1600年，并且²²⁶Ra的准确丰度及半衰期常用作放射性活度的单位。²²⁶Ra最大α粒子能量为4.78 MeV，可追踪的伽马辐射为186.2 keV（3.64 %）。它通过一系列的九个子核素衰变，发射5个α粒子和4个β粒子，最终变成稳定²⁰⁶Pb。长寿命的半衰期使其对许多环境应用非常有用，例如辐射测年、评估地下水和地表水之间的交换以及确定水源的保留时间。
²²³Ra是²³⁵U衰变链的一部分产生的纯α发射体。它的半衰期为11.43天，最大α粒子能量为5.87 MeV，在269.5 keV（13.9 %）处有丰富的伽马辐射。它通过一系列六个子核素衰变，发射四个α粒子和两个β粒子，最终变成稳定的²⁰⁷Pb。子核素衰变的相对快速的连续性已在放射性药物应用中使用²²³Ra。它还在环境应用中用作烃源岩和水源中²³⁸U成分的比较器。
²²⁸Ra和²²⁴Ra是²³²Th衰变链的一部分产生的。²²⁸Ra是一种纯β发射体，半衰期为5.75年，最大β粒子能量为39.5 keV。²²⁸Ra因其寿命长被用于辐射测年应用。它通过一系列发射一个α粒子和两个β粒子的三个子核素衰变成为²²⁴Ra。²²⁴Ra一种纯α发射体，半衰期为3.66天，最大α能量为5.69 MeV，在241.0 keV（4.10 %）处具有相对丰富的伽马辐射。它通过一系列六个子核素衰变，发射四个α粒子和两个β粒子，最终变成稳定的²⁰⁸Pb。²²⁴Ra被应用于放射性药物领域。
镭是具有银白色光泽的金属，熔点为960 ℃，沸点为1140 ℃。密度5.5 g/cm³，立方晶系，氧化数为+2。镭的密度很难准确确定。因为镭中还含有寿命短的衰变产物。如：²²⁸Ra放出一个很弱的β粒子，很难检测，常通过其最近子体²²⁸Ac的测定来分析²²⁸Ra。所有的镭盐都与相应的钡盐同晶。硫酸镭、碳酸镭、铬酸镭和碘酸镭微溶于水；而氯化镭、溴化镭、硝酸镭和氢氧化镭易溶于水。除碳酸镭外，镭盐在水中的溶解度均较相应的钡盐小。钡与镭的性质十分相似，因此常用钡作微量镭的载体。镭的毒性很大，其中，²²⁸Ra与²²⁶Ra属于极毒性核素，²²³Ra和²²⁴Ra属于高毒性核素。
1.镭能取代人体内的钙并在骨骼中富集，急性中毒时，会造成骨骼的损伤和造血组织的严重破坏，慢性中毒可引起骨肿瘤和白血病。
2.镭可与汞反应生成汞齐，并可通过真空蒸馏与汞分离。在空气中比较容易发生反应，与空气中的水、氧气、氮气，会生成Ra(OH)₂、RaO、Ra₃N₂，反应如下：
3.镭和其他碱土金属一样，在化合物中只呈正二价。
Ra(OH)₂与酸作用时生成相应的盐：
Ra(OH)₂的碱性比氢氧化钡强，在水中的溶解度比氢氧化钡大得多。
4.镭盐的反应如下：
卤化氢或类似CCl₄的卤化试剂，在赤热温度下作用于镭的其他盐时，可得镭的无水卤化物。常以RaCl₂·6H₂O、RaCl₂·2H₂O、RaBr₂·6H₂O、RaBr₂·2H₂O的形式结晶出来。RaCO₃溶于硝酸可用来制备RaNO₃。用氢化钙和碳化钙还原RaSO₄时生成RaS。从RaSeO₄可制得RaSe。Ra(N₃)₂的制备可采用将RaCO₃溶解在叠氮酸中的方法。
5.镭的离子半径比钡大，镭离子较活泼，水合较少，在阴离子交换树脂上的吸附更强烈，并且镭离子的碱性也较强。镭的硫酸盐可吸附于棉纤维上，也可吸附于玻璃和聚乙烯上，且随着pH增加而逐渐增加，吸附的程度取决于表面的确切性质。吸附在玻璃表面的镭可用强酸除去。
a—吸附的Ra量（克）；x—Ra在溶液中的总量（克/升）
如图所示，等温吸附曲线接近于直线，这表明镭在玻璃上的吸附遵守弗雷德利希方程。
6.几乎所有的镭化合物在刚制备出来时都是白色的。但在放置过程中，由于强烈的辐射作用而逐渐分解变色。
7.镭盐在溶液中不水解，故进入人体内的可溶性镭是以Ra²⁺状态存在的。
8.挥发性的镭盐在火焰中产生栗色。它的电弧光谱有特征的光谱线，可作为鉴定之用。
（1）H₂SO₄：当RaBr₂与硫酸共蒸发至干，即有纯的RaSO₄。
（2）Hg：当氯化镭水溶液在电解（以汞为阴极）时，镭沉积于汞阴极上，蒸馏去汞，可得金属镭。
（3）加热：当Ra(N₃)₂于180-250 ℃在真空中加热数小时后，即呈金属镜的镭形成。
9.镭盐可使周围大气电离，显示发射蓝光，这个蓝色光谱，含有氮的光谱带。
10.镭的化合物，使验电器放电，使光屏蔽的照相底片曝光，使某些无机化合物如硫化锌产生磷光和荧光。
11.镭盐与钡盐是同晶型的，也是相似的。
12.镭的一个特殊反应就是从80％的硝酸中以硝酸盐的形式沉淀出来，这一点使镭除钡、锶、铅外，能与所有的金属定量分离。
镭与柠檬酸、DL-乳酸、酒石酸和其它有机酸反应生成配合物，稳定性比其它碱土金属差。利用镭的配位作用，可以成功的应用于离子交换色谱法中使镭与其它碱土金属元素分离和纯化。
通常使用共沉淀法进行制备，工业上用铀矿作为制取镭的原料。这类矿石只能提出镭的混合物，并且，提取元素在原料中含量都是极少的，因此需采用载体，常用的载体是钡。
当出现以下情况需加入载体：
1.在处理矿石的过程中，当所有的镭和铀都一齐进入溶液。这时，如果原溶液中含钡的量不够，则须加入氯化钡。然后用硫酸或某种硫酸盐的溶液使镭与钡一起生成硫酸盐而沉淀。
2.镭或者根本不进入溶液，或者进入溶液的量极少，以致于不适于从溶液中提取镭。这时镭全部或几乎全部集中在沉淀里，为了避免溶解时有部分镭会跑到溶液中去，也必须加入氯化钡和硫酸。这样所得到的镭的富集矿砂，当然会含有很多杂质。对镭的富集矿砂进行进一步纯化须将它转变成溶液，然后再以硫酸盐的形式沉淀出来。这种步骤有如前述分析化学中转化成溶液的方法一样，需重复好几次。
在第2种情况中，将富集矿砂变成溶液的办法主要有两种：碳酸根法，这种办法由于处理的过程较长，同时碳酸钠的需要量很大，所以不经济；硫化物法，先生成硫化物再以硫酸盐的形式沉淀出来，这种方法用盐酸处理时，将有毒气放出，但不具备碳酸盐法的缺点。
金属镭的制取采用汞阴极电解法。由氯化镭溶液电解还原制得金属镭。将汞蒸馏后就可分离出金属镭。
使用共沉淀法制备镭时，采用钡做载体。但因为镭和钡的化学性质非常相似，所以它们的分离是十分困难的。
曾经对利用决定镭和钡在分析性质上的一些特性的差别来分离镭和钡的可能性进行了研究。如：铬酸镭和铬酸钡的溶解度。但是这个反应不合适。
根据阳离子镭的淌度比阳离子钡的淌度大的原理。利用钡和镭的阳离子淌度的差别。可以通过在钡盐和镭盐的琼胶溶液中离子迁移的方法，使它们部分分离。
根据碳酸镭的热稳定性来浓集镭，是种很重要的方法。在真空中将混合的碳酸根加热到400-800 ℃时，可以使镭得到相当大的浓集。这时所生成的氧化钡，可以用水提取出来。
色层法在分离镭时是特别有效的方法。分离过程常是在镭能发生吸附的条件下，将镭和钡的溶液流经色层柱。在这种情况下，钡将浓集于最初的几份洗出液中，用无机酸处理色层柱，将镭从柱上淋洗下来，将洗出液稀释后，在新的色层柱上再重复这一过程。最终，将分离出镭。
对于镭的测定，可以根据样品种类，镭元素含量与操作条件进行选择。
在一般情况下，环境样品中镭的含量是很低的。但是，对于高本底地区，铀、钍矿山，铀、钍水冶厂，生产和使用含镭物质（如发光涂料）的工厂，其环境样品中镭的含量可能比较高。在分析测定污水、河水、矿泉水和土壤等环境样品以及尿、粪便、骨骼和脏器等生物样品中的微量镭时，可采用下述两种方法：一种是分离和测量镭的第一代子体，即射气法；另一种是把样品中的镭分离出来，然后测量其α放射性活度，即α放射性直接测量法。
在测定镭的众多方法中，也可以通过镭样品中的镭元素含量进行区分。测定纯镭样品一般可采用重量法、γ射线计数法和量热法等。镭含量低的样品通常采用放射性测量法。
1.射气—闪烁室法。分离和测量镭的第一代子体氡。使用自制的稳定钍检查源替代²²⁶Ra标准溶液，以选择合适的甄别阀位值，通过测量的坪曲线确定光电倍增管工作电压，优化仪器使用条件。此方法抗干扰性好、灵敏度较高、所得数据在相对误差范围内基本符合测定精度。特别适用于环境和生物样品中微量镭的测定，并且不必进行镭的分离。只要把样品中的镭转变成可溶性的镭溶液，进行封存，以积累氡，即可进行测量。
2.总镭一α计数法。把分离掉放射性子体、其他放射性杂质及常量杂质后的镭化合物如BaSO₄—RaSO₄沉淀物制成薄源，置于低本底α探可测装置上测其α活度，可测定空气、水、土壤和尿等环境及生物样品中的镭含量。此法特点是制成样品便立刻测量并报出结果，但除某些只含单一镭同位素的样品外，所得数据实用性很差，并且不允许长时间放置样品，数据稳定性不好。同时必须用化学分离法将镭从样品的大量杂质中分离出来，进行放射性测量。
3.内闪法测镭。把Ba(Ra)SO₄沉淀掺入ZnS(Ag)并密封起来测量。它兼有其它方法（射气法与α计数法）的优点，又同时避免或减小了其它方法的缺点。使用内闪法在测镭方面取得了进展。（1）探测效率提高。（2）避免了探测器累积污染及其清洗的麻烦，简化了操作，降低了测量的经费开支。（3）用准确度较高的各种核素标准溶液制成内闪法固体平面状标准源来刻度测量值，既可以提高刻度的精度，又比液体镭源便于保存和使用。
4.其它镭子体放射性测量法。通过测量与镭处于放射性平衡状态的其它子体核素的放射性，也可计算出镭的含量。通常有两种方法：一种是将镭样品中游离出来的子体氡存放一定时间，让氡与其子体达到放射性平衡，然后测氡的子体，即可计算出镭的含量；另一种是将分离纯化后的镭放置一定时间，使它与其放射性铅、铋等子体达到放射性平衡，然后再分离出某种子体，并测量这种子体的放射性活度，也可计算出镭的含量。
5.γ能谱法。它是利用γ能谱仪测量镭及其子体的特征γ射线来进行镭测定的物理方法。此法适用于土壤、底泥等环境样品的测定，具有样品源制备简单且可进行非破坏性测量等优点，但灵敏度不高。
靶向α疗法：肿瘤学是一个具有个性化、针对性增长趋势的医学。肿瘤学对α发射放射性药物的研究主要集中在靶向治疗药物的开发上。靶向α疗法的目标是将放射性核素掺入特定于肿瘤的靶向部分，以提高靶位的疗效，同时减少对周围健康组织的损害。
镭在很多医疗机构里用于产生治疗癌症的放射性气体氡，通常分为近距镭疗与远距镭疗。因为镭在衰变的过程中放出α、β、γ三种射线。一般应用镭的γ射线进行治疗，镭γ射线能谱复杂，平均能量为0.83 MeV，远比一般深部X射线能量高。但镭获得困难，实际应用的镭量很小，放射性活度低，所以远距镭疗几乎已被远距⁶⁰Co治疗所代替。
近距镭疗由于镭源量不很大，镭的半衰期长，局部病灶剂量高，邻近组织不至发生严重的放射性损伤，故近距腔内镭疗或组织内镭疗，仍是镭的特长。近距镭疗方法如下：（1）表面施镭：一般采用镭模治疗皮肤表浅的肿瘤，镭排列要有一定的规律，照射范围除将肿瘤完全包括外，并需包括肿瘤周围0.5厘米的正常组织。（2）腔内镭疗：即将镭放在人体的自然腔道内照射，如治疗宫颈癌、鼻咽癌等。（3）组织内插入法：将镭针直接插入肿瘤组织区，如治疗舌癌。插植镭针时要求剂量均匀，当镭用作近距离照射，临床上多用来作腔内或组织间照射。
镭作放射源，在防护方面有四大缺点：（1）镭的能谱复杂，最高能量达3.8 MeV，需要厚的防护层；（12）半衰期长，遇意外，会造成严重污染，且影响时间长；（3）衰变过程中产生氡，氡气逸出，则会造成环境污染；（4）镭的生物半衰期长，体内停留时间长，短时间不能消除，特别是使骨髓损伤严重。因此原则上镭在医学上应该禁用。但随着科技的进步，²²³Ra在拿前列腺癌的晚期骨转移治疗颇有建树，凭借着吸收快、耐受性好、作用范围局限、对骨组织内部其他正常组织及身体其他组织和器官影响小等优点，成为了此种病的不错选择。
硫化锌、硫化钙等碱土金属硫化物，在镭射线的照射下，能发出绿色的冷光，通过这一特性，制成发光物质。把镭盐和硫化锌荧光粉混匀，可制成永久性发光粉；各种仪表和钟表涂了发光粉后，可在暗处发光，便于人们观测。
镭和铍粉混合时，能作为中子的放射源，在石油资源的勘探和岩石组成的调查中发挥重要作用，不会对人体造成太大的伤害；²²³Ra与²²⁶Ra的质量平衡模型，又可以用于海底地下水排放相关参数的研究；还可以作为判断古河道是否铀矿化的一个辅助条件。
将镭-226放进反应堆内辐照，可得到锕-227。锕-227比功率较高，半衰期较长，适合作放射性核素电池的材料。
镭作为一种放射性元素，其对人体的危害十分之大。在生物学上，镭表现出典型的碱元素，镭在人体内部平均每人允许的剂量，估计为1微克。它能取代钙在骨骼内浓集，但由于长期照射的结果，会引起贫血症和癌肿的生长，但将镭的气体衰变产物氡注入到管子中，可以作为治疗的癌症的作用。因为氡的半衰期短，管理较安全，也减少了过量照射的危害。美国20世纪30年代以前接触发光粉的女工患癌症的比例高达5.6 %；而在中国，到80年代，接触军用和民用夜光粉的工人体内的镭含量的平均水平仍分别有36.6和28.8 Bq之多。由于镭及其子体的放射性和毒理作用，在生产、处理、运输及使用中必须注意防护。中国规定要根据处理的镭量多少采取不同的防护措施，镭盐储存时，要充分干燥，也应注意要封存于软玻璃安瓶中。用于医疗的装镭盐的金属容器应定期对焊缝进行检漏，操作镭源时要严格禁用空气提升法。
化工字典.中国化工网.2023-01-14