Geschichtliche Entwicklung von Radium
Radium als radioaktiver Stoff ist bekannt durch (seine in der Vergangenheit) medizinischen Anwendungen. Zu Beginn des 20 Jhds verwendete man Radium bzw. Radiumverbindungen als Heilmittel in der Medizin. Durch seine Wirkung auf Tumore (z.B. zur Behandlung von Hautkrebs) erlangte Radium in dieser Zeit als Heilmitteleine zunehmende Bedeutung und Bekanntheit.
Dies lag auch unter anderem daran, dass von Radium oder Radiumverbindungen kaum chemische Gefahren ausgehen. Auch heute (nach der GHS-Einstufung) wird Radium nicht als Gefahrstoff eingestuft. Aufgrund der Lage im Periodensystem (2. Hauptgruppe) gehört Radium zu den Erdalkalimetallen, sodass die chemische Gefährdung durch Radium vergleichbar mit Barium (auch ein Erdalkalimetall ist).
Aber Radium bzw. Radiumverbindungen wurden nicht nur medizinisch eingesetzt, sondern auch technisch, beispielsweise bei der Herstellung von Leuchtziffern für Uhren (Radiumverbindungen leuchten im Dunkeln). Diese Verwendung von Radium war aber auch verantwortlich für den “Niedergang” von Radium bzw. Radiumverbindungen. So wurde bei vielen Arbeitern, die Radiumprodukte herstellten, entsprechende Krankheitssymptome festgestellt (Strahlenschäden). Seit etwa Mitte des 20 Jhds wird die Verwendung von Radiumhaltigen Produkten durch die Strahlenschutzverordnung geregelt. Seitdem nimmt der Einsatz von Radiumprodukten kontinuierlich ab.
Daher hat heute Radium kaum noch eine technische Anwendung und der medizinische Einsatz von sogenannten Radontherapien nicht mehr die Bedeutung wie im 20. Jdh.. Aufgrund des (ehemaligen) Bekanntheitsgrades von Radium und im Einsatz in Lehrerversuchen zur Demonstration des Phänomen “Radioaktivität” hat Radium im Schulunterricht immer noch eine (hohe) Bedeutung.
Eigenschaften von Radium
Wie oben erwähnt, zählt man Radium zu den Erdalkalimetallen (aufgrund der Stellung im Periodensystem). Tatsächlich zeigt Radium auch typische Eigenschaft eines (Erdalkali)Metalls. Radium ist ein bläulich-weiß glänzendes, weiches Metall. An Luft bildet eine schwarze Schicht. Wie auch die anderen Erdalkalimetalle zeigt Radium eine niedrige Schmelz- und Siedetemperatur (im Vergleich zu typischen Metallen wie Eisen oder Aluminium). Radium hat (als Erdalkalimetall) zwei Valenzelektronen, daher hat es in der Regel in Radiumverbindungen die Oxidationsstufe +II.
Radium entsteht hauptsächlich durch den radioaktiven Zerfall von Uran. Daher kommt es in unserer (natürlichen) Umwelt auch (in geringen Konzentrationen) vor (insbesondere als Radiumverbindungen. Daher sind wir auch jederzeit vonRadium bzw. Radiumverbindungen und dessen radioaktiven Strahlung ausgesetzt.
Radioaktive Stoffe – das Plutonium
Geschichtliche Entwicklung von Radium
Plutonium ist vor allem aufgrund seiner Verwendung für Atomwaffen und dem Einsatz in Kernreaktoren bekannt. Auch heute kommt Plutonium eine technische Bedeutung bei. Die Bildung von Plutonium in einem Kernkraftwerk lässt sich auch bisher technisch nicht verhindern. Bei der Spaltung von Uran fällt Plutonium als “Nebenprodukt” an. Dabei absorbiert das U-238 ein Neutron (in seinem Atomkern), wobei kurzfristig U-239 entsteht. Dieses Uran-Isotop “zerfällt” anschließend in Plutonium (Pu-239).
Die Gefährdung durch Plutonium
Im ersten Moment unterschätzt “man” die Gefährdung” von Plutonium. Plutonium ist ein typischer Alpha-Strahler, wobei die Reichweite der Alpha-Strahlen sehr gering ist (wie bei Alpha-Strahlen typisch). Alpha-Strahlen können auch die Haut nicht durchdringen. Dennoch gehören Plutonium und Plutoniumverbindungen zu den gefährlichsten Stoffen.
Zum einen liegt dies daran, dass Plutonium ein Schwermetall ist und dessen Toxizität mit Blei oder Quecksilber vergleichbar ist. Zum anderen ist Plutonium ein radioaktiver Stoff, der sich ähnlich wie Blei oder Quecksilber in der Leber und dem Knochenmark ansammeln. Auch wenn die Toxizität von Plutonium noch nicht vollständig geklärt ist, kann man sich die Gefährdung durch Plutonium vorstellen. Im Knochenmark werden neue Körperzellen gebildet (bekannt auch dem Biologieunterricht), sodass anwesendes Plutonium die Zellen bzw. deren Bildung schädigt und so den ganzen Körper schädigt. Bereits geringste Mengen an Plutonium (im menschlichen Organismus) führen so bereits zu tödlichen Strahlenschäden. Aufgrund seiner langen Halbwertszeit, ist die Gefährdung durch Plutonium sehr hoch (aufgrund der “Langzeitwirkung”).
Eigenschaften von Plutonium
Wie oben erwähnt, gehört Plutonium zu den Schwermetallen (was die Toxizität von Plutonium) erklärt. Aufgrund seiner Stellung im Periodensystem (Ordnungszahl 94) gehört Plutonium zu den Actinoiden (alte Bezeichnung: Actinide). Als typisches Übergangsmetall bildet es mehrere Oxidationsstufen. Aufgrund seiner Eigenschaft liegt Plutonium in Verbindungen überwiegend in der Oxidationsstufe +IV vor. Darüber hinaus kommt Plutonium in Verbindungen in den Oxidationszahlen +III, +V, +VI und +VII vor.
Radium ist ein radioaktives chemisches Element, das 1898 von Marie und Pierre Curie entdeckt wurde. Es wurde das erste Mal aus Pechblende, ein Uranerz, isoliert.
Natürlicherweise findet man Radium in geringen Mengen in der Erdkruste und in Uran- und (weniger häufig) Thoriumerzen.
Die Hauptgefahren der Radiumstrahlung bestehen darin, dass sie starke ionisierende Strahlung ausstrahlt, die Krebs verursachen kann, insbesondere Knochenkrebs, da sich Radium im Skelett in der Nähe des Knochenmarkes ablagert.
Plutonium ist ein künstlich hergestelltes radioaktives chemisches Element, das 1940 von Glenn T. Seaborg, Edwin McMillan, Joseph W. Kennedy und Arthur C. Wahl erstmals synthetisiert wurde.
Plutonium wird hauptsächlich für die Herstellung von Nuklearwaffen und als Brennstoff in Kernreaktoren verwendet.
Die gesundheitlichen Auswirkungen einer Plutoniumexposition können Schädigung von Zellen, eine erhöhte Krebsrate und in hohen Dosen eine akute Strahlenkrankheit umfassen.
Halbwertszeit beschreibt die Zeit, die eine Substanz benötigt, um die Hälfte ihrer Radioaktivität zu verlieren. Die Halbwertszeit von Radium beträgt etwa 1602 Jahre, während die von Plutonium je nach Isotop zwischen 14 Jahren (für Plutonium-241) und 24,000 Jahren (für Plutonium-239) liegt.
Plutonium wird in Kernreaktoren erzeugt, indem Uran-238 Neutronen einfängt und in einer Reihe von Zerfallsprozessen in Plutonium umgewandelt wird.
Radium verhält sich in der Umwelt und im menschlichen Körper ähnlich wie Calcium. Es kann von Pflanzen aufgenommen und in der Nahrungskette angesammelt werden. Im Körper lagert es sich in Knochen und Zähnen ab.
Abgesehen von seiner Radioaktivität ist Plutonium auch wegen seiner Chemietoxizität gefährlich, insbesondere beim Einatmen von Plutonium-Staub, der zu langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen führen kann.