Radium (lateinisch radius ‚Strahl‘, wegen seiner Radioaktivität, wie auch Radon) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Ra und der Ordnungszahl 88. Im Periodensystem steht es in der 2. Hauptgruppe, bzw. der 2. IUPAC-Gruppe und zählt damit zu den Erdalkalimetallen.

Geschichte

Radium wurde am 21. Dezember 1898 in Frankreich von der polnischen Physikerin Marie Curie und ihrem Ehemann, dem französischen Physiker Pierre Curie, in der Pechblende aus dem böhmischen St. Joachimsthal entdeckt. Wegweisend war dabei der Befund, dass gereinigtes Uran (als Metallsalz) nur einen geringen Bruchteil der Radioaktivität des ursprünglichen Uranerzes aufwies. Stattdessen fand sich der größte Teil der Radioaktivität des Erzes in der Bariumsulfat-Fällung wieder. Für das abgetrennte Element wurde dann die ausgeprägte Strahlungseigenschaft zur Namensgebung herangezogen.

Gefährlichkeit von Radium für Menschen

Radiumverbindungen galten zunächst als relativ harmlos oder gar gesundheitsfördernd und wurden in den Vereinigten Staaten und Europa als Medikament gegen eine Vielzahl von Leiden beworben (z. B. als Krebsmittel) oder als Zusatz in Produkten verarbeitet, die im Dunkeln leuchteten. Die Verarbeitung geschah ohne jegliche Schutzvorkehrungen. Noch bis Mitte der 1930er Jahre wurden Kosmetika und Genussmittel beworben, die Radium enthielten.^[6]

Nach der Gründung des Radiumbades Sankt Joachimsthal in Böhmen 1906 kam es unmittelbar vor dem Ersten Weltkrieg aufgrund einer vermuteten Heilwirkung von Radium zu einem Aufblühen der Radiumbäder in Deutschland. Während bereits vor dem Krieg Bad Kreuznach damit warb, stärkstes Radiumsolbad zu sein, waren es nach dem Krieg neben St. Joachimsthal, Oberschlema vor allem Bad Brambach. Letztere beiden Orte behaupteten von sich, stärkstes Radium- bzw. Radiummineralbad der Welt zu sein. Wobei zu beachten ist, dass in den Heilquellen vor allem Radon, Radium hingegen nur in geringen Spuren vorkam. Korrekterweise hätten sich diese Bäder „Radonbad“ nennen müssen.

In den 1920er Jahren erkannte man die gesundheitsschädliche Wirkung von Radium, als sehr viele der als Radium Girls bezeichneten Zifferblattmalerinnen in Orange (New Jersey) durch die radioaktive Strahlung der selbstleuchtenden Zifferblatt-Farbe Krebstumoren an Zunge und Lippen bekamen, weil sie mit dem Mund ihre Pinsel spitzten.^[7][8] Der New Yorker Zahnarzt Theodor Blum veröffentlichte 1924 einen Artikel über das Krankheitsbild des Radiumkiefers (engl. radium jaw). Er schrieb die Erkrankung zunächst der Giftigkeit des Phosphors zu.^[9] Harrison Martland, Pathologe in New Jersey, war es schließlich, der 1925 eine Studie^[10] begann, in deren Ergebnis die Ursache richtigerweise dem Radium zugeschrieben wurde.^[11]

Bis 1931 wurde mit Radium versetztes Wasser namens Radithor in kleinen Flaschen zum Trinken verkauft. Spätestens mit dem Tod des Stahlmagnaten Eben Byers im Jahre 1932, der von 1928 bis 1930 täglich zwei Flaschen Radithor zu sich nahm, stand unumstritten fest, dass Radium schwerste Gesundheitsschäden hervorrufen kann.

Vorkommen

Radium ist eines der seltensten natürlichen Elemente; sein Anteil an der Erdkruste beträgt etwa 7 · 10⁻¹² %. Es steht in einem natürlichen Zerfallsgleichgewicht mit Uran. Damit ist der Radiumgehalt des jeweiligen Gesteines proportional zu dessen Urangehalt (unter der Voraussetzung des Nicht-Stattfindens von Transportprozessen). Der massebezogene Faktor beträgt etwa 1/3.000.000 (ca. 0,3 g/t Schwermetall). Im radioaktiven Zerfall, dem es selbst unterliegt, ist es das Mutternuklid von Radon-222.

Eigenschaften

Als Metall ist es ein typisches Erdalkali-Element. Es ist weich und silberglänzend. Radium ist dem leichteren Gruppenhomologen Barium sehr ähnlich, jedoch noch unedler als dieses. Bei Kontakt mit Sauerstoff oxidiert es sehr rasch und reagiert heftig mit Wasser.

In wässriger Lösung liegt es stets positiv zweiwertig vor. Das zweiwertige Kation ist farblos. Wie Barium bildet es einige schwerlösliche Salze, so das Carbonat, Sulfat und Chromat. Andere Salze wie die Halogenide (das Fluorid ist nur mäßig löslich), Nitrat und Acetat sind leicht löslich. Die Salze geben der Bunsenflamme eine karminrote Färbung.

Isotope

Die Massenzahlen seiner Isotope reichen von 213 bis 230, ihre Halbwertszeiten liegen zwischen etwa 182 Nanosekunden für ²¹⁶Ra und 1602 Jahren für ²²⁶Ra. Da das Radium-Isotop ²²⁶Ra in wägbaren Mengen gewonnen werden kann, ist es möglich, seine chemischen Eigenschaften recht gut zu studieren.

Verwendung

Radium in der Radio-Onkologie

Die Anwendung von geschlossenen Radiumkapseln war eine frühe Form der Brachytherapie bei Krebserkrankungen, z. B. des Gebärmutterhalses. 2013 hat der Pharmahersteller Bayer HealthCare mit Radium-Ra-223-dichlorid (Xofigo) ein Radiopharmakon auf Basis von ²²³Ra zur intravenösen Anwendung bei symptomatischen Knochenmetastasen des kastrationsresistenten Prostatakrebses auf den Markt gebracht.^[12]

Radium im Physikunterricht

Zur Darstellung der Alphastrahlung sind Radiumpräparate im Handel, die unter Wahrung der Sicherheitsvorschriften in Nebelkammern eingesetzt werden können. Es stehen zwei Intensitäten (3,7 kBq und 60 kBq) zur Verfügung.

Umweltproblematik

Radium und Uranbergbau

Da Radium über das Zerfallsgleichgewicht an das Uran gekoppelt ist, begleitet es dieses zwangsläufig in seinen Erzen und wird bei den bergbaulichen Aktivitäten mit umgewälzt, also aus dem geologischen Einschluss herausgelöst. Bei der Erzaufbereitung ist im Wesentlichen nur das Uran von Interesse (Yellowcake), das Radium wird zum Bestandteil der Rückstandsfraktion und als Abraum deponiert. Damit ist nicht im „verkauften“ Uran der größte Teil der Radioaktivität des ursprünglich geförderten Uranerzes enthalten, sondern in den Schlammdeponien der Erzaufbereitung.

Eine Beeinflussung der belebten Erdoberfläche („Umwelt“) ergibt sich einerseits über die vom Radium selbst ausgehende Strahlung (insbesondere Alphastrahlung), andererseits über seine Wirkung als Radonquelle. Auswirkungen dieser Art einzudämmen ist das Ziel von Sanierungsanstrengungen in Bergbaufolgelandschaften (siehe Wismut).

Radium und stoffumwandelnde Industrien

Überall, wo große Mengen natürlicher heterogen zusammengesetzter Stoffgemische umgesetzt werden, wird über deren Spurengehalt von Uran und Radium auch „natürliche“ Radioaktivität mit verfrachtet. Dies trifft insbesondere für die Kohlen-Verfeuerung in Kraftwerken zu (Kohlelagerstätten als hydrogeologische Uran-Senken). Nicht zurückgehaltene Stäube verfrachten das Radium der Kohle anteilsweise in die Atmosphäre. Bei greifenden Rauchgasreinigungsmaßnahmen erscheint das Radium dann auch in den festen Rückständen, die zum Teil marktfähig sind.

Verbindungen

Radiumverbindungen liegen fast ausschließlich in der Oxidationsstufe +II vor. Diese sind meist farblose, salzartige Feststoffe, die sich infolge Radiolyse der eigenen Alphastrahlung mit der Zeit gelb färben.

Eine Übersicht über Radiumverbindungen gibt die Kategorie:Radiumverbindung.

Sicherheitshinweise

Einstufungen nach der CLP-Verordnung liegen nicht vor, weil diese nur die chemische Gefährlichkeit umfassen und eine völlig untergeordnete Rolle gegenüber den auf der Radioaktivität beruhenden Gefahren spielen. Auch Letzteres gilt nur, wenn es sich um eine dafür relevante Stoffmenge handelt.

Sonstiges

• Unter der Leitung des deutschen Geologen und außerordentlichen Professor für Stratigraphie und Paläontologie Wilhelm Salomon-Calvi gelang am 14. August 1918 in einer Tiefe von 998 Metern die erfolgreiche Erbohrung einer Radium-Sole-Thermalquelle im Stadtteil Heidelberg-Bergheim mit 27 °C Wassertemperatur. Im Juli 1928 wurde dort ein „Radium-Solbad“ eröffnet. Der Radium-Kurbetrieb endete mit dem Beginn des Zweiten Weltkriegs. 1957 versiegte die sogenannte Heilquelle spontan, der laut Salomon damals an Radiumsalzen reichsten Quelle der Welt.^[13][14] Die Quelle ist die einzige Thermalquelle in Deutschland, die reines Radiumsalz enthält. Trinkkuren und Bäder sollten gegen Erkrankungen helfen.^[15]
• Ein sogenannter "Radiumbecher" wurde 2015 bei einem Recyclingunternehmen in Alsfeld gefunden und durch Mitarbeiter des Regierungspräsidium Gießen sichergestellt. Solche Becher mit einem Einsatz für Radiumsalz wurden zu Beginn des 20. Jahrhunderts zum Trinken genutzt, weil man damals von einer gesundheitsfördernden Wirkung von radioaktiver Strahlung ausging.^[16]
• In Wipperfürth gibt es das 1904 als Glühlampenfabrik gegründete und heute noch produzierende Unternehmen „Radium Lampenwerk GmbH“, Registergericht Köln HRB 37474. Die Gesellschaft ist seit 1988 eine 100-prozentige Tochter der Osram GmbH.^[17]
• Paranüsse enthalten, verglichen mit sonstigen Nahrungsmitteln, erhöhte Gehalte an Radium-224, Radium-226 und Radium-228. Wenn man täglich zwei Paranüsse verzehrt (etwa 8 Gramm), erhält man eine zusätzliche Dosis von 160 Mikrosievert/Jahr.^[18]

• Schwankner et al. (1992) Die Frühgeschichte des Radiums - Teil I. Die Geowissenschaften; 10, 6; S. 160–167; doi:10.2312/geowissenschaften.1992.10.160.
• Schwankner et al. (1992) Die Frühgeschichte des Radiums - Teil II. Die Geowissenschaften; 10, 7; S. 190–198; doi:10.2312/geowissenschaften.1992.10.190.

Einzelnachweise

1. ↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
2. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Radium) entnommen.
3. ↑ Manjeera Mantina, Adam C. Chamberlin, Rosendo Valero, Christopher J. Cramer, Donald G. Truhlar: Consistent van der Waals Radii for the Whole Main Group. In: J. Phys. Chem. A. 2009, 113, S. 5806–5812, doi:10.1021/jp8111556.
4. ↑ N. N. Greenwood und A. Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 136.
5. ↑ Dieses Element wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
6. ↑ Les "pouvoirs miraculeux" de la radioactivité.
7. ↑ B. Lambert: Radiation: early warnings; late effects. (PDF; 1,8 MB) In: Harremoës, Poul u.a. (Hrsg.): Late lessons from early warnings: the precautionary principle 1896–2000. Kopenhagen: European Environment Agency, 2001, S. 31–37.
8. ↑ Zur ausführlichen Darstellung der Gefährlichkeit von Radium für Menschen vgl. die Darstellung von Rowland, R. E.: Radium in Humans – A Review of U. S. Studies (PDF; 5,5 MB), Argonne (Illinois): Argonne National Laboratory, September 1994, S. 23–24.
9. ↑ T. Blum: Osteomyelitis of the Mandible and Maxilla. In: Journal of the American Dental Association Band 11, 1924, S. 802–805.
10. ↑ Erste größere Veröffentlichung des Forscherteams: H. S. Martland: Some Unrecognized Dangers in the Use and Handling of Radioactive Substances. In: Proceedings of the New York Pathological Society Band 25, 1925, S. 88–92.
11. ↑ H. S. Martland und R. E. Humphries: Osteogenic sarcoma in dial painters using luminous paint. In: Archives of Pathology Band 7, 1929, S. 406–417.
12. ↑ Europäische Arzneimittel-Agentur: Xofigo. Radium-223-Dichlorid (PDF; 75 kB). EMA/579264/2013, EMEA/H/C/002653, 13. November 2013.
13. ↑ Salomon, Wilhelm: Die Erbohrung der Heidelberger Radium-Sol-Therme und ihre geologischen Verhältnisse. In: Abhandlungen der Heidelberger Akademie der Wissenschaften. Mathematisch Naturwissenschaftliche Klasse. Berlin 1927, S. 13.
14. ↑ http://www.bauforschung-bw.de/objekt/id/321312129056/weitere-seite/2/ehem-radium-solbad-in-69115-heidelberg-bergheim-altstadt/
15. ↑ https://www.swhd.de/de/Baeder/Baederlandschaft/Thermalbad/75.-Jubilaeum/75-Jahre-Thermalschwimmbad/Historie-Thermalschwimmbad-2014.pdf.
16. ↑ Omas Trinkbecher - strahlend schön: Radioaktiv verseuchten "Radiumbecher" bei Haushaltsauflösung gefunden, osthessen-news.de 15. Januar 2015. Abgerufen 29. April 2015.
17. ↑ http://www.radium.de/de/unternehmen/geschichte Radium, Die Lichtmarke > Geschichte, Die Chronik von Radium, radium.de. Abgerufen am 29. April 2015.
18. ↑ Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) - Natürliche Radioaktivität in der Nahrung. In: bfs.de. 18. Dezember 2014, abgerufen am 25. Oktober 2015.