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Radon

radioaktives chemisches Element, Edelgas
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Eigenschaften
Astat - Radon
Xe
Rn
Uuo  
 
 
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Radon, Rn, 86
Serie Edelgase
Gruppe, Periode, Block 18 (VIIIA), 6, p
Aussehen farblos
Massenanteil an der Erdhülle 6 · 10-16 %
Atomar
Atommasse 222
Atomradius (berechnet) - (120) pm
Kovalenter Radius 145 pm
van der Waals-Radius -
Elektronenkonfiguration [Xe]4f145d106s26p6
Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 18, 32, 18, 8
1. Ionisierungsenergie 1037 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand gasförmig
Kristallstruktur kubisch flächenzentriert
Dichte (Mohshärte) 9,73 kg/m3 (273 K) (-)
Magnetismus unmagnetisch
Schmelzpunkt 202 K (-71 °C)
Siedepunkt 211,3 K (-61,8 °C)
Molares Volumen 50,50 · 10-6 m3/mol
Verdampfungswärme 16,4 kJ/mol
Schmelzwärme 2,89 kJ/mol
Dampfdruck -
Schallgeschwindigkeit -
Spezifische Wärmekapazität 94 J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit -
Wärmeleitfähigkeit 0,00364 W/(m · K)
Chemisch
Oxidationszustände 0
Hydride und Oxide (Basizität) -
Elektronegativität -
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP
208Rn {syn.} 24,35 min α
ε 		6,260
2,850 		204Po
208At
209Rn {syn.} 28,5 min ε
α 		3,930
6,155 		209At
205Po
210Rn {syn.} 2,4 h α
ε 		6,159
2,374 		206Po
210At
211Rn {syn.} 14,6 h ε
α 		2,892
5,965 		211At
207Po
212Rn {syn.} 23,9 min α 6,385 208Po
.
221Rn {syn.} 25,0 min β-
α 		1,22 221Fr
217Po
222Rn 100 % 3,824 d α 5,590 218Po
223Rn {syn.} 23,2 min β- . 223Fr
224Rn {syn.} 107 min β- . 224Fr
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt,
gelten die angegebenen Daten bei Normbedingungen.

Radon (von lat. radius = Strahl, wegen seiner Radioaktivität) ist ein chemisches Element. Sein Symbol ist "Rn", seine Ordnungszahl ist 86. Im Periodensystem der Elemente findet man es in der Hauptgruppe der Edelgase.

Alle Isotope des Radon sind radioaktiv. Das stabilste Isotop ist Rn-222 mit einer Halbwertzeit von 3,8 Tagen. Es entsteht als Zerfallsprodukt von Radium in den Zerfallsreihen des Urans und Thoriums. Da es schwer ist und sich in schlecht belüfteten Räumen ansammeln kann, stellt es eine Gefahr für die Gesundheit dar. Radon hat am natürlichen Strahlungsaufkommen auf der Erdoberfläche den bei weitem größten Anteil (durchschnittliche Belastung eines Bundesbürgers: etwa 1,1 mSv/Jahr), gefolgt von der direkten terrestrischen Strahlung mit ca. 0,4 mSv/Jahr, der direkten kosmischen Strahlung und den natürlicherweise in der Nahrung vorkommenden radioaktive Stoffen mit je etwa 0,3 mSv/Jahr.

Geschichte

Radon wurde 1900 erstmals von Friedrich Ernst Dorn entdeckt; er nannte es "Radium Emanation" ("aus Radium herausgehendes"). 1908 isolierten William Ramsay und Robert Whytlaw-Gray eine ausreichende Menge des Gases, um seine Dichte zu bestimmen; sie nannten es Niton, nach dem lateinischen nitens, leuchtend. Seit 1923 ist die Bezeichnung Radon gebräuchlich.

Vorkommen

Im Mittel findet sich in der Erdatmosphäre ein Radonatom auf 1021 Luftmoleküle. Die Quelle des Radons ist das im Gestein und im Erdreich in Spuren vorhandene Uran und Thorium, die langsam zerfallen. In deren Zerfallsreihen wird das Radon gebildet. Dieses diffundiert dann aus den obersten Bodenschichten in die Atmosphäre, ins Grundwasser, in Keller, Rohrleitungen und Bergwerke. Radon aus tiefergelegenen Erdschichten erreicht dabei nicht die Oberfläche, da es aufgrund seiner geringen Halbwertszeit schnell zerfällt.

Radon kommt deswegen vermehrt in Gebieten mit hohem Uran- und Thoriumgehalt im Boden vor. Dies sind hauptsächlich die Mittelgebirge aus Granitgestein, in Deutschland vor allem der Schwarzwald, der Bayerische Wald und das Erzgebirge. Insgesamt kommt Radon in Süddeutschland in wesentlich höherer Konzentration vor als in Norddeutschland.

Manche Heilquellen besitzen einen bedeutenden Radonanteil. Bad Gastein mit den Gasteiner Heilstollen ist einer der bekanntesten Kurorte mit hohem Radonvorkommen. Ebenso auch Bad Zell.

Weitere Orte, an denen Radon in relativ hohen Konzentrationen vorkommt, sind neben Uran- oder Bleibergwerken auch Laboratorien, in denen Radium oder andere direkte Ausgangsprodukte des Radon gehandhabt werden.

Eigenschaften

Wie alle Edelgase ist Radon chemisch fast nicht reaktiv; nur mit Fluor reagiert es zu Radonfluorid. Es ist bei Raumtemperatur eines der schwersten bekannten Gase. Unter Normalbedingungen ist Radongas farblos, geruchlos, geschmacklos; beim Abkühlen unter seinen Schmelzpunkt wird es leuchtend gelb bis orange.

Verwendung

Radon wird in der Medizin eingesetzt.

In der Hydrologie kann der Radongehalt eines Gewässers Aufschluss über die Versorgung des Gewässers mit Grundwasser geben. Regenwasser enthält fast kein Radon und Oberflächenwasser gibt Radon schnell an die Atmosphäre ab. Daher ist ein hoher Gehalt an Radon ein Anzeiger für den Einfluss von Grundwasser.
Eventuell kann Radon als Indikator für bevorstehende Erdbeben dienen. Durch entstehende Spalten steigt die Radonkonzentration in der Umgebungsluft (wissenschaft.de).

Isotope

Es sind 20 Isotope des Radon bekannt.

Es zerfällt unter Aussendung von Alphateilchen.

  • Radon-220 ist ein Zerfallsprodukt von Thorium; es wird in älterer Literatur manchmal auch als Thoron bezeichnet.

Seine Halbwertszeit ist 55,6 Sekunden; es zerfällt ebenfalls unter Aussendung von Alphateilchen.

  • Radon-219 ist ein Zerfallsprodukt von Actinium; es wird in älterer Literatur manchmal auch als Actinon bezeichnet.

Seine Halbwertszeit ist 3,96 Sekunden; es zerfällt ebenfalls unter Aussendung von Alphateilchen.

Lungenkrebs

Radon ist ein radioaktives Material und muss mit entsprechenden Schutzvorrichtungen gehandhabt werden. Insbesondere das Einatmen von Radon ist gefährlich, da die beim Zerfall entstehenden Alphateilchen die Lunge direkt schädigen und damit krebserregend wirken. Die Zerfallsprodukte des Radon sind ebenfalls radioaktiv. Bei ihnen handelt es sich allerdings nicht um Gase, sondern um Feststoffe. An Staub gebunden kann man sie einatmen, so dass sie sich permanent in der Lunge einlagern können. Diese Stoffe zerfallen über eine lange Zerfallskette, bei der zuletzt Blei entsteht. Lungengewebe mit solchem Staub wird also radioaktiver Bestrahlung ausgesetzt. Die Belastung durch die chemischen Eigenschaften der Endprodukte sind aufgrund der geringen Mengen allerdings vernachlässigbar.

Die Haut ist zwar ebenfalls dem Gas ausgesetzt, aber die Epidermis als absterbendes Gewebe wird von der Strahlung nur unwesentlich betroffen und schirmt das darunterliegende Gewebe effektiv ab, da die Alphastrahlung eine sehr geringe Eindringtiefe (Reichweite) besitzt. In der Lunge sind die Alveolen mit lebendem Gewebe direkt dem Gas ausgesetzt. Daher löst Radon hauptsächlich Lungenkrebs aus.

In einer europaweiten Studie wurde erkannt, dass Radon etwa neun Prozent der Lungenkrebstodesfälle und zwei Prozent aller Krebstodesfälle verursacht. Damit gehen in der EU 20.000 Lungenkrebstodesfälle und in Deutschland etwa 3.000 auf Radon zurück. Allerdings ist Tabakrauchen immer noch (um mehrere Größenordnungen) gefährlicher, wie sich aus der folgenden Tabelle entnehmen läßt. Dabei ist die Wahrscheinlichkeit bis zum Alter von 75 Jahren an Lungenkrebs tödlich zu erkranken aufgetragen:

Belastung Nichtraucher Raucher
0 Bq/m3 0.4% 10.0%
100 Bq/m3 0.5% 11.6%
400 Bq/m3 0.7% 16.0%

Quelle: Bundesamt für Strahlenschutz Pressemitteilung 01.02.2005

Interessanterweise ergibt sich eine kombinierte Wirkung von Radon und Rauchen.

Belastung

 

Wie oben bereits erwähnt, ist die regionale Belastung mit Radon in der Luft sehr unterschiedlich. Dies ist auf die unterschiedlichen Vorkommen einzelner Gesteinsarten und -zusammensetzungen zurückzuführen. Dies sind vorwiegend Regionen, in denen früher Uran abgebaut wurde, aber auch Regionen mit Granit-, Bauxit- und Schwarzschiefervorkommen weisen hohe Radonkonzentrationen im Boden, der Luft und im Wasser auf. In Häusern ist die Belastung noch einmal größer als in der freien Atmosphäre, besonders in Kellern oder im Erdgeschoss. In höheren Geschossen nimmt die Belastung stark ab. Auch alte Häuser aus Naturstein oder Lehm (Fachwerkhaus) sind stärker belastet. Wichtig ist vor allem die Lüftung: da die Fenster heute besser abgedichtet sind, werden die Räume weniger belüftet und die Belastung ist heute größer als vor einem halben Jahrhundert. Für das Problem der Lüftung gibt es heute Fenster, die eine kleine Klappe im Rahen beinhalten, welcher bei Windstille eine kontinuierliche Lüftung erreicht. Bei stärkeren Windbewegungen schliest sich diese Klappe und das Fenster ist so dicht wie ein, unter heutigen Bedingungen (DIN), normales Fenster. Die jahreszeitliche Schwankung: im Haus hängen mit einem verändertem Lüftungsverhalten im Sommer gegenüber den Wintermonaten zusammen. Aber auch die Wetterlage ist für die Schwankungen vewrantwortlich. So kann sich bei einer austauscharmen Wetterlage die Radonkonzentration erhöhen.

In Deutschland beträgt die durchschnittliche Radonbelastung in Innenräumen 59 Becquerel je Kubikmeter Luft.

1984 ergab sich in einer Studie in Westdeutschland eine logarithmisch-normalverteilte Belastung bei einem Mittelwert von 40 Bq/m3 in der Raumluft.

Interessant ist auch die Belastung durch Duschen: im Wasser findet sich ebenfalls Radon, welches beim ersten Kontakt mit der Luft in diese übergeht. Im Durchschnitt in Deutschland 4.4 kBq/m3. Während des Duschens erhöht sich die Konzentration von Radon in der Luft auf über 3000Bq/m3. Quelle: Kiefer/Koelzer.

therapeutische Anwendung von Radon

Radon wird auch therapeutisch im Rahmen der Radonbalneologie eingesetzt.

Literatur

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