Start > PSE > Radon Zurück

Steckbrief: Radon

Informationen zum Element:

Bezeichnung

[222]
  Rn
86

Symbol: Rn

Internationale Bezeichung (IUPAC): Radon

Ursprung: Radon (wie Radium von lat. radius Strahl, wegen seiner Radioaktivität) ist ein radioaktives 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 222Rn mit einer Halbwertzeit von 3,8 Tagen; es entsteht als Zerfallsprodukt aus Radium. Zwei andere natürliche Isotope tragen die historischen Namen Thoron (Tn) und Actinon. Daneben hat Radon noch zwei weitere natürliche Isotope, die aus verschiedenen Gründen praktisch in der Erdatmosphäre nicht vorkommen. Da sich die drei relativ häufigen Isotope von Radon in Häusern in schlecht belüfteten Räumen ansammeln können, stellen sie eine Gefahr für die Gesundheit dar. Radon hat am natürlichen Strahlungsaufkommen auf der Erdoberfläche den bei weitem größten Anteil (durchschnittliche effektive Dosis pro Person in Deutschland: 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 radioaktiven Stoffen mit je etwa 0,3 mSv/Jahr.
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.

Bedeutung: radius = Strahl

Daten Periodensystem

Radon

Periode: 6

Gruppe: 18 (VIII A)

Gruppenname: Edelgase

Oxidationszahl: 2

Atommasse [u]: [222]

Elektronegativität

Elektronegativität (nach Allred): 2,2

Elektronegativität (nach Pauling): 0

Physikalische Daten

Radon

Aggregatzustand (20°C): gasförmig

Dichte [g/cm2]: 0,00973

Radioativ: 3,8 d

Schmelztemperatur [°C]: -71

Siedetemperatur [°C]: -62

Kristallstruktur: kubisch - flächenzentriert

Verwendung im Alltag

  • Eigenschaften: Wie alle Edelgase ist Radon chemisch fast nicht reaktiv; nur mit Fluor reagiert es zu Radonfluorid. Unter Normalbedingungen ist Radongas farblos, geruchlos, geschmacklos; beim Abkühlen unter seinen Schmelzpunkt wird es leuchtend gelb bis orange. Als Füllung in Gasentladungsröhren erzeugt Radon rotes Licht. Außerdem ist es mit 9,73 mg/cm3 das mit Abstand dichteste elementare Gas.
  • Verbindungen: Wie sein leichteres gruppenhomologes Xenon ist Radon in der Lage, echte Verbindungen zu bilden. Es kann erwartet werden, dass diese stabiler und vielfältiger sind als beim Xenon. Das Studium der Radonchemie wird durch die hohe spezifische Aktivität des Radons sehr behindert, weil die energiereiche Strahlung zur Selbstzersetzung (Autoradiolyse) der Verbindungen führt. Eine Chemie mit wägbaren Mengen dieser Stoffe ist daher nicht möglich.
  • Gefahren: Als radioaktives Gas mit sehr hoher Dichte kann sich Radon in Gebäuden, besonders in Kellern und den unteren Stockwerken, in physiologisch bedeutenden Mengen ansammeln. Durch das Einatmen von Radon steigt das Risiko, an Lungenkrebs zu erkranken. Ursache dafür ist nicht das Radongas selbst, sondern die daraus entstehenden ebenfalls radioaktiven Radon-Zerfallsprodukte. Die Zerfallsprodukte sind Schwermetallatome, die zum größten Teil an Aerosolteilchen der Atemluft angelagert sind und sich im Atemtrakt abscheiden und anreichern. Die unter den Zerfallsprodukten enthaltenen Alphastrahler bestrahlen die Atemwege mit den biologisch besonders wirksamen Alphateilchen. Am größten ist die Wahrscheinlichkeit an einem Bronchialkarzinom zu erkranken, weil die lokale Strahlendosis in den Bronchien am größten ist.
    Bei Uran-Bergarbeitern ist Lungenkrebs durch Radon eine anerkannte Berufskrankheit. In den Anfängen des Bergbaus ist sie als Schneeberger Krankheit bekannt geworden und hat praktisch alle Bergleute in der Umgebung von Schneeberg im Erzgebirge getötet.
    Rechnerische Abschätzungen aus der Lungenkrebshäufigkeit von Bergarbeitern haben ergeben, dass Radon für etwa 10 % der Lungenkrebstodesfälle verantwortlich ist. Diese Größenordnung wurde inzwischen durch epidemiologische Studien belegt. Damit gehen in der EU 20.000 Lungenkrebstodesfälle und in Deutschland etwa 3.000 pro Jahr auf Radon zurück.
    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.
    Das stabile Element am Ende der radioaktiven Zerfallskette ist Blei. Nach jahrelanger Kellerlagerung hat sich auf Gegenständen ein dunkler, metallisch riechender, abwaschbarer Staubfilm abgesetzt.
    Die regionale Belastung mit Radon in der Luft ist 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.
    Als Ergebnis von Sanierungs- bzw. Modernisierungsmaßnahmen an bestehenden Objekten, die in der Regel mit dem Ziel der Energieeinsparung realisiert werden, können deutlich höhere Werte der Radonkonzentration resultieren als vor Baubeginn, wenn das Radonproblem bei der Projektierung der Maßnahmen nicht beachtet wird. Eine Bauwerksabdichtung gemäß den Vorgaben der Energieeinsparverordnung EnEV 2002 und die damit verbundene zum Teil deutliche Senkung des Luftaustausches kann neben der Bildung von Schimmelpilzen und dem Auftreten von Bauschäden auch zu einem Anstieg der Radonkonzentration bis in Bereiche führen, wo eine signifikante Gesundheitsgefährdung besteht. Betroffen sind vor allem Bewohner von Häusern, die auf Baugrund mit geologisch bedingt erhöhter Radonkonzentration errichtet wurden.
    Das geogen bedingt vorhandene Radonpotenzial unter einem Gebäude kann durch eine Untersuchung des Baugrundes ermittelt werden. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, vor der Errichtung von Neubauten die Radonkonzentration in einem Meter Tiefe im Erdreich zu ermitteln.
    Für das Problem der Lüftung gibt es heute Fenster, die eine kleine Klappe im Rahmen besitzen, welche bei Windstille eine kontinuierliche Lüftung bewirkt. Bei stärkeren Windbewegungen schließt sich diese Klappe, und das Fenster ist so dicht wie ein, unter heutigen Bedingungen (DIN), normales Fenster. Die jahreszeitlichen Schwankungen im Haus hängen mit einem verändertem Lüftungsverhalten im Sommer gegenüber den Wintermonaten zusammen. Aber auch die Wetterlage ist für die Schwankungen verantwortlich. 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 eine Studie in Westdeutschland eine logarithmisch-normalverteilte Belastung bei einem Mittelwert von 40 Bq/m3 in der Raumluft.
    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 3000 Bq/m3.
    Die Radonkonzentration in Gebäuden unterliegt in Abhängigkeit von der Art der Nutzung des Gebäudes sowie den Gewohnheiten der Bewohner Schwankungen, die bis zu drei Größenordnungen betragen können.
  • Verwendung: In der medizinischen Radonbalneologie soll Radon das menschliche Immunsystem stimulieren und dadurch Krankheiten lindern. Aus naturwissenschaftlicher Sicht ist die positive Wirkung des Radons nicht nachgewiesen. Das Radon gelangt durch die Inhalation hochaktiver radonhaltiger Luft oder in Wannenbädern durch die Haut in den menschlichen Organismus. Unter Aspekten des Strahlenschutzes ist die zusätzliche Strahlenexposition durch Radon zwar gering, jedoch nicht vernachlässigbar.
    Das Umweltbundesamt sieht für die Radonbalneologie Kontraindikationen für die Anwendung bei Kindern und Jugendlichen sowie Schwangeren.
  • Hydrologie - Gewässerzuflüsse: In der Hydrologie kann der Radongehalt eines Gewässers Aufschluss über dessen Grundwasserversorgung geben. Regenwasser enthält fast kein Radon, Oberflächenwasser ist ebenfalls nahezu radonfrei, bzw. gibt das Radon schnell an die Atmosphäre ab. Grundwasser hingegen weist Radonkonzentrationen auf, die um Größenordnungen über denen von Oberflächenwässern liegen. Daher ist ein hoher Gehalt an Radon im Oberflächenwasser ein Anzeiger für den Einfluss von Grundwasser.
  • Erdbebenvorhersage: In mehreren Ländern stützt sich die Erdbeben-Vorhersage auch auf Radonmessungen. Leichte Erschütterungen des Erdreiches sorgen für eine schnellere Ausbreitung des in der Erde entstehenden Radongases als unter normalen Bedingungen. In unterirdischen Hohlräumen steigt dadurch die Radonkonzentration messbar an.
  • Uranerz-Suche: Radonmessungen helfen bei der Suche nach Uranerz-Lagerstätten. Die Größe der Radonexhalation, also die Menge des aus dem Boden austretenden Radongases, hängt vom Radiumgehalt und der Porosität des Untergrundes ab. Während der Uranprospektion werden auf großen Gebieten einfache, passiv arbeitende Radonmessgeräte auf der Erdoberfläche oder dicht darunter ausgelegt. Überdurchschnittliche Messwerte weisen auf höhere Uran/Radium-Konzentrationen und Bodenporosität und damit auf eine mögliche Lagerstätte hin. Es gibt geologische Prozesse, die Uran und das daraus entstandene Radium voneinander trennen. Deshalb ist der Hinweis auf Uran nicht eindeutig.

Vorkommen und Häufigkeit

Vorkommen: Im Mittel findet sich in der Erdatmosphäre ein Radonatom auf 1021 Moleküle in der Luft. Radon ist damit der seltenste Bestandteil der Luft. Die Quelle des Radons sind im Gestein und im Erdreich in Spuren vorhandenes 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, Höhlen und Bergwerke. Radon aus tiefergelegenen Erdschichten erreicht nicht die Oberfläche, da es bereits auf dem Weg dorthin 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, das Fichtelgebirge und das Erzgebirge, in Österreich das Granitbergland im Waldviertel und Mühlviertel. Hier finden sich vor allem saure und helle (leukokrate) Gesteine. Insgesamt kommt Radon in Süddeutschland in wesentlich höherer Konzentration vor als in Norddeutschland.
Manche Quellen besitzen einen bedeutenden Radonanteil, Bad Gastein mit den Gasteiner Heilstollen ist einer der bekanntesten Kurorte mit hohem Radonvorkommen. Ebenso auch Bad Steben, Meran, Sibyllenbad, Menzenschwand, Bad Schlema, Bad Kreuznach, Bad Zell und Ischia im Golf von Neapel, neben Capri.
Weitere Orte, an denen Radon in relativ hohen Konzentrationen vorkommt, sind neben Uranerz-, Flussspat- oder Bleibergwerken auch Laboratorien und Fabriken, in denen Uran, Radium oder Thorium gehandhabt werden.

    Häufigkeit: 6,00 ⋅ 10-16 % (prozentualer Massenanteil der Erdhülle, d.h. der Erdkruste/Ozeane bis 16 km Tiefe)

    Geschichte

    Entdeckung: 1900

    Entdecker: Friedrich Ernst Dorn

    Isotope

    • 218Rn (in Spuren, radioaktiv, Halbwertzeit: 0,35 ms, 132 Neutronen)
    • 219Rn (1 %, radioaktiv, Halbwertzeit: 3,96 s, 133 Neutronen)
    • 220Rn (9 %, radioaktiv, Hablwertzeit: 55,6 s, 134 Neutronen)
    • 222Rn (90 %, radioaktiv, Halbwertzeit: 3,824 d, 136 Neutronen)
    • 223Rn (in Spuren, radioaktiv, Halbwertzeit: 23,2 min, 137 Neutronen)

    Bild (mit freundlicher Genehmigung von http://www.smart-elements.com):

    Radon

    Schalenmodell nach Bohr

    Radon

     
    hoch
    Xenon
    		 
     
    links
    Astat
    		Radon 
    rechts
    Francium

    Quellen