【元素図鑑】ラジウム Ra【カルシウムと同族だから骨に溜まり続ける】
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ラジウム(Radium、元素記号:Ra)は、周期表の第2族に属するアルカリ土類金属で、原子番号88の元素です。ラジウムは、19世紀末に発見された放射性元素で、以下のような特性と歴史的背景を持っています。
先に結論——すべては「カルシウムと同族」から説明できる
ラジウムは周期表の第2族、カルシウムやバリウムと同じ縦の列にあります。この一点を押さえると、ラジウムにまつわる話がほとんど説明できてしまいます。
からだはカルシウムイオンとラジウムイオンを区別できません。同族の元素は化学的なふるまいがよく似ているからです。そのため体内に入ったラジウムは、カルシウムと同じように骨に集まって居座ります。そして骨の中から放射線を出し続けます。
| カルシウムと同族であることの帰結 | 具体的に起こったこと |
|---|---|
| 骨に蓄積する | 体内に入ると排出されにくく、骨の中から被曝が続く |
| バリウムと分離しにくい | 鉱石からの単離が非常に困難だった(塩化物の分別結晶化でようやく分けられた) |
| 同じ性質を逆に利用できる | 骨に転移したがんを狙い撃ちする薬になった(後述) |
ラジウム・ガールズ——骨に溜まることの代償
20世紀初め、ラジウムは「光る不思議な物質」として歓迎されました。時計の文字盤を暗闇で光らせる塗料に混ぜられ、飲料や化粧品にまで売り出されました。放射線の害がまだ理解されていなかったのです。
文字盤に塗料を塗る作業をしていた女性たちは、筆の先を整えるために口で舐めるよう指導されていました。取り込まれたラジウムは骨に沈着し、とくに顎の骨を壊しました。多数の健康被害が出てはじめて、内部被曝という考え方と職業被曝の規制が整えられていきます。
同じ性質が、いまは治療に使われている
骨に集まるという性質は、薬を骨に届けたいときには長所になります。がんが骨に転移した患者に対し、ラジウムの放射性同位体を塩化物として投与する治療が実際に行われています。
| α線の性質 | 治療で何が起こるか |
|---|---|
| 飛ぶ距離がごく短い | 細胞数個ぶんの範囲しか届かない→骨に集まった場所だけを壊し、周りを傷めにくい |
| エネルギーが大きい | 短い距離に集中して作用するので、がん細胞のDNAを確実に切る |
| 骨に選択的に集まる | 薬を標的へ運ぶ仕組みを別に用意する必要がない——元素そのものの化学的性質が運び役になる |
なぜ単離がそれほど大変だったのか
キュリー夫妻がラジウムを取り出した相手はウラン鉱石(閃ウラン鉱)でした。ラジウムはウランが崩壊していく途中にできる元素なので、ウラン鉱石の中にごくわずかに混ざっているのです。
問題は量よりも、分離の難しさでした。鉱石の中にはラジウムと同族のバリウムが大量にあり、化学的なふるまいがよく似ているため、通常の操作ではいっしょに動いてしまいます。そこで用いたのが塩化物の溶解度のわずかな差を使った分別結晶化です。濃縮と結晶化を何千回と繰り返して、ようやく分けました。
基本情報
| 和名 | ラジウム |
|---|---|
| 英名 | Radium |
| 語源 | ラテン語「光を放つもの(radius)」 |
| 元素記号 | Ra |
| 原子番号 | 88 |
| 原子量 | (226) |
| 常温(25℃)での状態 | 固体(金属) |
| 色 | 銀白色 |
| 密度 | 5.000 g/cm3 |
| 融点 | 700℃ |
| 沸点 | 1140℃ |
| 発見者 | キュリー夫人, ベモン(フランス)[1898年] |
| 含有鉱物 | ピッチブレンド(ウラン鉱石) |
歴史
発見
1898年、マリ・キュリーとピエール・キュリー夫妻によってピッチブレンド(ウラン鉱石)から発見された。
名前の由来
ラジウムはラテン語で「光線」を意味する「radius」に由来し、強い放射能を持つことから命名された。
主な用途
医療
放射線療法における一部の特殊用途に使用されるが、より安全な放射性同位体に置き換えられることが多い。
研究
放射線の特性を研究するための基準物質として使用されることがある。
化合物
ラジウムは他のアルカリ土類金属と同様に、塩化物(RaCl2)、硫酸塩(RaSO4)などの化合物を形成する。
主な特徴
- 強い放射能を持つため、被曝すると骨髄に蓄積し、骨肉腫や白血病などの放射線障害を引き起こす可能性がある。
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よくある質問
カルシウムと同じ第2族の元素で、化学的なふるまいがよく似ているためです。からだはカルシウムイオンとラジウムイオンを区別できないので、ラジウムをカルシウムと同じように骨へ運んで固定してしまいます。一度入ると排出されにくく、骨の中から放射線を出し続けることになります。
問題になるのは外からの被曝ではなく、体内に取り込まれた場合だからです。α線は透過力が弱いぶん、短い距離にエネルギーを集中して渡します。体の外にあるなら皮膚で止まってほとんど害がありませんが、骨に沈着するとすぐ隣の細胞にエネルギーの全部が叩き込まれます。「透過力が弱い」と「安全」は別の話だと理解してください。
骨に集まるという性質と、α線が短い距離しか飛ばないという性質をそのまま長所として使っているからです。骨に転移したがんに対してラジウムの放射性同位体を投与すると、薬が自分で骨へ集まり、細胞数個ぶんの範囲だけを壊します。周囲の正常な組織を傷めにくいという利点があり、元素の化学的性質そのものが標的へ運ぶ仕組みになっています。
ウラン鉱石に大量に含まれるバリウムがラジウムと同族で、性質がよく似ていたためです。通常の化学操作では両者がいっしょに動いてしまうため、塩化物の溶解度のわずかな差を使った分別結晶化を繰り返すしかありませんでした。化学分析では追えない相手を、放射能の強さという別の指標で追跡できたことが成功の鍵でした。
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