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880.900
226 u+2
[Rn] 7s2RaRadium

Radium

Le radium est un élément chimique de symbole Ra et de numéro atomique 88. C’est le sixième élément du groupe 2 du tableau périodique, celui des métaux alcalino-terreux. Le radium métallique pur est presque blanc argenté, mais il réagit avec l’azote de l’air pour former une couche superficielle noire de nitrure de radium (\(\mathrm{Ra_3N_2}\)).

Identité

Masse atomique
226 u
Catégorie
Métaux alcalino-terreux
Groupe
2
Période
7
Bloc
s
États d'oxydation
+2
État physique (à 25 °C)
Solide
Apparence
blanc argenté métallisé

Structure électronique

Configuration électronique
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2
Configuration abrégée
[Rn] 7s2
Électrons par couche
2, 8, 18, 32, 18, 8, 2
Électronégativité (Pauling)
0.900
Affinité électronique
9.65 kJ/mol
1ʳᵉ énergie d'ionisation
509 kJ/mol
Énergies d'ionisation
509 · 979 kJ/mol

Propriétés physiques

Point de fusion
959.9 °C (1233 K)
Point d'ébullition
1736.8 °C (2010 K)
Densité
5.5 g/cm³
Capacité thermique molaire
—

Comportement chimique de l'radium

Le radium possède deux électrons de valence dans l’orbitale 7s ([Rn] 7s²). C’est l’élément le plus lourd du groupe 2 (métaux alcalino-terreux) et il présente exclusivement l’état d’oxydation +2, sous forme de cation Ra²⁺, en formant des liaisons fortement ioniques. Son comportement chimique est presque identique à celui du baryum, bien qu’il soit plus électropositif, plus basique et plus réactif. Fraîchement préparé, il s’agit d’un métal blanc argenté brillant qui se ternit rapidement à l’air par nitruration et oxydation. Il émet une faible luminescence bleuâtre dans l’obscurité, due à la radioluminescence produite par l’excitation de l’air environnant.

Réactivité

  • Ra + 2 H₂O → Ra(OH)₂ + H₂

    Il réagit vivement avec l’eau liquide en libérant de l’hydrogène gazeux et en formant une solution alcaline d’hydroxyde de radium, la base la plus forte du groupe 2.

  • Ra²⁺ + SO₄²⁻ → RaSO₄

    Il précipite très facilement en présence de sulfates, en formant du sulfate de radium blanc, le sel le moins soluble de tous les métaux alcalino-terreux.

  • Ra + O₂ → RaO

    Il s’oxyde rapidement au contact de l’air en formant de l’oxyde de radium ; à des températures plus élevées, il brûle en formant de l’oxyde et du peroxyde de radium.

Composés notables

ComposéFormuleUtilisation ou importance
Chlorure de radiumRaCl₂Premier sel de radium isolé à l’état pur par Marie Curie ; historiquement utilisé comme source de rayonnement médical et comme étalon d’activité radioactive
Sulfate de radiumRaSO₄Sel extrêmement insoluble utilisé pour sceller des sources radioactives de radiothérapie historiques et séparer le radium des minerais
Dichlorure de radium-223²²³RaCl₂Radiopharmaceutique moderne émetteur alpha (Xofigo), autorisé pour traiter les métastases osseuses douloureuses du cancer de la prostate résistant à la castration
Bromure de radiumRaBr₂Sel cristallin luminescent qui brillait dans l’obscurité et a servi lors des premières expériences sur la désintégration nucléaire

Distribution de la couche électronique

Diagramme de distribution de la couche électronique de Radium.Diagramme de style Bohr : le noyau se trouve au centre et les électrons sont disposés sur des orbites circulaires concentriques, une par niveau d'énergie.RaAfficher dans le générateur d'atomes

Isotopes

Tous les isotopes du radium sont radioactifs, et plus de trente nucléides ont été caractérisés. Le plus important et celui dont la durée de vie est la plus longue est le radium-226 (²²⁶Ra, avec 138 neutrons et une demi-vie de 1,600 ans), descendant de l’uranium-238, qui se désintègre en émettant des particules alpha pour donner le gaz radon-222. Parmi les autres isotopes naturels importants en médecine et en géologie figurent le radium-228 (²²⁸Ra, demi-vie de 5.75 ans, série du thorium) et le radium-223 (²²³Ra, demi-vie de 11.4 jours, utilisé en thérapie oncologique par émission alpha).

Occurrence et production

Le radium est un élément rare mais omniprésent en tant que produit transitoire de désintégration dans tous les minerais d’uranium et de thorium. Une tonne de minerai de pechblende (uraninite) contient en moyenne à peine 0.14 gramme de radium à l’équilibre séculaire. Il n’existe aucun gisement primaire de radium pur. Historiquement, il était extrait des minerais d’uranium de Jáchymov (République tchèque), de Shinkolobwe (République démocratique du Congo) et du Grand lac de l’Ours (Canada), au moyen de procédés laborieux de coprécipitation fractionnée avec le baryum.

Histoire et origine du nom

Le radium a été découvert à Paris en décembre 1898 par les scientifiques Marie Skłodowska-Curie et Pierre Curie, avec Gustave Bémont, après qu’ils eurent constaté que les résidus de pechblende étaient quatre fois plus radioactifs que l’uranium pur qu’ils contenaient. Après des années de travail physique épuisant à traiter des tonnes de minerai dans un hangar humide, Marie Curie et André-Louis Debierne ont isolé le radium métallique pur en 1910 par électrolyse du chlorure de radium sur une cathode de mercure. Son nom dérive du mot latin « radius » (rayon), en référence à l’éclat de ses émissions radioactives.

Applications et importance de l'radium

Utilisations de l'élément

Durant la première moitié du XXe siècle, le radium a été largement mélangé au sulfure de zinc pour produire des peintures radioluminescentes qui brillaient dans l’obscurité sur les cadrans de montres militaires, les boussoles et les instruments aéronautiques. Il était également utilisé comme source de neutrons en association avec le béryllium. Aujourd’hui, son utilisation dans les peintures luminescentes est strictement interdite dans le monde entier.

Utilisations de ses composés

En médecine contemporaine, le dichlorure de radium-223 (Xofigo) constitue une thérapie ciblée innovante : en imitant le calcium, il se fixe sélectivement sur les métastases osseuses et émet des particules alpha de courte portée qui détruisent les cellules tumorales tout en préservant la moelle osseuse saine environnante.

Santé, sécurité et environnement

Rôle biologique

Le radium n’a aucune fonction biologique connue. En raison de son extraordinaire affinité chimique avec le calcium, les ions Ra²⁺ ingérés sont transportés par le sang et se déposent durablement dans la matrice minérale des os, où le rayonnement alpha continu détruit la moelle osseuse et provoque une anémie aplasique, une ostéonécrose mandibulaire et des ostéosarcomes malins.

Sécurité

L’histoire tragique des « radium girls » dans les années 1920, des ouvrières qui affûtaient les pinceaux enduits de peinture au radium avec leurs lèvres, a conduit à l’adoption de normes strictes de radioprotection.

Environnement

Il n’y a pas de déversements courants : les traces de radium sont immobilisées dans des matrices solides, traitées comme des déchets radioactifs puis vitrifiées.

Questions fréquentes sur l' Radium

Pourquoi les cadrans des anciennes montres brillaient-ils dans l’obscurité grâce à la peinture au radium ?

Après la découverte du radium, sa radioactivité intense a fasciné le public et l’industrie. Les horlogers ont commencé à mélanger de petites quantités de sels de radium avec du sulfure de zinc pour créer des cadrans autoluminescents qui brillaient dans l’obscurité sans source lumineuse externe. Le phénomène était si spectaculaire que les réveils lumineux, les boussoles et les instruments aéronautiques se sont rapidement répandus. Cette pratique a ensuite été totalement interdite dans le monde entier après la mise en évidence des graves dommages qu’elle causait aux ouvriers chargés de leur fabrication.

Pourquoi les sels de radium brillent-ils spontanément dans l’obscurité ?

Contrairement aux matériaux phosphorescents courants, qui doivent être préalablement « chargés » sous une ampoule, les sels de radium brillent continuellement, de jour comme de nuit. Les rayonnements alpha et bêta émis par leurs atomes entrent en collision avec les molécules d’azote de l’air environnant et les excitent électriquement. Lorsqu’elles reviennent à un état d’énergie inférieur, les molécules d’azote émettent une faible luminescence bleuâtre, visible dans l’obscurité totale.

En quoi consistait la mode pseudoscientifique des eaux et des cosmétiques au radium dans les années 1920 ?

Après sa découverte, la fascination populaire pour l’énergie atomique a déclenché une vague de produits radioactifs prétendument miraculeux et non réglementés. Des récipients en céramique contenant du radium ont été commercialisés pour « réactiver » l’eau potable quotidienne. Des dentifrices, des crèmes rajeunissantes et des pommades promettant vitalité et guérison de toutes les maladies ont également été vendus. Cette mode s’est effondrée lorsque des personnalités comme le millionnaire Eben Byers sont mortes défigurées par une nécrose osseuse après avoir consommé des milliers de bouteilles d’eau radioactive.

Pourquoi le radium se fixe-t-il dans les os et provoque-t-il autant de dommages dans l’organisme ?

Le radium appartient à la même famille chimique que le calcium, celle des métaux alcalino-terreux, et possède des propriétés similaires. Lorsqu’il est ingéré ou inhalé, l’organisme le confond avec le calcium et le transporte directement vers la structure osseuse, où il s’intègre durablement. Il y émet alors un rayonnement continu qui détruit la moelle osseuse et provoque des tumeurs graves, sans possibilité de l’éliminer facilement.

En quoi consistait la bataille judiciaire tragique des « radium girls » aux États-Unis ?

Dans les années 1920, des centaines de jeunes femmes travaillaient dans des usines du New Jersey et de l’Illinois à peindre les cadrans de montres militaires. Leurs supérieurs leur ordonnaient d’affûter les pinceaux avec leurs lèvres, en leur assurant que la peinture était inoffensive. Au fil des années, elles ont ingéré des quantités mortelles de radium qui se sont accumulées dans leurs os, provoquant des nécroses de la mâchoire et des cancers osseux. Leur procès historique a contribué à établir les droits modernes des travailleurs et les normes de sécurité industrielle.

Pourquoi le radium produit-il continuellement le dangereux gaz radioactif radon dans les sous-sols et les mines ?

Le noyau du radium-226 se désintègre en émettant une particule alpha pour devenir du radon-222, avec une demi-vie de seize cents ans. Contrairement au radium, qui est un métal solide piégé dans la roche minérale, le radon qui en résulte est un gaz noble monoatomique inerte et extrêmement volatil. Il s’infiltre facilement à travers les fissures du granite et des fondations en béton, puis s’accumule dans les sous-sols mal ventilés où il peut être inhalé et provoquer un cancer du poumon.

Comment Marie Curie a-t-elle isolé un décigramme de chlorure de radium à partir de tonnes de pechblende ?

Marie Curie a obtenu des tonnes de résidus de pechblende provenant des mines de Joachimsthal, offerts par le gouvernement autrichien. Dans un hangar dépourvu d’isolation thermique, elle a fait bouillir pendant des mois les solutions de lixiviation avec des acides et de la soude caustique dans des cuves en fer. Comme le radium était chimiquement très proche du baryum, elle a appliqué une technique de cristallisation fractionnée exhaustive : en évaporant des milliers de fois des solutions chaudes de chlorures, elle a réussi à cristalliser le chlorure de radium légèrement avant le chlorure de baryum, obtenant ainsi du radium pur.

Principales sources consultées : PubChem, Royal Society of Chemistry, NIST, IUPAC. Dernière révision : novembre 2026.