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 (\(\mathrm{Ra_3N_2}\)).
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.
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.
| Composé | Formule | Utilisation ou importance |
|---|---|---|
| Chlorure de radium | RaCl₂ | Premier 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 radium | RaSO₄ | Sel extrêmement insoluble utilisé pour sceller des sources radioactives de radiothérapie historiques et séparer le radium des minerais |
| Dichlorure de radium-223 | ²²³RaCl₂ | Radiopharmaceutique moderne émetteur alpha (Xofigo), autorisé pour traiter les métastases osseuses douloureuses du cancer de la prostate résistant à la castration |
| Bromure de radium | RaBr₂ | Sel cristallin luminescent qui brillait dans l’obscurité et a servi lors des premières expériences sur la désintégration nucléaire |
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.