Radon , auch: (wie Radium wegen seiner Radioaktivität von „Strahl“) ist ein radioaktives chemisches Element mit dem Elementsymbol Rn und der Ordnungszahl 86. Im Periodensystem steht es in der 8. Hauptgruppe, bzw. der 18. IUPAC-Gruppe und zählt damit zu den Edelgasen (daher die Endung -on als Analogiebildung).
Alle Isotope des Radons sind radioaktiv. Das stabilste Isotop ist 222Rn mit einer Halbwertszeit von 3,8 Tagen; es entsteht als Zerfallsprodukt aus dem Radium-Isotop 226Ra. Zwei andere natürliche Isotope, 219Rn und 220Rn, wurden früher mit den Trivialnamen Actinon (An) bzw. Thoron (Tn) bezeichnet. Das vierte natürliche Isotop 218Rn spielt im Vergleich zu den drei vorgenannten mengenmäßig keine Rolle.
Wenn sich Radon in schlecht belüfteten geschlossenen Räumen ansammelt (im Gegensatz zur natürlichen Umgebung), ergibt sich eine erhebliche Radonbelastung, die eine Gefahr für die Gesundheit darstellt. Die hauptsächliche Gefahrenquelle sind letztlich nicht das Radon selbst, sondern seine Zerfallsprodukte, wobei Polonium-Isotope am meisten zur Belastung durch Alphastrahlung beitragen. Radon hat am gesamten 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.
Geschichte mini|links|hochkant=0.8|Ernest Rutherford mini|links|hochkant|Erklärvideo: Woher kommt Radon und wie wirkt es in unserem Körper? Obwohl häufig Friedrich Ernst Dorn als Entdecker des Radons gilt, wurde es zunächst von Ernest Rutherford entdeckt.James L. Marshall, Virginia R. Marshall: Ernest Rutherford, the "True Discoverer" of Radon. In: Bulletin for the History of Chemistry. Band 28, Nr. 2, 2003, S. 76–83, . Ab 1899 untersuchte Rutherford Thorium und entdeckte, dass die Strahlung im Gegensatz zu der des Urans nicht konstant war, sondern schwankte, was von leichten Luftbewegungen hervorgerufen wurde, und dass dies von einem inerten radioaktiven Gas verursacht wurde, das er Emanation nannte. Er konnte zudem eine Halbwertszeit der Emanation von 60 Sekunden bestimmen.E. Rutherford: I. A radio-active substance emitted from thorium compounds. In: The London Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 1900, Band 49, Nummer 296, S. 1–14, .E. Rutherford, R. B. Owens: Thorium and uranium radiation. In: Trans. R. Soc. Can. Band 2, 1899, S. 9–12 (online bei biodiversitylibrary.org). Ernst Dorn wiederholte 1900 Rutherfords Experimente und erweiterte sie auf die Elemente Polonium und Radium. Dabei fand er, dass auch Radium eine Emanation abgab.Ernst Dorn: Über die von radioaktiven Substanzen ausgesandte Emanation. In: Abhandlungen der Naturforschenden Gesellschaft zu Halle. Band 23, 1901, S. 1–15 . 1903 entdeckte André-Louis Debierne, dass auch Actinium Emanation abgab.André-Louis Debierne: Sur la radioactivite induite provoquee par les sels d'actinium. In: Comptes Rendus. Band 136, 1903, S. 446–449 ().
Bald darauf wurde erkannt, dass alle drei Emanationen unreaktive Gase sind, die keinerlei chemische Reaktionen eingehen, wie es vorher nur von den Edelgasen bekannt war.E. Rutherford: Die Radioaktivität. Springer, 1907, ISBN 978-3-642-51417-3. Trotzdem wurden sie – da das Konzept der Isotope noch nicht bekannt war – zunächst als getrennte Elemente behandelt und dementsprechend als Radium-Emanation (RaEm), Thorium-Emanation (ThEm) und Actinium-Emanation (AcEm) bezeichnet. Diese entsprechen nach heutigen Schreibweisen 222Rn (RaEm), 220Rn (ThEm) und 219Rn (AcEm).Brett F. Thornton, Shawn C. Burdette: Recalling radon’s recognition. In: Nature Chemistry. Band 5, 2013, S. 804, . Als Mitglieder verschiedener Zerfallsreihen wurden die Emanationen intensiv erforscht. So wurde erkannt, dass die Thorium-Emanation nicht direkt aus Thorium entsteht, sondern es noch mehrere Zwischenglieder gibt, was bei Radium und Actinium nicht der Fall ist. Die meisten Untersuchungen wurden dabei mit Radium-Emanation durchgeführt, sowohl weil diese in größeren Mengen verfügbar war als auch auf Grund der längeren Halbwertszeit gegenüber den anderen beiden Emanationen. Nachdem Rutherford schon 1903 Radium-Emanation kondensieren konnte, bestimmten 1909 Robert Whytlaw-Gray und William Ramsay den Schmelzpunkt und den kritischen Punkt sowie im folgenden Jahr die Dichte der Substanz.R. W. Gray and W. Ramsay: Some physical properties of radium emanation. In: J. Chem. Soc. Trans. Band 95, 1909, S. 1073–1085. .R. W. Gray and W. Ramsay: La densité de l'emanation du radium. In: Comptes Rendus. Band 155, 1910, S. 126–128 ().
Es wurden eine Reihe von Namen für die Emanationen vorgeschlagen. 1904 nannten William Ramsay und John Norman Collie sie Exradio, Exthorio and Exactinio, 1910 schlugen Ramsay und Whytlaw-Gray Niton (nach dem lateinischen nitens „leuchtend“, da es im Dunklen Licht abgibt) für die Radium-Emanation vor, was zwar im darauffolgenden Jahr auch vom International Committee on Atomic Weights akzeptiert wurde, sich aber nicht durchsetzte. Nach der Entdeckung der Isotope und der Ordnungszahl 1913 durch Frederick Soddy bzw. Henry Moseley stand zwar fest, dass es sich um ein einziges Element handeln muss, allerdings wurden noch längere Zeit getrennte Bezeichnungen für die Isotope verwendet. 1918 schlug Curt Schmidt die Bezeichnungen Radon, Thoron und Akton für die drei Emanationen vor.Curt Schmidt: Periodisches System und Genesis der Elemente. In: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. Band 103, Nr. 1, 1918, S. 79–118, . Dies wurde 1923 von der IUPAC übernommen. Bis sich aber ein einzelner Name für das Element durchsetzte, dauerte es noch einige Jahre. 1931 schlugen Marie Curie, Rutherford, Debierne und weitere vor, den ursprünglich von Rutherford geprägten Namen Emanation (Em) zu verwenden. Doch auch dieser setzte sich nicht durch, stattdessen wurde überwiegend Radon als Name verwendet. 1957 änderte schließlich die IUPAC die Definition des Radons vom Namen eines Isotops zu dem des Elementes.
Schon Jahrhunderte zuvor zeigten sich die Auswirkungen des Radons auf die menschliche Gesundheit. 1470 wurden in Schneeberg im Erzgebirge große Mengen Silbererze gefunden und zahlreiche Bergwerke erschlossen. Anfang des 16. Jahrhunderts bemerkten Ärzte wie Georgius Agricola und Paracelsus, dass viele Bergleute im Schneeberger und auch im nahen Joachimsthaler Revier insbesondere an Lungenkrankheiten starben. Sie vermuteten Stäube oder metallische Gase, die sich in der Lunge ablagerten, als Ursache für die Bergsucht genannte Krankheit.Gun Astri Swedjemark: The history of radon from a Swedish perspective. In: Radiation Protection Dosimetry. Band 109, Nr. 4, 2004, S. 421–426, . Ab dem 18. Jahrhundert wurde festgestellt, dass die Krankheit in Schneeberg anders verlief als in anderen Revieren, da sie schon sehr junge Bergleute betraf, rasch verlief und stets tödlich ausging. Ab 1850 untersuchten die Schneeberger Ärzte F. H. Härting und W. Hesse diese Schneeberger Lungenkrankheit, die für 75 % der Todesfälle unter Bergleuten verantwortlich war, und fanden 1878 heraus, dass es sich um Lungenkrebs handelte. Die genaue Ursache blieb jedoch unbekannt, vermutet wurden unter anderem ein Zusammenhang mit Arsen oder Silikosen. Ab 1907 kam auch Emanation (Radon) als Ursache in Betracht, da Carl Schiffner hohe Gehalte in Schneeberger Schächten feststellte und auch die krebserregende Wirkung ionisierender Strahlung mittlerweile bekannt war. Nach vielen Untersuchungen konnte schließlich 1939 Boris Rajewsky nachweisen, dass Radon für den Lungenkrebs unter Bergleuten verantwortlich ist. 1940 wurde in St. Joachimsthal erstmals Grenzwerte für die Radonbelastung von Bergleuten erlassen, 1944 folgte Schneeberg.Werner Schüttmann: Die Geschichte des „Schneeberger Lungenkrebses“. In: Der Anschnitt. Band 50, Heft 2–3, 1998, S. 95–102 (online, pdf).
Schon bald nach Entdeckung des Radons wurden auch positive Auswirkungen des Radons auf die Gesundheit untersucht. Vor allem in Form von Bade- und Trinkkuren sollte die Radontherapie positive Auswirkungen auf Krankheiten wie Arthrose oder Rheuma haben. Sogenannte Radiumbäder entstanden unter anderem in Bad Gastein, Bad Brambach, Oberschlema oder Bad Kreuznach.Klaus Becker: One century of radon therapy. In: International Journal of Low Radiation. Band 1, Nr. 3, 2004, S. 333–357, .
Vorkommen Im Mittel findet sich in der Erdatmosphäre ein Radonatom auf 1021 Moleküle in der Luft. Die Quellen 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 saures und helles, sog. leukokrates Gestein. Insgesamt kommt Radon in Süddeutschland in wesentlich höherer Konzentration vor als in Norddeutschland. In der Schweiz ist vor allem der Kanton Tessin eine ausgeprägte Radon-Gegend;Jahresbericht 2004 der Abteilung Strahlenschutz des Schweizer Bundesamtes für Gesundheit, S. 15. in Belgien ist es der östliche und südöstliche TeilFöderalagentur für Nuklearkontrolle: . (siehe Limburger Steinkohlerevier).
Weitere Orte, an denen Radon in relativ hohen Konzentrationen vorkommt, sind neben Uranerz-, Flussspat- oder Bleibergwerken und Halden und Absetzbecken des UranbergbausM. Schläger, Kh. Murtazaev, B. Rakhmatuloev, P. Zoriy, B. Heuel-Fabianek: Radon Exhalation of the Uranium Tailings Dump Digmai, Tajikistan. In: Radiation & Applications, Band 1, Nr. 3, 2016, S. 222–228, doi:10.21175/RadJ.2016.03.041. auch Laboratorien und Fabriken, in denen Uran, Radium oder Thorium gehandhabt werden.
Als Gas mit sehr hoher Dichte kann sich Radon in Gebäuden, besonders in Kellern und den unteren Stockwerken, in physiologisch bedeutsamen Mengen ansammeln. In Gebäuden, in denen Baumaterialien wie ungebrannter Lehm verwendet werden, kommen größere Radonmengen auch in den oberen Stockwerken vor.Holger Dambeck: Forscher warnen vor Strahlung in Lehmhäusern. Spiegel Online, 18. April 2012; abgerufen am 19. April 2012.
Gewinnung Wenn die radioaktiven Substanzen zu Radon zerfallen, kann dieses ausgasen. In einem Labor kann man das aus einer Probe entweichende Radon auffangen und durch Verflüssigen von der Restluft trennen.Klaus Hoffmann: Kann man Gold machen? Gauner, Gaukler und Gelehrte. Aus der Geschichte der chemischen Elemente. Urania-Verlag, Leipzig/Jena/Berlin 1979, keine ISBN, S. 67. Beim Zerfall eines Gramms 226Ra entstehen 0,64 cm3 222Rn pro Monat.Radon bei webelements.com
Chemische Eigenschaften Wie alle Edelgase ist Radon chemisch fast nicht reaktiv, mit Fluor reagiert es zu Radondifluorid; ob Verbindungen mit Sauerstoff beobachtet wurden, ist umstritten. 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 kg·m−3 das mit Abstand dichteste elementare Gas, wenn man vom exotisch raren Astat und heißem zweiatomigem Iod-Dampf absieht.