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氯化镭为带有蓝绿色荧光的白色固体，加热时荧光尤其明显。氯化镭在水中的溶解度比其它碱土金属氯化物都小。利用这个性质，可以用分级结晶的方法来分离氯化钡和氯化镭。氯化镭只能少量溶于共沸的盐酸，而几乎不溶于浓盐酸。
气态氯化镭以RaCl2分子形式存在，此性质与其他碱土金属卤化物相同。气态氯化镭吸收676.3 nm 和 649.8 nm(红色)的可见光谱。Ra-Cl 键的解离能为2.9 eV，键长为 292 pm。
氯化镭为无色细小的星形晶簇。在暗处显亮蓝色至绿色光，当新制的盐热到300℃时，光特别强。
