Chemické prvky Archivy - Strana 4 z 12

Bismut (Bi) – chemický prvek

Úvod

Bismut (Bi) je těžký, křehký a narůžovělý stříbřitě bílý kov, který je známý svou nízkou toxicitou. Na povrchu vytváří tenkou vrstvu oxidu, jež způsobuje jeho charakteristickou duhovou barvu. Jeho protonové číslo je 83 a v periodické tabulce se řadí do 15. skupiny mezi pniktogeny. V přírodě se vyskytuje ryzí, ale většinou je získáván jako vedlejší produkt při rafinaci olova, mědi a cínu. Hlavní naleziště a producenti bismutových rud se dnes nacházejí především v Číně, Laosu a Mexiku.

Vlastnosti

Bismut (Bi), prvek s protonovým číslem 83, je křehký, krystalický a těžký kov stříbrnobílé barvy s charakteristickým růžovým nádechem, který často přechází v duhové barvy kvůli tenké oxidační vrstvě. Dlouho byl považován za nejtěžší stabilní prvek, avšak dnes je známo, že jeho jediný přírodní izotop je extrémně slabě radioaktivní. Vyniká jako nejsilnější přírodní diamagnetikum, což znamená, že aktivně odpuzuje vnější magnetické pole. Má velmi nízkou tepelnou i elektrickou vodivost. Unikátní vlastností je jeho expanze asi o 3,3 % při tuhnutí. Je pozoruhodně netoxický.

Vznik názvu

Původ názvu bismut není zcela jasný, ale pravděpodobně pochází z němčiny. Předpokládá se, že je odvozen od starých německých výrazů jako „wissmuth“ nebo „weiße Masse“, což v překladu znamená „bílá hmota“. Tento název odkazoval na jeho stříbřitě bílý vzhled v čerstvém řezu.

Základní údaje

Latinský název	Bisemutum
Slovenský název	Bizmut
Skupina	Skupina 15 (VA)
Perioda	6
Skupenství (20°C)	Pevné
Barva	Stříbrolesklý
Rok objevu	starověk

Atomové vlastnosti

Protonové číslo	83
Elektronegativita	2,02
Oxidační čísla	8
Ionizační energie	703
Atomový poloměr	160
Kovalentní poloměr	148
El. konfigurace	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p³

Fyzikální vlastnosti

Teplota tání	271,4 °C
Teplota varu	1560 °C
Hustota	9,78 g/cm³

Objev

Přestože byl bismut znám již od starověku, byl často zaměňován s jinými kovy, především s olovem, cínem a antimonem kvůli podobnému vzhledu a nízkému bodu tání. Jeho název pravděpodobně pochází z německých výrazů „weisse masse“ nebo „Wissmuth“, což odkazovalo na jeho bílou barvu. Alchymisté ho ve středověku znali a studovali, ale stále ho nepovažovali za samostatný prvek. Průlom nastal až v roce 1753, kdy francouzský chemik Claude François Geoffroy přesvědčivě demonstroval jeho unikátní chemické a fyzikální vlastnosti, čímž ho definitivně odlišil od olova a potvrdil jeho status svébytného prvku.

Výskyt v přírodě

Bismut je v zemské kůře poměrně vzácný prvek, jeho hojnost je přibližně dvakrát větší než u zlata. V přírodě se může vyskytovat v ryzí formě nebo ve svých rudách, z nichž nejvýznamnější je sulfid bismutitý neboli bismutinit (Bi₂S₃). Drtivá většina světové produkce bismutu však nepochází z jeho vlastních dolů, ale získává se jako vedlejší produkt při rafinaci jiných kovů, zejména olova, mědi, cínu, wolframu a stříbra. Z těchto rud se bismut odděluje různými metalurgickými procesy, například pražením rudy na oxid a následnou redukcí uhlíkem za vysoké teploty.

Využití

Bismut je pro člověka všestranně užitečný kov. Jeho slitiny s nízkým bodem tání se používají v automatických hasicích systémech a elektrických pojistkách. V medicíně je klíčovou složkou léků na zažívací potíže, jako je subsalicylát bismutitý, a má i antiseptické účinky. Kosmetický průmysl využívá oxychlorid bismutitý pro perleťový lesk v očních stínech a make-upu. Slouží jako netoxická náhrada olova ve střelivu, pájkách či rybářských olůvkách. V přírodě se bismut vyskytuje v ryzí formě nebo v minerálu bismutinitu, často doprovází rudy olova, mědi a cínu.

Sloučeniny

V přírodě bismut tvoří různé minerály, nejčastěji sulfid bismutitý známý jako bismutinit, nebo oxid bismutitý zvaný bismit. Člověk však cíleně vyrábí širokou škálu jeho sloučenin. Mezi nejznámější patří subsalicylát bismutitý, aktivní látka v lécích proti průjmu, a oxychlorid bismutitý, který dodává kosmetice perleťový třpyt. Vanadičnan bismutitý se používá jako stabilní a netoxický žlutý pigment v barvách. V oblasti moderních technologií je klíčový telurid bismutitý, polovodič s vynikajícími termoelektrickými vlastnostmi, využívaný například v přenosných chladicích zařízeních nebo pro generování elektřiny.

Zajímavosti

Ačkoliv byl bismut dlouho považován za nejtěžší stabilní prvek, je ve skutečnosti extrémně slabě radioaktivní. Jeho poločas rozpadu je však více než miliardkrát delší než dosavadní stáří vesmíru, takže je pro praktické účely naprosto bezpečný. Je to nejvíce diamagnetický kov, což znamená, že je odpuzován magnetickým polem; slabý magnet se nad ním může vznášet. Při tuhnutí vytváří nádherné duhové krystaly se schodovitou strukturou, jejichž barva je způsobena tenkou vrstvou oxidu. Podobně jako voda expanduje při tuhnutí, což je u kovů velmi neobvyklá vlastnost.

Einsteinium (Es) – chemický prvek

Einsteinium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Einsteinium (Es) je syntetický a vysoce radioaktivní kovový prvek. Jeho protonové číslo je 99 a v periodické tabulce patří mezi aktinoidy. Předpokládá se, že má stříbřitě bílý vzhled. V přírodě se tento prvek vůbec nevyskytuje. Získává se uměle v nepatrných množstvích v jaderných reaktorech ozařováním lehčích prvků neutrony. Poprvé byl objeven ve spadu po testu první vodíkové bomby. Dnes ho lze nalézt pouze ve specializovaných výzkumných laboratořích, kde se vyrábí pro vědecké účely, protože je příliš nestabilní pro praktické využití.

Vlastnosti

Einsteinium, s chemickou značkou Es a protonovým číslem 99, je vysoce radioaktivní, syntetický kovový prvek patřící do řady aktinoidů. Předpokládá se, že má stříbřitě bílý vzhled a je poměrně měkký. Všechny jeho izotopy jsou nestabilní, přičemž nejdelší poločas přeměny má izotop ²⁵²Es, a to přibližně 471,7 dne. Jeho intenzivní radioaktivita způsobuje viditelné modré světélkování ve tmě a generuje značné teplo, které poškozuje jeho vlastní krystalovou mřížku. Chemicky je velmi reaktivní, typicky vystupuje v oxidačním stavu +3, ačkoli byl pozorován i stav +2. Reaguje s kyslíkem, párou a kyselinami.

Vznik názvu

Tento prvek byl pojmenován na počest jednoho z nejvýznamnějších vědců všech dob, Alberta Einsteina. Objev byl učiněn v roce 1952, avšak název byl navržen a zveřejněn až v roce 1955, krátce po Einsteinově smrti, jako trvalá pocta jeho revolučním příspěvkům k fyzice.

Objev

Objev einsteinia se datuje do prosince 1952 a je spojen s analýzou trosek po výbuchu první vodíkové bomby, testu s kódovým označením „Ivy Mike“. Tým vědců vedený Albertem Ghiorsem na Kalifornské univerzitě v Berkeley zkoumal materiál shromážděný z radioaktivního spadu. V těchto vzorcích identifikovali nový izotop ²⁵³Es. Tento izotop vznikl z uranu-238, který v extrémních podmínkách exploze pohltil patnáct neutronů a následně prošel sérií sedmi beta rozpadů. Vzhledem k probíhající studené válce byl tento objev odtajněn a publikován až v roce 1955. Prvek byl pojmenován na počest Alberta Einsteina.

Výskyt v přírodě

Einsteinium se v přírodě přirozeně nevyskytuje; jedná se o čistě syntetický prvek. Veškeré jeho množství je vyrobeno uměle v jaderných reaktorech s vysokým neutronovým tokem, jako je například reaktor HFIR v Oak Ridge National Laboratory. Jeho produkce je výsledkem dlouhodobého a intenzivního ozařování lehčích aktinoidů, například plutonia nebo kalifornia, proudem neutronů. Tento proces zahrnuje složitou řadu po sobě jdoucích neutronových záchytů a beta rozpadů. Získaná množství jsou extrémně malá, obvykle v řádu mikrogramů až miligramů, a jejich izolace od ostatních prvků je chemicky velmi náročná.

Využití

Einsteinium nemá žádné komerční využití. Jeho existence je omezena na vědecké laboratoře, kde slouží jako klíčový materiál pro základní výzkum. Hlavním účelem je výroba ještě těžších, supertěžkých prvků. Například ostřelováním izotopu einsteinia-253 bylo poprvé syntetizováno mendelevium. Mimo laboratoř nemá žádnou funkci. V přírodě se einsteinium vůbec nevyskytuje; je to čistě umělý prvek, který se netvoří žádnými přirozenými procesy na Zemi ani ve vesmíru. Z tohoto důvodu nehraje absolutně žádnou roli v biologických či geologických cyklech, což ho činí unikátním.

Sloučeniny

Vzhledem k extrémní radioaktivitě a nepatrným dostupným množstvím bylo připraveno a charakterizováno jen několik jednoduchých sloučenin einsteinia. Všechny jsou výhradně umělého původu a existují pouze v laboratorních podmínkách. Mezi známé patří oxid einsteinitý (Es₂O₃), halogenidy jako fluorid (EsF₃), chlorid (EsCl₃) nebo jodid (EsI₃), a také oxyhalogenidy. Tyto látky se studují pro pochopení chemických vlastností těžkých aktinoidů. V přírodě se žádné sloučeniny einsteinia nenacházejí, protože samotný prvek je umělý a v přírodním prostředí se nikdy nevyskytoval, tudíž nemohl vstoupit do chemických reakcí.

Zajímavosti

Einsteinium je natolik radioaktivní, že viditelně září ve tmě modrým světlem. Toto záření je důsledkem intenzivního uvolňování energie při jeho rychlém radioaktivním rozpadu. Dalším fascinujícím důsledkem této vlastnosti je rychlá autodestrukce. Energie uvolněná rozpadem poškozuje krystalovou mřížku samotného kovu i jeho sloučenin, což extrémně komplikuje studium jejich pevných fází. Kvůli kombinaci krátkého poločasu rozpadu nejběžnějšího izotopu a tohoto samovolného poškozování je velmi obtížné nashromáždit a analyzovat makroskopické množství tohoto prvku, což z něj činí jednu z největších experimentálních výzev.

Polonium (Po) – chemický prvek

Polonium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Polonium (Po) je vysoce radioaktivní a vzácný polokov. Jeho protonové číslo je 84 a řadí se do 16. skupiny periodické tabulky, mezi chalkogeny. V čisté formě má podobu stříbřitě bílého kovu. Je jedním z nejtoxičtějších známých prvků. Díky své extrémní radioaktivitě se samovolně zahřívá na vysokou teplotu a v přítomnosti vzduchu modře světélkuje. V přírodě se vyskytuje jen ve stopových množstvích jako produkt rozpadu uranu. Pro praktické využití se získává uměle ozařováním bismutu neutrony v jaderných reaktorech, především jako zdroj alfa částic.

Vlastnosti

Polonium (Po) je vzácný a vysoce radioaktivní křehký polokov stříbřitě bílé barvy s atomovým číslem 84. Vyznačuje se extrémní alfa aktivitou, která způsobuje jeho samovolné zahřívání – jeden gram může dosáhnout teploty přes 500 °C. Tento jev také ionizuje okolní vzduch, což vede k charakteristickému modrému světélkování. Existuje ve dvou alotropických modifikacích; nízkoteplotní alfa forma má unikátní jednoduchou kubickou krystalovou strukturu, která je u prvků velmi vzácná. Chemickými vlastnostmi se podobá svým sousedům v periodické tabulce, teluru a bismutu, a snadno se rozpouští v kyselinách za vzniku růžových roztoků iontů Po²⁺.

Vznik názvu

Název prvku je odvozen od latinského slova „Polonia“, což znamená Polsko. Objevitelka Marie Curie-Skłodowska, původem Polka, jej tak v roce 1898 pojmenovala na počest své vlasti. V té době bylo Polsko rozděleno mezi jiné mocnosti a neexistovalo jako samostatný stát, takže název měl i politický význam.

Základní údaje

Latinský název	Polonium
Slovenský název	Polónium
Skupina	Skupina 16 (VIA)
Perioda	6
Skupenství (20°C)	Pevné
Barva	Stříbrolesklý
Rok objevu	1898

Atomové vlastnosti

Protonové číslo	84
Elektronegativita	2
Oxidační čísla	12
Ionizační energie	812
Atomový poloměr	168
Kovalentní poloměr	168
El. konfigurace	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁴

Fyzikální vlastnosti

Teplota tání	254 °C
Teplota varu	962 °C
Hustota	9,32 g/cm³

Objev

Objev polonia je neoddělitelně spjat se jmény Marie Curie-Skłodowské a jejího manžela Pierra Curieho. V roce 1898 při studiu uranové rudy, známé jako smolinec, zjistili, že vykazuje mnohem vyšší radioaktivitu, než by odpovídalo samotnému obsahu uranu. To je vedlo k hypotéze o existenci dosud neznámého a silněji zářícího prvku. Po neuvěřitelně náročném procesu chemické separace, během kterého zpracovali tuny rudy, se jim podařilo nový prvek izolovat. Marie, hrdá Polka, ho pojmenovala polonium na počest své vlasti, která tehdy nebyla suverénním státem.

Výskyt v přírodě

Polonium se v přírodě vyskytuje jen ve stopových množstvích jako produkt radioaktivního rozpadu uranu a thoria. Nachází se proto v uranových rudách, jako je smolinec, avšak v extrémně nízkých koncentracích, přibližně 100 mikrogramů na tunu rudy. Z tohoto důvodu je jeho izolace z přírodních zdrojů naprosto neekonomická a nepraktická. Veškeré polonium pro komerční či vědecké využití se dnes vyrábí uměle v jaderných reaktorech. Nejběžnější metoda spočívá v bombardování stabilního izotopu bismutu-209 neutrony. Tímto procesem vzniká radioaktivní bismut-210, který se následně beta rozpadem přeměňuje na kýžený izotop polonium-210.

Využití

Polonium, zejména jeho izotop 210, nachází specifické uplatnění. V průmyslu se využívá v antistatických zařízeních, například ve štětcích na odstraňování prachu z fotografických filmů, kde jeho intenzivní alfa záření účinně ionizuje okolní vzduch a neutralizuje tak statickou elektřinu. Historicky sloužilo jako lehký, avšak mimořádně výkonný zdroj tepla pro radioizotopové termoelektrické generátory v sovětských kosmických misích, jako byly rovery Lunochod. V přírodě se vyskytuje jako produkt rozpadu uranu, nachází se proto v uranových rudách a může se hromadit v tabákových listech, což představuje zdravotní riziko pro kuřáky.

Sloučeniny

V přírodě se polonium kvůli své extrémní vzácnosti a intenzivní radioaktivitě nevyskytuje ve formě stabilních makroskopických sloučenin; je přítomno pouze jako jednotlivé atomy v matrici uranových minerálů. V laboratorních podmínkách však bylo syntetizováno několik jeho anorganických sloučenin. Patří sem například oxid poloničitý (PoO₂), krystalická pevná látka, a různé halogenidy, jako jsou červený chlorid polonatý (PoCl₂) nebo žlutý chlorid poloničitý (PoCl₄). Extrémně nestabilní je těkavý hydrid polonovodík (H₂Po). Všechny tyto sloučeniny jsou intenzivně radioaktivní, samovolně se zahřívají a jejich chemie je obtížně studovatelná.

Zajímavosti

Tento prvek je tak extrémně radioaktivní, že v temnotě viditelně modře světélkuje, což je důsledek excitace okolních molekul vzduchu jeho alfa zářením. Radioaktivní rozpad izotopu 210 je natolik energetický, že vzorek o hmotnosti pouhého půl gramu se dokáže samovolně zahřát na teplotu přesahující 500 °C. Polonium je unikátní tím, že jako jediný známý prvek krystalizuje za standardních podmínek v jednoduché kubické mřížce. Jeho toxicita je enormní; alfa částice jsou sice zastaveny i listem papíru, avšak při vnitřní kontaminaci způsobují fatální poškození buněk a tkání.

Fermium (Fm) – chemický prvek

100

Fermium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Fermium (Fm) je vysoce radioaktivní, syntetický chemický prvek, který se v přírodě nevyskytuje. Jeho protonové číslo je 100 a v periodické tabulce se řadí do skupiny aktinoidů. Protože se vyrábí pouze v mikroskopickém množství, jeho makroskopický vzhled není znám, ale předpokládá se, že jde o stříbřitě bílý nebo šedý kov. Získává se uměle v jaderných reaktorech nebo urychlovačích částic bombardováním lehčích prvků, jako je plutonium, neutrony. Pro svou extrémní nestabilitu nemá žádné praktické využití mimo základní vědecký výzkum.

Vlastnosti

Fermium (Fm), syntetický radioaktivní prvek s protonovým číslem 100, patří do skupiny aktinoidů a je to nejtěžší prvek připravitelný neutronovým záchytem v reaktoru. Ačkoliv makroskopické množství nebylo nikdy izolováno, předpokládá se jeho podoba stříbřitě bílého kovu v pevném skupenství. Chemické vlastnosti jsou studovány výhradně na stopových množstvích. Je silně elektropozitivní a jeho nejstabilnějším a nejtypičtějším oxidačním stavem je +3. Existuje však také méně stabilní stav +2, což ukazuje na komplexní chování aktinoidů. Nejdelší poločas rozpadu má izotop fermium-257, jenž činí přibližně 100,5 dne.

Vznik názvu

Prvek byl pojmenován na počest Enrica Fermiho, italsko-amerického fyzika a nositele Nobelovy ceny, který byl jedním z průkopníků jaderné fyziky. Fermium bylo poprvé objeveno v roce 1952 ve spadu po výbuchu první vodíkové bomby, proto název ocenil jednoho z otců jaderného věku.

Objev

Objev fermia je neoddělitelně spjat s prvním testem termonukleární bomby, známým jako „Ivy Mike“, který proběhl v roce 1952 na atolu Enewetak. V radioaktivním spadu z této exploze identifikoval tým vědců pod vedením Alberta Ghiorsoa na Kalifornské univerzitě v Berkeley nový izotop fermium-255. Extrémně vysoký neutronový tok během výbuchu způsobil, že atomy uranu-238 postupně zachytily velké množství neutronů a následnými beta rozpady vytvořily tento nový, těžký prvek. Z důvodu vojenského utajování během studené války byl objev, učiněný spolu s einsteiniem, zveřejněn až v roce 1955.

Výskyt v přírodě

Fermium je čistě syntetický prvek, který se v zemské kůře ani v žádném přírodním prostředí nevyskytuje. Jeho extrémně krátký poločas rozpadu znemožňuje jeho přirozenou akumulaci. Veškeré dostupné fermium je vyrobeno uměle. Získává se v mikroskopických množstvích ozařováním lehčích aktinoidů, jako je plutonium, curium nebo kalifornium, v jaderných reaktorech s vysokým neutronovým tokem. Během tohoto procesu cílové jádro postupně zachytává neutrony a prostřednictvím následných beta rozpadů se transformuje na těžší prvky. Výsledné množství fermia je nepatrné, obvykle v řádu nanogramů, a jeho izolace vyžaduje složité radiochemické separační techniky.

Využití

Fermium nemá žádné komerční využití, jeho význam je čistě vědecký. Vyrábí se v mikroskopických množstvích v jaderných reaktorech nebo urychlovačích částic pro základní výzkum. Studium fermia pomáhá vědcům pochopit vlastnosti a chování nejtěžších atomových jader, zejména proces spontánního štěpení a limity periodické tabulky. V přírodě se tento prvek přirozeně vůbec nevyskytuje, jelikož všechny jeho izotopy jsou nestabilní s krátkými poločasy rozpadu. Jediný výskyt mimo laboratoř byl zaznamenán ve spadu po výbuchu první vodíkové bomby, kde vznikl vlivem extrémní hustoty neutronů a vysokých teplot.

Sloučeniny

Vzhledem k extrémní radioaktivitě a nepatrným dostupným množstvím byly sloučeniny fermia zkoumány pouze na stopové úrovni, nikdy nebyly izolovány v makroskopickém množství. Předpokládá se, že fermium v roztocích nejčastěji tvoří stabilní trojmocný iont Fm³⁺, podobně jako ostatní pozdní aktinoidy. Jeho chemické chování bylo studováno pomocí chromatografických metod, které potvrdily jeho podobnost s erbiem. V přírodě se žádné sloučeniny fermia nevyskytují, protože prvek samotný je na Zemi přirozeně nepřítomný. Jeho existence je podmíněna umělou syntézou v laboratoři, proto nemůže tvořit žádné přírodní minerály ani jiné sloučeniny.

Zajímavosti

Fermium je nejtěžším prvkem, který lze připravit bombardováním cíle neutrony v jaderném reaktoru; všechny těžší prvky vyžadují srážky jader v urychlovačích. Pro syntézu supertěžkých prvků představuje fermium značnou překážku, známou jako „fermiová mezera“. Izotop fermia-258 se totiž rozpadá spontánním štěpením s poločasem pouhých 370 mikrosekund, což prakticky znemožňuje nahromadit dostatečné množství materiálu pro vytvoření ještě těžších jader. Ačkoli se předpokládá, že by bylo stříbřitě bílým kovem, nikdy ho nebylo vyrobeno tolik, aby se dala jeho barva či jiná fyzikální vlastnost přímo pozorovat.

Astat (At) – chemický prvek

Astatinum | Periodická tabulka prvků

Úvod

Astat (At) je vysoce radioaktivní chemický prvek s protonovým číslem 85, který se v periodické tabulce řadí mezi halogeny. Je to nejvzácnější prvek přirozeně se vyskytující v zemské kůře. Kvůli jeho extrémní nestabilitě se předpokládá, že by měl podobu tmavé, kovově lesklé pevné látky, ale nikdy nebyl pozorován ve větším množství. V přírodě se nachází pouze ve stopovém množství jako produkt radioaktivního rozpadu uranu a thoria. Pro výzkumné účely se získává uměle, nejčastěji bombardováním bismutu alfa částicemi v cyklotronu.

Vlastnosti

Astat, s protonovým číslem 85, je nejvzácnější a nejtěžší halogen. Tento prvek je extrémně radioaktivní, přičemž všechny jeho známé izotopy jsou nestabilní s velmi krátkými poločasy rozpadu. Nejstabilnější izotop, astat-210, má poločas přeměny pouhých 8,1 hodiny, což znemožňuje studium ve větším množství. V důsledku toho jsou jeho fyzikální vlastnosti, jako barva nebo hustota, převážně teoreticky předpovězeny. Očekává se, že se jedná o černou pevnou látku s polokovovým vzhledem, která sublimuje. Chemicky se chová jako halogen, tvoří astatidy, ale vykazuje i silnější kovový charakter.

Vznik názvu

Název astat pochází z řeckého slova „astatos“ (ἄστατος), což v překladu znamená „nestálý“ nebo „nestabilní“. Toto pojmenování dokonale vystihuje jeho hlavní charakteristiku, jelikož všechny známé izotopy astatunu jsou extrémně radioaktivní a mají velmi krátký poločas rozpadu, kvůli čemuž se rychle mění na jiné prvky.

Základní údaje

Latinský název	Astatinum
Slovenský název	Astát
Skupina	Skupina 17 (VIIA)
Perioda	6
Skupenství (20°C)	Pevné
Barva	Tmavě šedá
Rok objevu	1940

Atomové vlastnosti

Protonové číslo	85
Elektronegativita	2,2
Oxidační čísla	8
Ionizační energie	?
Atomový poloměr	150
Kovalentní poloměr	150
El. konfigurace	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵

Fyzikální vlastnosti

Teplota tání	302 °C
Teplota varu	337 °C
Hustota	7,3 g/cm³

Objev

Existence astatu, tehdy nazývaného eka-jod, byla předpovězena již Dmitrijem Mendělejevem. Jeho skutečný objev však přišel až v roce 1940 na Kalifornské univerzitě v Berkeley. Tým vědců, Dale R. Corson, Kenneth Ross MacKenzie a Emilio Segrè, úspěšně syntetizoval tento prvek umělou cestou. V cyklotronu bombardovali terč z bismutu-209 vysokoenergetickými alfa částicemi, čímž vytvořili izotop astat-211. Jeho jméno bylo odvozeno od řeckého slova „astatos“, což v překladu znamená „nestabilní“. Tento název výstižně charakterizuje jeho nejvýraznější vlastnost, tedy extrémní radioaktivitu a absenci jakéhokoliv stabilního izotopu.

Výskyt v přírodě

Astat je považován za nejvzácnější prvek přirozeně se vyskytující v zemské kůře. Jeho přítomnost je extrémně pomíjivá, neboť vzniká pouze jako meziprodukt v rozpadových řadách těžkých prvků, jako je uran a thorium. Celkové množství astatu na planetě v jakýkoliv okamžik je odhadováno na méně než jeden gram. Kvůli této extrémní vzácnosti je veškerý astat pro výzkum a aplikace získáván uměle. Vyrábí se v cyklotronech bombardováním bismutových terčů alfa částicemi. Tímto procesem vzniká především izotop astat-211, který je slibným kandidátem pro cílenou alfa radioterapii rakovinných nádorů.

Využití

Astat, nejtěžší halogen, nachází své primární uplatnění v experimentální nukleární medicíně. Konkrétně jeho izotop astat-211 je silným zdrojem alfa částic, které dokáží s vysokou přesností ničit nádorové buňky. Je součástí takzvané cílené alfa terapie, kdy se naváže na molekuly vyhledávající rakovinné bujení a doručí smrtící dávku záření přímo do cíle s minimálním poškozením okolní zdravé tkáně. V přírodě astat nemá žádné praktické využití ani biologickou roli. Vyskytuje se pouze v zanedbatelném, stopovém množství jako přechodný produkt v rozpadových řadách těžkých prvků, například uranu.

Sloučeniny

Vzhledem k extrémní nestabilitě astat studují vědci pouze na uměle připravených mikroskopických vzorcích. Podařilo se syntetizovat několik jednoduchých anorganických sloučenin, jako jsou astatidy (například astatid sodný) nebo meziprvkové sloučeniny s jinými halogeny, jako je astat jodid. Pro lékařské účely jsou klíčové organické sloučeniny, kde je astat vázán na biologicky aktivní molekuly, například na protilátky. V přírodě se kvůli okamžitému radioaktivnímu rozpadu prakticky žádné jeho stabilní sloučeniny nenacházejí. Jakákoli teoreticky vzniklá molekula, třeba astatovodík, by existovala jen nepatrný zlomek sekundy před zánikem atomu astatu.

Zajímavosti

Astat je považován za nejvzácnější prvek přirozeně se vyskytující v zemské kůře. Odhaduje se, že v kterémkoli okamžiku existuje na celé planetě méně než jeden gram tohoto prvku. Všechny jeho izotopy jsou radioaktivní a ten nejstabilnější má poločas rozpadu jen něco málo přes osm hodin. Díky tomu je jeho chemické a fyzikální studium extrémně náročné. Nikdy nebyl připraven vzorek viditelný pouhým okem, protože jakékoli makroskopické množství by se okamžitě vypařilo teplem z vlastního intenzivního radioaktivního záření. Jeho skupenství za normálních podmínek je proto neznámé.

Radon (Rn) – chemický prvek

Radon | Periodická tabulka prvků

Úvod

Radon (Rn) je chemický prvek patřící mezi vzácné plyny. Je to radioaktivní, bezbarvý a velmi těžký plyn bez chuti a zápachu. Jeho protonové číslo je 86 a řadí se do 18. skupiny periodické tabulky. V přírodě vzniká přirozeným radioaktivním rozpadem radia, které je součástí uranové rozpadové řady. Získáváme ho tedy z hornin a půdy obsahujících uran. Běžně se uvolňuje do atmosféry, ale může se hromadit v nevětraných prostorech, jako jsou sklepy, a představovat tak významné zdravotní riziko kvůli své silné radioaktivitě.

Vlastnosti

Radon, s protonovým číslem 86 a chemickou značkou Rn, je výjimečný prvek patřící mezi vzácné plyny. Za standardních podmínek je to bezbarvý plyn bez chuti a zápachu, který je však extrémně hustý – přibližně osmkrát hustší než vzduch. Jeho klíčovou vlastností je silná radioaktivita. Chemicky je velmi málo reaktivní, typicky pro 18. skupinu periodické tabulky, ačkoli za specifických podmínek může tvořit nestabilní sloučeniny, například fluoridy. Jeho nejznámější a nejstabilnější izotop, radon-222, vzniká radioaktivním rozpadem radia-226 a sám se dále rozpadá s poločasem přeměny 3,8 dne.

Vznik názvu

Původ názvu tohoto prvku je spojen s radiem. Bylo zjištěno, že radium při svém radioaktivním rozpadu uvolňuje plynnou látku, která byla původně nazývána „emanace radia“. Později byl název zkrácen a doplněn o příponu -on, která je charakteristická pro ostatní vzácné plyny, jako je argon nebo neon.

Základní údaje

Latinský název	Radon
Slovenský název	Radón
Skupina	Skupina 18 (VIIIA)
Perioda	6
Skupenství (20°C)	Plynné
Barva	Bezbarvý
Rok objevu	1900

Atomové vlastnosti

Protonové číslo	86
Elektronegativita	–
Oxidační čísla	0
Ionizační energie	1037
Atomový poloměr	120
Kovalentní poloměr	–
El. konfigurace	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶

Fyzikální vlastnosti

Teplota tání	-71 °C
Teplota varu	-61,7 °C
Hustota	0,00973 g/cm³

Objev

Objev radonu je úzce spjat s raným výzkumem radioaktivity na přelomu 19. a 20. století. První pozorování učinil v roce 1900 německý fyzik Friedrich Ernst Dorn, který zjistil, že sloučeniny radia nepřetržitě uvolňují radioaktivní plyn. Tento jev nazval „emanace radia“. Nezávisle na něm pozorovali podobné emanace i jiní vědci u thoria a aktinia. Trvalo několik let, než si vědecká komunita plně uvědomila, že všechny tyto „emanace“ jsou ve skutečnosti plynnými izotopy jednoho a téhož nového prvku. Jméno „radon“, odvozené od jeho mateřského prvku radia, navrhli William Ramsay a Robert Whytlaw-Gray.

Výskyt v přírodě

Radon se přirozeně vyskytuje v životním prostředí jako produkt radioaktivní rozpadové řady uranu a thoria, které jsou běžně přítomny v zemské kůře. Jeho bezprostředním mateřským prvkem je radium. Jelikož je radon plyn, snadno uniká z hornin a půdy, zejména z žuly či břidlic, do atmosféry a podzemních vod. Ve venkovním prostředí je jeho koncentrace nízká, avšak může se nebezpečně hromadit v nevětraných uzavřených prostorech, jako jsou sklepy nebo doly. Průmyslově se nevyrábí; pro výzkumné účely se získává v malém množství zachycením plynu uvolňovaného ze sloučenin radia.

Využití

Využití radonu člověkem je dnes kvůli jeho radioaktivitě velmi omezené, ale v minulosti se uplatňoval v radioterapii, kde se malé zatavené trubičky s radonem vkládaly do blízkosti nádorů. Proslulé byly také radonové lázně, kde se věřilo v jeho léčivé účinky na kloubní onemocnění. Dnes slouží spíše ve vědě, například jako indikátor pro sledování pohybu vzdušných mas nebo v geologii při studiu podzemních vod a predikci zemětřesení. V přírodě je přirozenou součástí uranové rozpadové řady, neustále se uvolňuje z hornin a hromadí se v nevětraných prostorech, jako jsou jeskyně či sklepy.

Sloučeniny

Jako vzácný plyn je radon chemicky mimořádně inertní a v přírodě se nevyskytuje ve formě sloučenin, existuje pouze jako samostatné atomy. Přesto se vědcům v laboratorních podmínkách podařilo syntetizovat několik jeho sloučenin, především s fluorem. Nejznámější je nestabilní difluorid radonu (RnF₂), který má podobu pevné látky. Jeho příprava i studium jsou extrémně náročné, protože intenzivní alfa záření samotného radonu rychle rozkládá chemické vazby v molekule a ničí tak sloučeninu krátce po jejím vzniku. O existenci oxidů a dalších komplexních sloučenin se pouze teoretizuje, nebyly však nikdy spolehlivě připraveny.

Zajímavosti

Radon je za standardních podmínek nejhustším známým plynem, je přibližně 7,5krát hustší než vzduch, a proto se hromadí v nejnižších místech, jako jsou sklepy. Hlavní zdravotní riziko nepředstavuje samotný plynný radon, ale jeho radioaktivní dceřiné produkty, což jsou pevné částice polonia a olova. Tyto částice se vážou na prach, který člověk vdechne, a usazují se v plicích. V kapalném a pevném stavu radon intenzivně světélkuje (fosforeskuje) díky své silné radioaktivitě, přičemž barva světélkování se mění s klesající teplotou od žluté po oranžovo-červenou.

Francium (Fr) – chemický prvek

Francium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Francium (Fr) je chemický prvek s protonovým číslem 87. Řadí se mezi alkalické kovy a je extrémně radioaktivní. Jedná se o druhý nejvzácnější přirozeně se vyskytující prvek na Zemi. Kvůli jeho obrovské nestabilitě – nejstabilnější izotop má poločas rozpadu jen 22 minut – nebyl nikdy izolován ve viditelném množství. Předpokládá se, že by se jednalo o vysoce reaktivní, stříbřitě bílý kov. V přírodě se v nepatrných, prchavých stopách nachází v uranových rudách jako produkt rozpadu aktinia. Pro výzkum se vyrábí uměle.

Vlastnosti

Francium (Fr) je nejtěžší alkalický kov s protonovým číslem 87. Jedná se o nejvíce elektropozitivní a nejméně elektronegativní prvek periodické tabulky. Je extrémně radioaktivní a všechny jeho izotopy jsou nestabilní. Nejstabilnější izotop, francium-223, má poločas rozpadu pouhých 22 minut. Kvůli této nestabilitě a intenzivnímu teplu uvolňovanému při vlastním rozpadu nebylo nikdy získáno ve viditelném množství. Jeho fyzikální vlastnosti, jako bod tání a varu, jsou proto pouze teoreticky odhadovány. Předpokládá se, že by mělo stříbřitě bílou barvu. Chemicky by se chovalo mimořádně reaktivně, explozivně by reagovalo s vodou.

Vznik názvu

Prvek objevila v roce 1939 francouzská fyzička Marguerite Pereyová. Jako studentka Marie Curie jej pojmenovala na počest své vlasti, Francie (francouzsky France), kde byl objev učiněn na pařížském Institutu Curie. Původně navrhovala název „catium“, ale nakonec byl přijat název francium.

Objev

Existenci francia předpověděl již Dmitrij Mendělejev, který pro něj nechal volné místo a nazval ho „eka-cesium“. Po několika neúspěšných a mylných ohlášeních objevu byl tento prvek definitivně identifikován až v roce 1939. Objevila ho francouzská chemička Marguerite Perey v pařížském Curieově institutu. Při studiu radioaktivního rozpadu aktinia-227 si všimla, že malá část jader se nerozpadá očekávaným beta rozpadem, nýbrž alfa rozpadem, čímž vzniká neznámý prvek. Po ověření jeho chemických vlastností, které odpovídaly těžkému alkalickému kovu, ho pojmenovala na počest své vlasti, Francie.

Výskyt v přírodě

Francium je druhý nejvzácnější prvek přirozeně se vyskytující v zemské kůře, hned po astatu. Nachází se pouze v ultramikroskopických množstvích v uranových a thoriových rudách. Nevytváří žádná stabilní ložiska, protože neustále vzniká a téměř okamžitě se zase rozpadá. Je produktem vzácného alfa rozpadu aktinia-227, které je součástí rozpadové řady uranu-235. Celkové množství francia na celé planetě se v jakýkoli okamžik odhaduje na méně než 30 gramů. Pro vědecké účely se proto získává výhradně umělou výrobou ozařováním radia neutrony nebo bombardováním thoria protony.

Využití

Francium, kvůli své extrémní radioaktivitě a neuvěřitelně krátkému poločasu rozpadu, nemá žádné komerční ani průmyslové využití. Jeho nejstabilnější izotop existuje pouhých dvaadvacet minut, což znemožňuje jeho hromadění a praktickou manipulaci. Jediné potenciální uplatnění leží v oblasti vysoce specializovaného vědeckého výzkumu, například při studiu atomové struktury a fundamentálních interakcí, avšak i zde je jeho role zanedbatelná. V přírodě se francium nevyskytuje v žádné stabilní formě, která by plnila biologickou či geologickou funkci. Vzniká pouze jako pomíjivý meziprodukt v rozpadových řadách uranu a thoria, kde existuje jen prchavý okamžik.

Sloučeniny

Vzhledem k extrémní nestabilitě franciových jader nebyly nikdy připraveny jeho sloučeniny v makroskopickém množství. Jejich existence je tedy převážně teoretická a studovaná pomocí radiochemických technik v ultramikroskopických měřítkách. Předpokládá se, že by francium tvořilo silně iontové soli, jako je chlorid francný (FrCl) nebo fluorid francný (FrF), které by byly vysoce rozpustné ve vodě. Hypotetický hydroxid francný (FrOH) by byl nejsilnější známou zásadou. V přírodě se žádné sloučeniny franciu nevyskytují, protože jeho atomy se rozpadají mnohem dříve, než stačí vytvořit stabilní chemickou vazbu s jinými prvky.

Zajímavosti

Francium je prvkem s nejnižší elektronegativitou ze všech známých prvků, což znamená, že má největší tendenci odevzdat svůj valenční elektron a vytvořit kladný iont. Je tak nejvíce elektropozitivním prvkem. Jeho fyzikální vlastnosti, jako je teplota tání, nebyly nikdy přímo změřeny. Teoretické výpočty naznačují, že by mohlo být kapalné již při pokojové teplotě. Jakýkoli makroskopický vzorek by však okamžitě generoval tolik tepla ze svého vlastního radioaktivního rozpadu, že by se okamžitě vypařil. Odhaduje se, že v celé zemské kůře se v daný okamžik nachází méně než 30 gramů franciu.

Radium (Ra) – chemický prvek

Radium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Radium (Ra) je vysoce radioaktivní chemický prvek s protonovým číslem 88. Patří do 2. skupiny periodické tabulky, mezi kovy alkalických zemin. V čisté formě je to stříbřitě bílý lesklý kov, který však na vzduchu rychle černá v důsledku oxidace. Díky své intenzivní radioaktivitě ve tmě slabě modře světélkuje. V přírodě se vyskytuje ve velmi malém množství v uranových rudách, jako je smolinec, kde vzniká jako produkt radioaktivního rozpadu uranu. Právě z těchto rud se také náročným procesem získává pro vědecké a lékařské účely.

Vlastnosti

Radium (Ra) je chemický prvek s protonovým číslem 88, patřící mezi kovy alkalických zemin. V čistém stavu je to stříbřitě bílý, lesklý a měkký kov, který na vzduchu rychle černá v důsledku tvorby nitridu. Je mimořádně chemicky reaktivní a prudce reaguje s vodou za vzniku hydroxidu a uvolnění vodíku. Jeho nejvýznamnější vlastností je však silná radioaktivita; všechny jeho izotopy jsou nestabilní. Nejstabilnější izotop, radium-226, má poločas rozpadu přibližně 1600 let. Díky intenzivnímu alfa a gama záření způsobují jeho sloučeniny světélkování okolních materiálů, což je jev známý jako radioluminiscence.

Vznik názvu

Název radium pochází z latinského slova „radius“, což v překladu znamená paprsek. Navrhli ho objevitelé Marie a Pierre Curie v roce 1898. Jméno odkazuje na nejvýraznější vlastnost prvku – jeho schopnost intenzivně vyzařovat energii ve formě neviditelných paprsků, tedy na jeho silnou radioaktivitu.

Objev

Objev radia je neoddělitelně spjat se jmény Marie Curie-Skłodowské a jejího manžela Pierra Curieho. V roce 1898 v Paříži studovali radioaktivitu jáchymovského smolince a zjistili, že po odstranění uranu zůstává hornina mnohem radioaktivnější, než by odpovídalo zbývajícímu obsahu uranu. To je vedlo k závěru, že musí obsahovat dosud neznámý, mnohem silnější zářič. Po zpracování několika tun rudy a pomocí nesmírně pracné metody frakční krystalizace se jim podařilo izolovat chlorid radnatý. Prvek pojmenovali radium podle latinského slova pro paprsek, „radius“, kvůli jeho zářivé povaze.

Výskyt v přírodě

Radium je v přírodě extrémně vzácné, jelikož je produktem radioaktivního rozpadu uranu. Vyskytuje se proto ve stopových množstvích ve všech uranových rudách, především ve smolinci (uraninitu), kde je jeho koncentrace velmi nízká – přibližně jeden gram radia na několik tun rudy. Historicky významnými nalezišti byl český Jáchymov, Kongo a Kanada. Získávání radia je mimořádně náročný proces, který začíná loužením rudy kyselinami. Následuje složitá série srážecích reakcí a v konečné fázi se radium, chemicky velmi podobné bariu, odděluje pomocí pracné frakční krystalizace jejich solí.

Využití

Radium bylo historicky využíváno pro své luminiscenční vlastnosti, díky nimž se stalo klíčovou složkou svítících nátěrů pro hodinky, budíky a letecké přístroje, které zářily ve tmě bez potřeby vnějšího zdroje energie. V medicíně nalezlo průkopnické uplatnění v počátcích radioterapie, kde se jeho silné gama záření používalo k ničení nádorových buněk. Paradoxně se objevovalo i v řadě pochybných produktů, jako byly „léčivé“ vody nebo kosmetika. V přírodě se vyskytuje jako produkt rozpadu uranu a thoria, proto je v malých koncentracích přítomno v uranových rudách, například ve smolinci.

Sloučeniny

Jako kov alkalických zemin tvoří radium především sloučeniny v oxidačním stavu +2, které jsou typicky bílé, ale časem tmavnou vlivem radiolýzy. Člověkem připravené a izolované sloučeniny zahrnují především halogenidy, jako je chlorid radnatý (RaCl₂) a bromid radnatý (RaBr₂), které byly historicky klíčové pro jeho studium. Zvláště významný je síran radnatý (RaSO₄), který je považován za nejméně rozpustnou anorganickou sůl vůbec. V přírodě se tyto sloučeniny netvoří ve velkém množství, radium se spíše vyskytuje jako ionty začleněné do krystalových mřížek minerálů bohatých na uran a baryum.

Zajímavosti

Fascinující modrá záře, kterou čisté radium a jeho sloučeniny vydávají, nepochází přímo z prvku samotného, ale je výsledkem ionizace molekul dusíku v okolním vzduchu jeho intenzivním alfa zářením. V lidském těle se radium chová chemicky podobně jako vápník, proto ho organismus mylně ukládá do kostí, kde se stává trvalým vnitřním zářičem a způsobuje rakovinu. Jeho radioaktivní rozpad je natolik energetický, že gram čistého radia je neustále o něco teplejší než jeho okolí. Jedním z produktů jeho rozpadu je radioaktivní plyn radon.

Tantal (Ta) – chemický prvek

Tantalum | Periodická tabulka prvků

Úvod

Tantal (Ta) je vzácný, tvrdý a velmi odolný přechodný kov s protonovým číslem 73, patřící do 5. skupiny periodické tabulky. V čistém stavu je to lesklý, šedý a kujný kov, který se vyznačuje mimořádnou odolností vůči korozi a vysokým teplotám. V přírodě se nevyskytuje ryzí, ale získává se hlavně z minerálu tantalit, často těženého jako součást rudy zvané koltan, zejména v Austrálii a Africe. Pro své unikátní vlastnosti je klíčový v elektronice pro výrobu malých a výkonných kondenzátorů pro telefony či notebooky a v lékařství pro biokompatibilní implantáty.

Vlastnosti

Tantal, chemická značka Ta, je vzácný, šedý, velmi tvrdý a mimořádně hustý přechodný kov. Vyznačuje se jedním z nejvyšších bodů tání ze všech prvků, což ho činí ideálním pro vysokoteplotní aplikace. Jeho klíčovou vlastností je fenomenální odolnost vůči korozi, kterou zajišťuje velmi stabilní pasivní vrstva oxidu na povrchu. Díky ní odolává působení většiny kyselin i při vysokých teplotách. Je také vysoce tažný a kujný, což umožňuje jeho snadné zpracování. Jeho vynikající biokompatibilita znamená, že není toxický a tělo ho neodmítá, což je klíčové pro lékařské implantáty.

Vznik názvu

Název prvku je odvozen od Tantala, postavy z řecké mytologie. Tantalos byl odsouzen k věčným mukám – stál ve vodě, kterou nemohl pít. Podobně ani tantal, ponořený do kyseliny, s ní nereaguje a „nepije“ ji, což symbolizuje jeho mimořádnou chemickou netečnost a odolnost.

Základní údaje

Latinský název	Tantalum
Slovenský název	Tantal
Skupina	Skupina 5 (VB)
Perioda	6
Skupenství (20°C)	Pevné
Barva	Šedo-stříbrný
Rok objevu	1802

Atomové vlastnosti

Protonové číslo	73
Elektronegativita	1,5
Oxidační čísla	5
Ionizační energie	761
Atomový poloměr	146
Kovalentní poloměr	146
El. konfigurace	[Xe] 4f¹⁴ 5d³ 6s²

Fyzikální vlastnosti

Teplota tání	3017 °C
Teplota varu	5458 °C
Hustota	16,69 g/cm³

Objev

Objevení tantalu je přisuzováno švédskému chemikovi Andersi Gustafu Ekebergovi v roce 1802. Prvek pojmenoval podle mytologického krále Tantala, který byl odsouzen k věčnému utrpení. Název symbolizoval neschopnost nově objeveného oxidu reagovat s kyselinami, jako by „žíznil“ uprostřed nich. Po desetiletí však panovaly pochybnosti o jeho existenci, protože byl zaměňován s chemicky velmi podobným niobem. Teprve v roce 1846 Heinrich Rose a později Jean Charles de Marignac definitivně prokázali, že tantal a niob jsou dva odlišné prvky. První čistý a tvárný tantal byl izolován až roku 1903.

Výskyt v přírodě

Tantal se v přírodě nevyskytuje v ryzí formě, ale je obsažen v minerálech, především v tantalitu, který se často nachází společně s niobem v minerálu kolumbitu. Jejich směs je komerčně známá jako ruda koltan. Významná ložiska se nacházejí v Demokratické republice Kongo, Rwandě, Brazílii a Austrálii. Získávání je velmi náročný proces kvůli chemické podobnosti s niobem. Ruda se nejprve zpracuje a rozpustí ve směsi kyseliny fluorovodíkové a sírové. Následně se oba kovy oddělí pomocí komplexní kapalinové extrakce. Získaná čistá sloučenina tantalu se poté redukuje na kovový prášek.

Využití

Tantal je pro člověka klíčový kov, jehož hlavní využití je v elektronice pro výrobu miniaturních a spolehlivých kondenzátorů do mobilních telefonů, počítačů a herních konzolí. Díky mimořádné odolnosti vůči korozi a vysokým teplotám je nepostradatelný v chemickém průmyslu a pro výrobu superslitin do leteckých motorů a jaderných reaktorů. Jeho vynikající biokompatibilita, tedy schopnost bezproblémově srůst s lidskou tkání, umožňuje jeho použití na chirurgické implantáty, jako jsou kostní dlahy, šrouby a zubní náhrady. V přírodě nemá žádnou známou biologickou funkci a vyskytuje se primárně v minerálech, především v tantalitu.

Sloučeniny

Člověkem nejvýznamněji vyráběnou sloučeninou je oxid tantalový (Ta₂O₅). Tato látka tvoří extrémně tenkou, stabilní a nevodivou dielektrickou vrstvu, která je klíčovou součástí tantalových kondenzátorů a využívá se i při výrobě speciálních optických čoček. Dalšími umělými sloučeninami jsou extrémně tvrdý karbid tantalu (TaC), používaný pro řezné nástroje a otěruvzdorné povlaky, a nitrid tantalu (TaN) sloužící jako difuzní bariéra v mikročipech. V přírodě se tantal vyskytuje výhradně ve formě složitých oxidických sloučenin, takzvaných tantalanů. Nejznámějším přírodním minerálem je tantalit, chemicky tantalan železnato-manganatý, který je hlavní rudou tohoto kovu.

Zajímavosti

Tantal je jedním z nejhustších stabilních prvků, jeho hustota je srovnatelná se zlatem a uranem, takže i malý kousek je překvapivě těžký. Pyšní se čtvrtým nejvyšším bodem tání ze všech kovů, což mu umožňuje odolávat extrémním teplotám. Jeho chemická odolnost je legendární, je téměř zcela inertní vůči kyselinám při teplotách pod 150 °C, odolává dokonce i lučavce královské. Jeho zpracování je velmi náročné kvůli extrémní chemické podobnosti s niobem, se kterým se v rudách vždy společně vyskytuje. Tantal je bohužel klasifikován jako konfliktní minerál, jelikož jeho těžba je často spojena s financováním ozbrojených konfliktů.

Wolfram (W) – chemický prvek

Wolframium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Wolfram (W) je mimořádně tvrdý, těžký a odolný kov s nejvyšším bodem tání ze všech kovových prvků. Jeho protonové číslo je 74 a v periodické tabulce ho řadíme mezi přechodné kovy do 6. skupiny. V čisté formě má ocelově šedou až stříbřitě bílou barvu. V přírodě se nevyskytuje volně, získává se především z minerálů jako wolframit a scheelit. Díky své odolnosti ho najdeme ve vláknech klasických žárovek, v topných tělesech, řezných nástrojích a v superpevných slitinách pro letecký průmysl.

Vlastnosti

Wolfram, chemická značka W a protonové číslo 74, je přechodný kov ocelově šedé až stříbřitě bílé barvy. Je proslulý svými extrémními fyzikálními vlastnostmi. Vyniká nejvyšším bodem tání ze všech kovů, dosahujícím 3422 °C, a rovněž nejvyšším bodem varu. Jeho hustota je mimořádně vysoká, téměř shodná s hustotou zlata, což z něj činí jeden z nejtěžších prvků. Je velmi tvrdý a za nízkých teplot křehký, což komplikuje jeho mechanické zpracování. Chemicky je wolfram značně inertní, odolává korozi i působení většiny kyselin za standardních podmínek.

Vznik názvu

Původ názvu je v německém spojení „Wolf Rahm“, tedy „vlčí pěna“. Tímto termínem označovali středověcí saští horníci minerál wolframit. Při tavení cínové rudy totiž tento minerál snižoval výtěžnost cínu, který obrazně řečeno „požíral“ jako vlk požírá ovci, čímž znehodnocoval celou tavbu.

Základní údaje

Latinský název	Wolframium
Slovenský název	Volfrám
Skupina	Skupina 6 (VIB)
Perioda	6
Skupenství (20°C)	Pevné
Barva	Šedo-stříbrný
Rok objevu	1781

Atomové vlastnosti

Protonové číslo	74
Elektronegativita	2,36
Oxidační čísla	6
Ionizační energie	770
Atomový poloměr	139
Kovalentní poloměr	139
El. konfigurace	[Xe] 4f¹⁴ 5d⁴ 6s²

Fyzikální vlastnosti

Teplota tání	3422 °C
Teplota varu	5555 °C
Hustota	19,25 g/cm³

Objev

Název wolfram pochází z německého výrazu „wolf rahm“ (vlčí pěna), jelikož minerál wolframit při tavení cínové rudy „požíral“ cín a snižoval jeho výtěžek. První krok k objevu učinil roku 1781 švédský chemik Carl Wilhelm Scheele, když z minerálu, později nazvaného scheelit, izoloval novou kyselinu. Samotný kov se však podařilo poprvé připravit až v roce 1783 španělským bratrům Faustovi a Juanu Josému Elhuyarovým. Úspěšně zredukovali kyselinu wolframovou získanou z wolframitu pomocí dřevěného uhlí. Tento objev otevřel cestu k jeho využití, zejména v žárovkových vláknech.

Výskyt v přírodě

Wolfram se v přírodě nevyskytuje v ryzí formě, ale je vázán výhradně ve sloučeninách. Jeho nejdůležitějšími rudami jsou wolframit, což je wolframan železnato-manganatý, a scheelit, wolframan vápenatý. Dominantním světovým producentem wolframových rud je s obrovským náskokem Čína. Samotné získávání kovu je energeticky a technologicky náročné. Po nadrcení a zakoncentrování rudy následuje složitý chemický proces, na jehož konci je čistý oxid wolframový (WO₃). Ten je následně ve vysokoteplotních pecích redukován proudem vodíku na jemný wolframový prášek, základní surovinu pro další výrobu.

Využití

Využití wolframu je mimořádně široké díky jeho extrémně vysoké teplotě tání. Proto se stal klíčovým materiálem pro vlákna v klasických žárovkách, topná tělesa v pecích a elektrody pro svařování. Jeho slitiny, zejména s ocelí, vytvářejí extrémně tvrdé a odolné materiály pro řezné nástroje, vrtáky a dokonce i protipancéřovou munici. Díky vysoké hustotě se používá také jako radiační stínění nebo jako závaží v letectví. V přírodě je jeho role méně zřejmá, ale některé druhy bakterií žijící v extrémních podmínkách využívají wolfram ve svých enzymech jako náhradu za molybden.

Sloučeniny

Nejvýznamnější uměle vytvořenou sloučeninou je karbid wolframu (WC), který se díky své extrémní tvrdosti, blížící se diamantu, používá na výrobu řezných nástrojů, vrtáků, brusiv a odolných šperků. Dalšími průmyslovými sloučeninami jsou disulfid wolframu, používaný jako vysokoteplotní mazivo, a oxid wolframičitý, který nachází uplatnění v katalýze, senzorech plynů a jako žlutý pigment v keramice. V přírodě se wolfram vyskytuje především ve formě nerostů, hlavně wolframitu, což je wolframan železnato-manganatý, a scheelitu, chemicky wolframanu vápenatého. Z těchto rud se kov průmyslově získává.

Zajímavosti

Wolfram drží několik rekordů mezi všemi chemickými prvky. Má absolutně nejvyšší teplotu tání (3422 °C) a nejvyšší teplotu varu (cca 5930 °C), což z něj činí nejodolnější prvek vůči teplu. Jeho hustota je mimořádně vysoká, téměř identická s hustotou zlata, což znamená, že malý kousek wolframu je překvapivě těžký. Mimo to se pyšní nejvyšší pevností v tahu ze všech čistých kovů a má velmi nízký koeficient tepelné roztažnosti. To znamená, že si zachovává svůj tvar a rozměry i při velkých teplotních změnách.