Chemické prvky Archivy - Strana 4 z 12

Berkelium (Bk) – chemický prvek

Úvod

Berkelium (Bk) je radioaktivní kovový prvek s protonovým číslem 97, který patří do skupiny aktinoidů. V čisté formě má stříbřitě bílý vzhled, je měkký a reaktivní. V přírodě se tento prvek vůbec nevyskytuje. Získáváme ho výhradně umělou cestou, a to v nepatrných, miligramových množstvích ozařováním lehčích prvků, jako je americium, v jaderných reaktorech. Kvůli své extrémní vzácnosti a vysoké radioaktivitě nemá žádné komerční využití a slouží pouze pro základní vědecký výzkum, především k syntéze ještě těžších prvků.

Vlastnosti

Berkelium (Bk) je radioaktivní transuran s protonovým číslem 97, patřící do skupiny aktinoidů. V čisté formě je to měkký, stříbřitě bílý kov, který na vzduchu pomalu oxiduje a je reaktivní vůči kyselinám a horké vodní páře. Všechny jeho izotopy jsou nestabilní, přičemž nejstabilnější je 247Bk s poločasem rozpadu přibližně 1380 let. Mnohem významnější a dostupnější je izotop 249Bk (poločas rozpadu 330 dní), který slouží jako výchozí materiál pro syntézu ještě těžších prvků. Jeho chemické chování je typické pro aktinoidy, s nejstabilnějším oxidačním stavem +3, ale existuje i stav +4.

Vznik názvu

Název prvku je odvozen od města Berkeley v Kalifornii v USA. Právě zde, na Kalifornské univerzitě, byl tento prvek v roce 1949 poprvé připraven týmem vědců. Pojmenování tak ctí místo svého objevu, podobně jako jeho předchůdce v periodické tabulce, prvek terbium, pojmenovaný podle švédské vesnice Ytterby.

Objev

Objev berkelia se uskutečnil v prosinci 1949 na Kalifornské univerzitě v Berkeley týmem vědců vedeným Glennem T. Seaborgem, Albertem Ghiorsem a Stanleyem G. Thompsonem. Nový prvek byl připraven uměle v 60palcovém cyklotronu bombardováním miligramového množství americia-241 (241Am) částicemi alfa. Jméno „berkelium“ bylo zvoleno na počest města Berkeley, kde byl objev učiněn, což navázalo na tradici pojmenování jeho lanthanoidního homologu, terbia, podle vesnice Ytterby. Objev byl klíčovým krokem v pochopení vlastností a syntézy transuranových prvků a potvrdil teoretické předpovědi o struktuře periodické tabulky.

Výskyt v přírodě

Berkelium se v přírodě přirozeně nevyskytuje, jelikož všechny jeho izotopy mají příliš krátké poločasy rozpadu na to, aby přežily od vzniku Země. Veškeré dostupné množství je tedy vyráběno uměle. Získává se v jaderných reaktorech s vysokým neutronovým tokem, jako je High Flux Isotope Reactor v Oak Ridge National Laboratory v USA. Vzniká jako vedlejší produkt při dlouhodobém ozařování lehčích aktinoidů, například plutonia nebo americia, kde dochází k postupnému záchytu neutronů. Celosvětová produkce se pohybuje pouze v řádu desítek miligramů ročně.

Využití

Berkelium má pro člověka výhradně vědecké využití, jelikož nemá žádné komerční ani průmyslové uplatnění. Jeho nejstabilnější izotop, berkelium-249, je klíčový jako terčový materiál při bombardování v částicových urychlovačích za účelem syntézy ještě těžších, supertěžkých prvků, například tennessinu (prvek 117). V přírodě se berkelium vůbec nevyskytuje. Je to čistě umělý, transuranový prvek a všechny jeho izotopy jsou radioaktivní s krátkými poločasy rozpadu, takže jakékoliv množství, které mohlo existovat při formování Země, se již dávno rozpadlo na stabilnější prvky. Veškeré jeho množství je vyrobeno v jaderných reaktorech.

Sloučeniny

Všechny sloučeniny berkelia byly připraveny uměle v laboratořích v mikrogramových množstvích pro studium jeho chemických vlastností. Mezi ně patří například oxidy jako oxid berkelitý (Bk₂O₃) a oxid berkeličitý (BkO₂), halogenidy jako fluorid berkelitý (BkF₃) či chlorid berkelitý (BkCl₃) a také oxyhalogenidy. Berkelium v nich vystupuje nejčastěji v oxidačním stavu +3, který je stabilnější, ale tvoří i sloučeniny ve stavu +4. V přírodě se žádné jeho sloučeniny nenacházejí, protože zde není přítomen ani samotný prvek. Jejich chování je tedy známo pouze z laboratorních experimentů.

Zajímavosti

Berkelium je tak intenzivně radioaktivní, že jeho makroskopické množství (v řádu miligramů) ve tmě viditelně slabě červeně září. Tento jev je způsoben excitací okolních atomů emitovaným zářením. Je to měkký, stříbřitě bílý kov, který poměrně rychle reaguje se vzdušným kyslíkem. Jeho klíčový izotop Bk-249 se s poločasem rozpadu 330 dní přeměňuje na izotop kalifornia Cf-249, což znamená, že chemická čistota vzorku se v průběhu jednoho roku znatelně mění. Tato přeměna je zároveň významným zdrojem vysoce čistého kalifornia pro další výzkumné účely.

Olovo (Pb) – chemický prvek

Plumbum | Periodická tabulka prvků

Úvod

Olovo (Pb) je těžký, toxický a velmi měkký kov, který lidstvo zná již od starověku. Jeho protonové číslo je 82 a v periodické tabulce prvků se řadí do 14. skupiny, mezi kovy. Čerstvě naříznuté olovo má stříbřitý, modrobílý lesk, ale na vzduchu rychle oxiduje a získává matně šedou barvu. Průmyslově se získává především z rudy zvané galenit (sulfid olovnatý). Díky své vysoké hustotě a odolnosti vůči korozi se využívá například při výrobě akumulátorů, střeliva nebo jako ochrana před rentgenovým zářením.

Vlastnosti

Olovo (Pb), s protonovým číslem 82, je typickým těžkým kovem. Vyznačuje se charakteristickou modrošedou barvou, vysokou hustotou 11,34 g/cm³ a značnou měkkostí, kujností a tažností. Jeho teplota tání je poměrně nízká, dosahuje pouhých 327,5 °C. Na čerstvém řezu je lesklé, ale na vzduchu se rychle pokrývá tenkou, matnou pasivační vrstvou oxidu, která ho účinně chrání před další korozí. Je amfoterní, tudíž reaguje jak s kyselinami, tak se silnými zásadami. Vede špatně elektrický proud. Vykazuje stálé oxidační stavy +2 a +4, přičemž sloučeniny olovnaté jsou stabilnější.

Vznik názvu

Český název „olovo“ pochází z praslovanského slova *olovo. Mezinárodní chemická značka Pb je odvozena z latinského názvu *plumbum*. Tento termín souvisí s vodovodním potrubím, které se z tohoto měkkého kovu kdysi vyrábělo, a dal tak vzniknout například anglickému slovu pro instalatéra („plumber“).

Základní údaje

Latinský název	Plumbum
Slovenský název	Olovo
Skupina	Skupina 14 (IVA)
Perioda	6
Skupenství (20°C)	Pevné
Barva	Modrošedý
Rok objevu	starověk

Atomové vlastnosti

Protonové číslo	82
Elektronegativita	2,33
Oxidační čísla	6
Ionizační energie	715
Atomový poloměr	175
Kovalentní poloměr	154
El. konfigurace	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p²

Fyzikální vlastnosti

Teplota tání	327,46 °C
Teplota varu	1749 °C
Hustota	11,34 g/cm³

Objev

Olovo patří mezi sedm kovů známých již od starověku, a to díky snadné dostupnosti a nízké teplotě tání, která umožňovala jeho jednoduché zpracování. Starověcí Římané ho masivně využívali pro výrobu vodovodních potrubí, nádobí, mincí a závaží, ačkoliv si byli vědomi jeho toxických účinků. V alchymii bylo spojováno s planetou Saturn. Středověk přinesl jeho uplatnění v kostelních vitrážích a jako střešní krytina katedrál. Klíčovou roli sehrálo v Gutenbergově knihtisku jako součást liteřiny. Později se stalo základem pro barviva, munici a desky olověných akumulátorů.

Výskyt v přírodě

Olovo se v zemské kůře vyskytuje převážně ve formě svých sloučenin, nikoliv jako ryzí kov. Jeho nejdůležitějším a nejrozšířenějším zdrojem je ruda galenit, což je sulfid olovnatý (PbS). Tento minerál se často nachází ve společných ložiscích s rudami zinku, stříbra a mědi. Průmyslové získávání olova začíná pražením koncentrované rudy, při kterém se sulfid přemění na oxid olovnatý. Následuje redukce tohoto oxidu uhlíkem (koksem) v šachtových nebo rotačních pecích za vysokých teplot. Vzniklé surové olovo se dále rafinuje, aby se odstranily cenné i nežádoucí příměsi.

Využití

Olovo, těžký a kujný kov, nachází široké uplatnění v průmyslu. Jeho nejvýznamnější využití je v olověných akumulátorech pro automobily, kde tvoří elektrody a umožňuje startování motorů. Díky své vysoké hustotě skvěle pohlcuje radiaci, proto se používá jako stínění v lékařství proti rentgenovému záření a v jaderném průmyslu. Je součástí střeliva, závaží pro vyvažování kol nebo rybářských olůvek. V minulosti bylo klíčové pro výrobu vodovodního potrubí a jako antidetonační přísada do benzínu. V přírodě se olovo vyskytuje v zemské kůře v minerálech jako galenit a nemá žádnou známou biologickou funkci.

Sloučeniny

V přírodě se olovo nejčastěji vyskytuje vázané ve sloučeninách, především v minerálu galenitu, což je sulfid olovnatý. Zvětráváním galenitu vznikají další minerály jako cerusit (uhličitan olovnatý) a anglesit (síran olovnatý). Člověk vyrábí širokou škálu syntetických sloučenin pro specifické účely. Mezi nejdůležitější patří oxid olovnatý, používaný při výrobě olovnatého skla a keramických glazur, a oxid olovičitý, který tvoří kladnou elektrodu v akumulátorech. Dříve byly velmi rozšířené pigmenty, například olovnatá běloba nebo chromová žluť, které jsou dnes kvůli své toxicitě nahrazovány bezpečnějšími alternativami.

Zajímavosti

Olovo je nejtěžším stabilním prvkem, jelikož je konečným produktem tří ze čtyř hlavních rozpadových řad radioaktivních prvků, jako jsou uran a thorium. Některé jeho sloučeniny, například octan olovnatý, mají paradoxně sladkou chuť, což v minulosti vedlo k jejich používání jako sladidla, zejména ve starověkém Římě k doslazování vína, a způsobovalo chronické otravy. Toxicita olova spočívá v jeho schopnosti napodobovat v těle jiné kovy, zejména vápník a zinek, a narušovat tak funkci klíčových enzymů, což vede k poškození nervového systému, krvetvorby a dalších orgánů.

Kalifornium (Cf) – chemický prvek

Californium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Kalifornium (Cf) je vysoce radioaktivní, uměle připravený kovový prvek. S protonovým číslem 98 se řadí mezi aktinoidy, těžké a nestabilní prvky periodické tabulky. V čisté formě má stříbřitě bílý vzhled a na vzduchu postupně matní. V přírodě se nevyskytuje; získává se v mikroskopických množstvích ozařováním lehčích prvků, například kuria, v jaderných reaktorech nebo urychlovačích částic. Díky své extrémní radioaktivitě a náročné výrobě existuje pouze v několika specializovaných laboratořích. Je jedním z nejtěžších prvků s praktickým využitím, například jako zdroj neutronů.

Vlastnosti

Kalifornium, s chemickou značkou Cf a protonovým číslem 98, je vysoce radioaktivní transuranický kovový prvek. Patří do skupiny aktinoidů a v čisté formě má stříbřitě bílý vzhled. Je poměrně měkký a kujný, což umožňuje jeho mechanické zpracování v mikroskopickém měřítku. Na vzduchu pozvolna oxiduje a matní. Nejdůležitějším a nejpoužívanějším izotopem je kalifornium-252, které se vyznačuje extrémně silnou emisí neutronů spontánním štěpením. Tato vlastnost z něj činí jeden z nejintenzivnějších známých bodových zdrojů neutronů. Všechny jeho izotopy jsou nestabilní a podléhají radioaktivní přeměně, přičemž vyzařují intenzivní alfa a gama záření.

Vznik názvu

Původ názvu je poctou místu, kde byl prvek poprvé syntetizován v roce 1950. Tým vědců ho připravil v Radiační laboratoři Kalifornské univerzity v Berkeley. Jméno tak odkazuje na stát Kalifornie i na prestižní univerzitu, čímž navazuje na tradici pojmenovávání prvků podle významných míst.

Objev

Objev kalifornia se datuje k 9. únoru 1950 a je spojen s vědeckým týmem na Kalifornské univerzitě v Berkeley. Výzkumníci Stanley G. Thompson, Kenneth Street Jr., Albert Ghiorso a nositel Nobelovy ceny Glenn T. Seaborg úspěšně syntetizovali tento prvek jako šestý transuran v pořadí. K jeho vytvoření použili 60palcový cyklotron, ve kterém bombardovali terčík z mikrogramového množství izotopu kuria-242 částicemi alfa. Tímto procesem vznikl izotop kalifornium-245 s poločasem přeměny pouhých 44 minut. Prvek byl pojmenován na počest univerzity a státu Kalifornie, kde k objevu došlo.

Výskyt v přírodě

Kalifornium je čistě syntetický prvek a v zemské kůře se přirozeně nevyskytuje. Veškeré dostupné množství pochází z umělé výroby v jaderných zařízeních. Získává se v jaderných reaktorech s vysokým neutronovým tokem, kde jsou terče z lehčích aktinoidů, například plutonia nebo americia, vystaveny dlouhodobému a intenzivnímu bombardování neutrony. Během tohoto procesu dochází k postupnému záchytu neutronů a následným beta přeměnám, které posouvají prvek v periodické tabulce výše, až k izotopům kalifornia. Tento postup je extrémně náročný, zdlouhavý a nákladný. Celosvětová produkce se pohybuje v řádu desítek miligramů ročně.

Využití

Kalifornium je pro člověka nesmírně cenné jako mimořádně silný zdroj neutronů, což je jeho klíčová vlastnost. Jeho izotop kalifornium-252 se využívá při spouštění jaderných reaktorů a v neutronové radiografii, která umožňuje nahlédnout do vnitřních struktur objektů, například leteckých motorů, bez jejich poškození. V medicíně slouží k ozařování některých typů zhoubných nádorů v rámci brachyterapie. Dále nachází uplatnění v přenosných analytických zařízeních, jako jsou neutronové vlhkostní sondy pro měření vlhkosti půdy nebo materiálů ve stavebnictví. Používá se i při hledání ložisek ropy a drahých kovů. V přírodě se kalifornium vůbec nevyskytuje, je to výhradně uměle připravený transuranový prvek bez jakéhokoliv přirozeného výskytu či využití.

Sloučeniny

Všechny známé sloučeniny kalifornia byly připraveny uměle v laboratorních podmínkách a jsou vysoce radioaktivní. Nejběžnější je kalifornium v oxidačním stavu +3, tvořící například zelený oxid kalifornitý (Cf₂O₃) nebo chlorid kalifornitý (CfCl₃). Existují také sloučeniny s oxidačním stavem +2 a +4, například tmavě hnědý oxid kaliforničitý (CfO₂) nebo fluorid kaliforničitý (CfF₄). Dalšími syntetizovanými sloučeninami jsou oxychlorid (CfOCl) a různé organokovové komplexy, které se studují pro své unikátní chemické vlastnosti. V přírodě se žádné sloučeniny kalifornia nenacházejí, jelikož samotný prvek je nestabilní a v zemské kůře přirozeně neexistuje.

Zajímavosti

Kalifornium patří mezi nejdražší chemické prvky na světě, cena jednoho gramu se pohybuje v řádech desítek milionů dolarů. Důvodem je extrémně složitá a nákladná výroba v jaderných reaktorech, která trvá několik let. Jeho izotop Cf-252 je natolik silným zdrojem neutronů, že pouhý jeden mikrogram jich za minutu vyzáří přes 170 milionů. Je to také jeden z mála prvků, které vykazují spontánní štěpení jako hlavní způsob rozpadu. V kovové formě je prvek překvapivě měkký a kujný, dá se řezat nožem. Jeho vysoká radioaktivita však způsobuje samozahřívání materiálu.

Bismut (Bi) – chemický prvek

Bisemutum | Periodická tabulka prvků

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.

Ytterbium (Yb) – chemický prvek

Ytterbium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Ytterbium (Yb) je chemický prvek, který se řadí mezi měkké, kujné a tažné kovy stříbřitě bílého lesku. Jakožto lathanoid s protonovým číslem 70 patří do skupiny prvků označovaných jako kovy vzácných zemin. Tento kov je na vzduchu poměrně stálý, avšak pomalu reaguje s vodou. V přírodě se nikdy nevyskytuje samostatně, ale je přimísen v malých množstvích v minerálech jako monazit, xenotim a gadolinit. Získává se složitými chemickými procesy, například iontovou výměnou, z rud, které se těží především v Číně. Využívá se ke zlepšení vlastností nerezových ocelí.

Vlastnosti

Ytterbium (Yb), prvek s protonovým číslem 70, je měkký, kujný a tažný kov stříbřitě lesklého vzhledu, patřící do skupiny lantanoidů. Na vzduchu je poměrně stálý, ale pomalu se pokrývá ochrannou vrstvou oxidu. Reaguje s vodou, a to pomaleji se studenou a rychleji s horkou, a snadno se rozpouští v minerálních kyselinách za uvolňování vodíku. Chemicky je pro něj typický oxidační stav +3, ale výjimečně stabilní je i stav +2, což je dáno zcela zaplněnou elektronovou slupkou f. Existuje ve třech krystalových modifikacích, jejichž vlastnosti se mění s teplotou a tlakem.

Vznik názvu

Název prvku je odvozen od švédské vesnice Ytterby, která leží nedaleko Stockholmu. V místním dole byl objeven unikátní minerál, z něhož bylo postupně izolováno několik nových prvků, včetně ytterbia, yttria, terbia a erbia. Tato lokalita se tak stala „kmotrem“ hned čtyř chemických prvků.

Objev

Historie ytterbia je úzce spjata s lomem Ytterby ve Švédsku, který dal jméno několika prvkům. V roce 1878 švýcarský chemik Jean Charles Galissard de Marignac izoloval z tehdy známého minerálu erbia novou složku, kterou pojmenoval ytterbium v domnění, že jde o čistý prvek. Skutečný objev však přišel až v roce 1907, kdy francouzský chemik Georges Urbain prokázal, že Marignacovo ytterbium je ve skutečnosti směsí dvou prvků. Ten původní si ponechal název ytterbium a nově objevený byl pojmenován lutecium, čímž byla završena identifikace tohoto prvku.

Výskyt v přírodě

Ytterbium se v přírodě nevyskytuje v ryzí formě, ale je rozptýleno v zemské kůře jako součást minerálů vzácných zemin. Mezi jeho hlavní zdroje patří monazitové písky, xenotim a euxenit, kde se vždy nachází ve společnosti ostatních lantanoidů. Získávání čistého ytterbia je složitý a vícestupňový proces. Po vytěžení a úpravě rudy se lantanoidy oddělují od ostatních prvků a následně od sebe navzájem pomocí metod, jako je iontová výměna nebo kapalinová extrakce. Kovové ytterbium se finálně vyrábí vysokoteplotní redukcí jeho oxidu nebo fluoridu reaktivnějším kovem, například lanthanem.

Využití

Ytterbium nachází široké uplatnění v moderních technologiích. Jeho ionty jsou klíčovou součástí aktivního prostředí vysoce výkonných a účinných pevnolátkových a vláknových laserů, které se využívají v průmyslu pro precizní řezání, svařování a v medicíně. Jako přísada v nerezové oceli zjemňuje její zrnitou strukturu a výrazně zlepšuje mechanické vlastnosti. Radioizotop Yb-169 slouží jako přenosný zdroj gama záření pro radiografii bez nutnosti elektrické energie. V přírodě nemá žádnou známou biologickou roli, je rozptýlen v zemské kůře a nachází se v minerálech jako monazit, euxenit a xenotim.

Sloučeniny

Nejvýznamnější uměle vytvořenou sloučeninou je oxid ytterbitý (Yb₂O₃), stabilní bílý prášek, který slouží jako dopant v aktivních médiích laserů a optických vláken. Využívá se také při výrobě speciálních keramických materiálů a skel s vysokým indexem lomu. Dalšími důležitými laboratorními chemikáliemi jsou halogenidy, například chlorid ytterbitý (YbCl₃) a fluorid ytterbitý (YbF₃), které jsou výchozími látkami pro syntézu jiných sloučenin a výrobu čistého kovu. V přírodě se ytterbium nevyskytuje jako samostatný minerál, ale jeho trojmocné ionty jsou přimíseny v krystalových mřížkách minerálů jako gadolinit, xenotim či monazit.

Zajímavosti

Ytterbium je jedním z mála prvků, které vykazují výrazné zvýšení elektrického odporu při stlačení; při velmi vysokých tlacích se jeho vlastnosti začínají podobat polovodiči. Tento kov je také pozoruhodný existencí tří různých krystalových modifikací (alotropů), které se mění s teplotou. Navzdory své příslušnosti k lanthanoidům je za normálních podmínek pouze slabě paramagnetický. Jeho atomy jsou využívány v konstrukci nejpřesnějších atomových hodin na světě, takzvaných optických mřížkových hodin. Tyto hodiny jsou tak stabilní, že by se jejich odchylka jedné sekundy projevila až za dobu delší než je stáří vesmíru.

Lutecium (Lu) – chemický prvek

Lutetium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Lutecium (Lu) je stříbřitě bílý, vzácný a drahý kovový prvek. Jeho protonové číslo je 71 a v periodické tabulce se řadí mezi lanthanoidy, kde tvoří poslední a nejtěžší článek této skupiny. Je poměrně tvrdé, husté a na suchém vzduchu relativně stálé. V přírodě se nikdy nenachází v čisté formě, ale vždy doprovází jiné prvky vzácných zemin. Jeho získávání je velmi náročné a nákladné. Hlavním zdrojem je minerál monazit, kde se však vyskytuje jen ve stopovém množství, což z něj činí jeden z nejméně dostupných prvků.

Vlastnosti

Lutecium (Lu), prvek s atomovým číslem 71, je stříbřitě bílý, tvrdý a velmi hustý kov. Představuje poslední a zároveň nejtěžší prvek ze skupiny lanthanoidů. Vyznačuje se nejvyšší teplotou tání (1663 °C) a varu v celé této sérii. Na suchém vzduchu je poměrně stálý, ale ve vlhkém prostředí se pomalu pokrývá vrstvou oxidu. Reaguje s vodou, přičemž reakce je rychlejší za vyšších teplot, a snadno se rozpouští v kyselinách za vzniku vodíku. Vytváří výhradně bezbarvé sloučeniny v oxidačním stavu +3, což je dáno jeho stabilní elektronovou konfigurací.

Vznik názvu

Název prvku navrhl jeho objevitel, francouzský chemik Georges Urbain. Jméno „lutecium“ je odvozeno od slova Lutetia, což byl starověký latinský název pro jeho rodné město Paříž. Urbain tak vzdal poctu městu, kde prvek v roce 1907 poprvé úspěšně izoloval a identifikoval.

Objev

Objev lutecia v roce 1907 je připisován třem vědcům, kteří pracovali nezávisle na sobě. Francouzský chemik Georges Urbain, rakouský vědec Carl Auer von Welsbach a americký chemik Charles James izolovali nový prvek z minerálu, který byl původně považován za čistý oxid ytterbitý. Ukázalo se, že jde o směs dvou oxidů. Urbain svůj objev pojmenoval lutecium podle starověkého názvu Paříže, Lutetia. Welsbach navrhl název cassiopeium. Po dlouhých sporech o prvenství byl nakonec mezinárodně přijat Urbainův název, přestože objev byl skutečně téměř simultánní a prokázal extrémní obtížnost separace lanthanoidů.

Výskyt v přírodě

Lutecium se v přírodě vyskytuje pouze ve sloučeninách a patří mezi nejméně zastoupené prvky vzácných zemin, s obsahem v zemské kůře okolo 0,5 ppm. Nikdy se nenachází samostatně, ale doprovází ostatní lanthanoidy, zejména ty těžší, v minerálech jako jsou monazit, xenotim a gadolinit. Jeho získávání je mimořádně náročné a nákladné kvůli velké podobnosti s ostatními prvky této skupiny. Průmyslově se izoluje z koncentrátů lanthanoidů pomocí sofistikovaných metod, především iontoměničové chromatografie. Čistý kov se poté připravuje redukcí bezvodého fluoridu lutecitého (LuF₃) kovovým vápníkem za vysokých teplot ve vakuu.

Využití

Lutecium, pro svou vzácnost a vysokou cenu, nemá široké komerční využití. Jeho nejdůležitější aplikace je v nukleární medicíně, kde se radioaktivní izotop lutecium-177 používá v cílené radionuklidové terapii k léčbě některých typů nádorů, například neuroendokrinních. V průmyslu slouží jeho sloučeniny jako katalyzátory při krakování uhlovodíků v ropných rafinériích a při polymeračních procesech. V přírodě lutecium nemá žádnou známou biologickou funkci a pro živé organismy není esenciální. Vyskytuje se pouze ve velmi nízkých koncentracích v zemské kůře, obvykle jako příměs v minerálech obsahujících jiné prvky vzácných zemin.

Sloučeniny

Člověkem syntetizované sloučeniny lutecia zahrnují především ty, kde má prvek oxidační číslo +3. Mezi ně patří bílý oxid lutecitý (Lu₂O₃), používaný ve specializované keramice, a halogenidy jako chlorid lutecitý (LuCl₃). Zdaleka nejvýznamnější umělou sloučeninou je oxyortokřemičitan lutecitý (LSO), často dopovaný yttriem (LYSO), který slouží jako vysoce efektivní scintilátor v detektorech pro pozitronovou emisní tomografii (PET). V přírodě lutecium netvoří samostatné minerály. Vyskytuje se rozptýlené v nepatrných množstvích jako příměs v minerálech jiných lanthanoidů, například v monazitu a xenotimu, kde nahrazuje jiné ionty.

Zajímavosti

Lutecium drží mezi lanthanoidy několik prvenství. Je to nejtvrdší a nejhustší prvek z celé této skupiny a má také nejvyšší bod tání. V důsledku takzvané lanthanoidové kontrakce má atom lutecia nejmenší poloměr ze všech lanthanoidů. Jeho přírodní izotop lutecium-176 je radioaktivní, ale s extrémně dlouhým poločasem rozpadu přibližně 38 miliard let. Tato vlastnost se využívá v geochronologii, konkrétně v lutecium-hafniové metodě datování, která umožňuje určit stáří velmi starých hornin a meteoritů, a tím poskytuje cenné informace o rané historii naší sluneční soustavy.