Chemické prvky Archivy - Strana 6 z 12

Gadolinium (Gd) – chemický prvek

Úvod

Gadolinium (Gd) je stříbřitě bílý, kujný a tažný kov, který na vlhkém vzduchu mírně ztrácí lesk. S protonovým číslem 64 se řadí mezi lathanoidy, skupinu prvků známých jako kovy vzácných zemin. V přírodě se nikdy nevyskytuje v čisté formě, ale je získáván složitou separací z minerálů, jako jsou monazit a bastnäsit. Díky svým unikátním magnetickým vlastnostem, zejména feromagnetismu při nízkých teplotách, nachází klíčové uplatnění v technice a medicíně, především jako kontrastní látka při vyšetření magnetickou rezonancí (MRI).

Vlastnosti

Gadolinium je stříbřitě bílý, měkký a tažný kov patřící mezi lanthanoidy. Na suchém vzduchu je poměrně stálý, avšak za přítomnosti vlhkosti se pokrývá vrstvou nestejnoměrného oxidu, který se odlupuje a neposkytuje ochranu před další oxidací. Reaguje pomalu se studenou vodou a rychleji s horkou, přičemž se rozpouští v zředěných kyselinách za uvolňování vodíku. Jeho nejzajímavější vlastností je feromagnetismus při teplotách pod 20 °C, což je u lanthanoidů neobvyklé. Vyznačuje se také nejvyšším záchytným průřezem pro tepelné neutrony ze všech známých stabilních prvků, což ho činí klíčovým materiálem pro řídicí tyče jaderných reaktorů.

Vznik názvu

Název prvku je poctou finskému chemikovi a mineralogovi Johanu Gadolinovi, průkopníkovi ve výzkumu prvků vzácných zemin. Ačkoliv prvek sám neobjevil, byl po něm pojmenován minerál gadolinit, ze kterého bylo gadolinium později izolováno. Tímto způsobem byl oceněn jeho zásadní přínos pro tuto oblast chemie.

Objev

Objevení gadolinia je výsledkem pečlivé spektroskopické analýzy prvků vzácných zemin na konci 19. století. V roce 1880 švýcarský chemik Jean Charles Galissard de Marignac detekoval neznámé spektrální čáry v minerálu samarskit, což ho vedlo k předpokladu existence nového prvku. Jeho hypotézu o šest let později, v roce 1886, potvrdil francouzský vědec Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran, kterému se podařilo z yttriové zeminy izolovat oxid tohoto prvku, gadolinii. Prvek byl pojmenován na počest finského chemika Johana Gadolina, průkopníka výzkumu vzácných zemin, podle kterého byl již dříve pojmenován minerál gadolinit.

Výskyt v přírodě

V přírodě se gadolinium nevyskytuje jako ryzí prvek, nýbrž je rozptýleno v zemské kůře v rámci různých minerálů. Přestože je považováno za prvek vzácných zemin, je hojnější než například stříbro. Jeho hlavními komerčními zdroji jsou nerosty monazit a bastnäsit, kde se nachází společně s ostatními lanthanoidy. Proces získávání je velmi komplexní a začíná drcením a loužením rudy. Klíčovým a nejobtížnějším krokem je následná separace od ostatních, chemicky mimořádně podobných lanthanoidů, která se provádí pomocí metod jako je iontová výměna nebo extrakce rozpouštědlem. Kovové gadolinium se finálně vyrábí redukcí fluoridu gadolinitého vápníkem.

Využití

Gadolinium nachází klíčové uplatnění v medicíně jako součást kontrastních látek pro magnetickou rezonanci, kde dramaticky zlepšuje viditelnost tkání. Díky své unikátní schopnosti pohlcovat neutrony je nepostradatelné v jaderných reaktorech pro řízení štěpné reakce v regulačních tyčích. V metalurgii se přidává do slitin pro zvýšení jejich odolnosti vůči vysokým teplotám a oxidaci. Využívá se také ve výrobě speciálních magnetů, paměťových médií a v technologii magnetického chlazení. V přírodě se vyskytuje v minerálech vzácných zemin, jako je monazit a bastnäsit, ale nemá žádnou známou biologickou roli pro živé organismy.

Sloučeniny

Nejznámější člověkem vyrobené sloučeniny jsou komplexní chelátové látky, jako je gadopentetát dimeglumin, používané jako intravenózní kontrastní činidla při magnetické rezonanci. Tyto molekuly bezpečně obalují toxický iont Gd³⁺. Průmyslově se vyrábí oxid gadolinitý (Gd₂O₃), využívaný v optických sklech, keramice a jako luminofor, a také granát gadolinia a galia (GGG) pro substráty v elektronice. V přírodě gadolinium netvoří samostatné minerály. Nachází se jako iontová příměs v krystalové mřížce minerálů vzácných zemin, typicky v monazitu a bastnäsitu, kde nahrazuje jiné, podobně velké ionty lantanoidů.

Zajímavosti

Gadolinium je jedním z mála prvků, které jsou feromagnetické při teplotách blízkých pokojové teplotě. Jeho Curieho teplota, bod přechodu z feromagnetického na paramagnetický stav, je přibližně 20 °C. Tato vlastnost je spojena se silným magnetokalorickým jevem, kdy prvek mění svou teplotu v závislosti na změně magnetického pole, což je příslibem pro chladicí technologie. Jeho izotop Gd-157 má navíc nejvyšší známý účinný průřez pro záchyt tepelných neutronů ze všech stabilních nuklidů. Díky silnému magnetismu dokáže i v nepatrném množství efektivně potlačit supravodivost v jiných materiálech.

Rtuť (Hg) – chemický prvek

Hydrargyrum | Periodická tabulka prvků

Úvod

Rtuť (Hg) je těžký, stříbřitě bílý kov, který je jako jediný z kovů za standardních podmínek kapalný. Její protonové číslo je 80 a řadí se do 12. skupiny periodické tabulky mezi přechodné kovy. Vzhledem připomíná tekuté stříbro s vysokým povrchovým napětím, díky kterému tvoří typické kuličky. V přírodě ji najdeme nejčastěji v jejím nejdůležitějším minerálu, červené rumělce (cinabaritu), z níž se získává zahříváním. V ryzí podobě se vyskytuje jen vzácně. Pro svou vysokou toxicitu, zejména výparů, je její používání dnes značně omezeno.

Vlastnosti

Rtuť, chemická značka Hg a protonové číslo 80, je unikátní kov známý svou kapalnou formou za standardních podmínek, což je mezi kovy výjimečné. Je to stříbřitě bílý, lesklý a velmi hustý prvek. Její bod tání leží hluboko pod bodem mrazu, na -38,83 °C, zatímco bod varu dosahuje 356,73 °C. Velmi nebezpečné jsou její bezbarvé a nezapáchající páry, které jsou vysoce toxické. Vykazuje dobrou elektrickou vodivost a snadno tvoří slitiny s jinými kovy, známé jako amalgámy, například se zlatem, stříbrem či cínem. Díky vysokému povrchovému napětí se na neporézních površích formuje do charakteristických kuliček.

Vznik názvu

Český název „rtuť“ je odvozen od staročeského slovesa „rtútiť sě“, což znamenalo rychle se pohybovat či koulet, a dokonale tak vystihuje její tekutou a pohyblivou povahu. Chemická značka Hg pochází z latinského názvu *hydrargyrum*, který vznikl z řeckého slova *hydrargyros*, v překladu „vodní stříbro“.

Základní údaje

Latinský název	Hydrargyrum
Slovenský název	Ortuť
Skupina	Skupina 12 (IIB)
Perioda	6
Skupenství (20°C)	Kapalné
Barva	Stříbrolesklá
Rok objevu	starověk

Atomové vlastnosti

Protonové číslo	80
Elektronegativita	2
Oxidační čísla	3
Ionizační energie	1007
Atomový poloměr	151
Kovalentní poloměr	149
El. konfigurace	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²

Fyzikální vlastnosti

Teplota tání	-38,83 °C
Teplota varu	356,73 °C
Hustota	13,53 g/cm³

Objev

Rtuť je lidstvu známa již od starověku, důkazy o jejím používání pocházejí ze starověkého Egypta, Číny i Indie. Její latinský název *hydrargyrum* znamená „vodní stříbro“, což odráží její vzhled a tekutost. Pro alchymisty byla klíčovou látkou, jedním ze tří základních principů, a věřili, že tvoří podstatu všech kovů. V lékařství ji nechvalně proslavil Paracelsus při léčbě syfilis, navzdory její toxicitě. Jako samostatný chemický prvek ji definitivně definoval až Antoine Lavoisier v 18. století. Díky svým unikátním vlastnostem se stala nepostradatelnou pro výrobu prvních přesných teploměrů a barometrů.

Výskyt v přírodě

V přírodě se rtuť vyskytuje poměrně vzácně, a to především ve formě svého hlavního minerálu, rumělky neboli cinabaritu (sulfid rtuťnatý, HgS). Tento minerál je charakteristický svou výraznou červenou barvou a nachází se v ložiscích spojených se sopečnou činností. Získávání kovové rtuti probíhá procesem zvaným pražení. Ruda se drtí a následně zahřívá v pecích na teplotu přibližně 600 °C za přítomnosti vzduchu. Během tohoto procesu se sulfid rtuťnatý rozkládá, síra se oxiduje na oxid siřičitý a rtuť se vypařuje. Vzniklé rtuťové páry jsou poté vedeny do chladicích systémů, kde kondenzují zpět na kapalný kov.

Využití

Rtuť, stříbřitý kov kapalný za běžných podmínek, nalezla historicky široké uplatnění. Byla nepostradatelná v teploměrech, barometrech a tlakoměrech díky své rovnoměrné tepelné roztažnosti. V elektrotechnice sloužila jako součást tichých spínačů a zářivek. Schopnost tvořit amalgámy se využívala v zubním lékařství pro výplně a při těžbě zlata, což mělo vážné ekologické dopady. V přírodě se rtuť uvolňuje sopečnou činností a zvětráváním hornin. Nemá žádnou známou prospěšnou biologickou funkci, naopak se prostřednictvím bakterií přeměňuje na toxickou metylrtuť, která se nebezpečně hromadí v potravních řetězcích.

Sloučeniny

Sloučeniny rtuti jsou stejně fascinující jako jedovaté. V přírodě se vyskytuje především jako sulfid rtuťnatý, známý jako minerál cinabarit neboli rumělka, který je hlavním zdrojem pro její výrobu. Z něj se získává charakteristický červený pigment vermilion. Člověk syntetizoval řadu dalších sloučenin s rozmanitým využitím. Chlorid rtuťnatý (sublimát) sloužil jako dezinfekce, zatímco méně toxický chlorid rtuťný (kalomel) se dříve používal v medicíně a elektrochemii. Extrémně nebezpečný je fulminát rtuťnatý, citlivá třaskavina do roznětek. V životním prostředí pak mikroorganismy vytvářejí vysoce toxickou organickou sloučeninu metylrtuť.

Zajímavosti

Rtuť se pyšní několika unikátními vlastnostmi. Díky extrémně vysokému povrchovému napětí tvoří téměř dokonalé kuličky, které nesmáčí povrchy. Její hustota je tak velká, že na ní plavou i těžké předměty jako železná koule. Ačkoliv ochotně rozpouští kovy jako zlato a stříbro za vzniku amalgámů, s železem nereaguje, proto se tradičně uchovává v železných nádobách. V alchymii byla považována za jeden ze základních principů hmoty, ztělesňující kovovost a proměnlivost. Historické otravy rtutí u kloboučníků, kteří ji používali při zpracování plsti, pravděpodobně stály za vznikem anglického úsloví „šílený jako kloboučník“.

Terbium (Tb) – chemický prvek

Terbium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Terbium (Tb) je chemický prvek, jehož protonové číslo je 65. Řadí se mezi lantanoidy, které jsou součástí prvků vzácných zemin. V čisté podobě se jedná o stříbřitě bílý, kujný a měkký kov, který je na vzduchu relativně stálý. V přírodě se nevyskytuje samostatně, ale nachází se v malých množstvích v minerálech jako monazit a xenotim. Z těchto komplexních rud se získává složitými separačními procesy, nejčastěji metodou iontové výměny. Jeho uplatnění je především ve výrobě luminoforů, laserů a magnetických slitin.

Vlastnosti

Terbium (Tb) je stříbřitě bílý, kujný a tažný kov, patřící do skupiny lantanoidů. S protonovým číslem 65 je poměrně stabilní na vzduchu, ale pomalu se pokrývá vrstvou oxidu. Jeho nejvýraznější vlastností je intenzivní zelená fluorescence, kterou vykazují jeho trojmocné sloučeniny při ozáření ultrafialovým světlem. Tato unikátní schopnost jej předurčuje pro výrobu luminoforů používaných v úsporných zářivkách, LED diodách a televizních obrazovkách, kde slouží jako zelená složka. Kromě nejstabilnějšího oxidačního stavu +3 může tvořit i sloučeniny ve stavu +4. Vykazuje také komplexní magnetické chování s dvěma Curieovými teplotami.

Vznik názvu

Původ názvu je spjat se švédskou vesnicí Ytterby, poblíž které byl objeven minerál obsahující tento prvek. Z tohoto jediného naleziště byly postupně izolovány a pojmenovány hned čtyři prvky: kromě terbia také yttrium, erbium a ytterbium. Všechny tak nesou jméno odvozené od tohoto místa.

Objev

Objev terbia je spojen se švédským chemikem Carlem Gustafem Mosanderem, který jej v roce 1843 identifikoval jako jednu ze složek minerálu gadolinitu, konkrétně z nečistot v tehdy známé yttrii. Mosander separoval yttrii na tři frakce: bílou yttrii, růžovou „erbii“ a žlutou „terbii“. Jména těchto prvků, stejně jako yttria a ytterbia, odvodil od názvu švédského dolu Ytterby. Po mnoho desetiletí však panoval zmatek a chemici si často pletli erbiové a terbiové frakce. Teprve s nástupem spektroskopie a pokročilých separačních technik byla existence terbia definitivně potvrzena a čistý kov byl izolován.

Výskyt v přírodě

Terbium se v přírodě nevyskytuje v ryzí formě, ale je obsaženo v řadě minerálů spolu s ostatními prvky vzácných zemin. Mezi nejdůležitější komerční zdroje patří monazit, bastnäsit a xenotim. Přestože je řazeno mezi vzácné zeminy, v zemské kůře je relativně hojnější než například stříbro. Proces získávání je náročný kvůli chemické podobnosti lantanoidů. Rudy jsou nejprve chemicky zpracovány a převedeny na roztok směsi solí. Následně se jednotlivé prvky oddělují pomocí moderních metod, jako je vícekroková kapalinová extrakce nebo iontoměničová chromatografie. Čistý kov se poté připravuje metalotermickou redukcí jeho bezvodého fluoridu nebo chloridu vápníkem.

Využití

Terbium je klíčové pro své jedinečné luminiscenční vlastnosti, produkující charakteristické, jasně zelené světlo. Využívá se jako zelený fosfor v kompaktních zářivkách, plazmových obrazovkách a moderních zobrazovacích technologiích. Je nepostradatelnou součástí některých LED a OLED diod. V metalurgii je základem slitiny Terfenol-D, která vykazuje extrémní magnetostrikci a slouží v pokročilých sonarech, přesných aktuátorech a senzorech. Přidává se také do neodymových magnetů, čímž zlepšuje jejich odolnost vůči vysokým teplotám. V přírodě nemá žádnou známou biologickou funkci, vyskytuje se vzácně v minerálech jako monazit či xenotim.

Sloučeniny

Člověkem vytvořené sloučeniny zahrnují především oxidy, jako je tmavě hnědý oxid terbitý (Tb₂O₃) a téměř černý oxid terbito-terbičitý (Tb₄O₇). Bílý fluorid terbitý (TbF₃) je klíčovým meziproduktem při výrobě čistého kovového terbia. Komerčně nejdůležitější jsou však komplexní sloučeniny, kde terbium slouží jako aktivátor luminiscence, například v boritanech nebo křemičitanech yttria. Tyto látky fungují jako vysoce účinné zelené luminofory. V přírodě se terbium nikdy nevyskytuje ve formě jednoduchých samostatných sloučenin. Je vždy součástí komplexních minerálů, jako je monazit, což je fosforečnan, kde v krystalové mřížce nahrazuje jiné kovy.

Zajímavosti

Terbium je základem jedné z nejvíce magnetostrikčních slitin na světě, Terfenolu-D. Tento materiál v magnetickém poli mění svůj tvar tak výrazně, že se využívá nejen v přesných aktuátorech, ale i v inovativních reproduktorech, které dokáží rozeznít jakýkoliv pevný povrch. Další zajímavostí je jeho schopnost existovat ve dvou oxidačních stavech, +3 a +4. Zatímco stav +3 je pro lanthanoidy typický, neobvyklá stabilita stavu +4 je dána dosažením přesně z poloviny zaplněné elektronové slupky 4f. Tato elektronová konfigurace je energeticky velmi výhodná a ovlivňuje chemické chování prvku.

Dysprosium (Dy) – chemický prvek

Dysprosium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Dysprosium (Dy) je vzácný kovový prvek s protonovým číslem 66, který patří do skupiny lanthanoidů, známých také jako kovy vzácných zemin. V čistém stavu má jasný, stříbřitě bílý lesk a je natolik měkký, že ho lze řezat nožem. V přírodě se nevyskytuje volně, ale získává se především z minerálů jako monazit a bastnäsit, často jako vedlejší produkt těžby jiných prvků. Jeho největší využití je v silných permanentních magnetech pro elektromotory a generátory, kde zvyšuje odolnost vůči vysokým teplotám. Je také důležitý v jaderné energetice.

Vlastnosti

Dysprosium (Dy) je stříbřitě bílý, lesklý a relativně měkký kov patřící do skupiny lathanoidů. Na suchém vzduchu je poměrně stálý, avšak ve vlhku se pomalu pokrývá vrstvou oxidu. Reaguje s vodou, zejména za tepla, za vzniku hydroxidu a uvolnění vodíku, a snadno se rozpouští ve zředěných kyselinách. Jeho nejvýznamnější vlastností je mimořádně vysoký magnetický moment, jeden z nejvyšších ze všech prvků. Při teplotách pod 85 K (-188 °C) se stává feromagnetickým. Tato unikátní magnetická vlastnost z něj činí klíčovou složku pro výrobu vysoce výkonných permanentních magnetů.

Vznik názvu

Název dysprosium pochází z řeckého slova *dysprositos*, což v překladu znamená „těžko dostupný“ nebo „obtížně získatelný“. Tento název odráží mimořádnou obtížnost, s jakou se jeho objevitel, Paul Émile Lecoq de Boisbaudran, potýkal při jeho izolaci od ostatních velmi podobných kovů vzácných zemin.

Objev

Objev dysprosia je připisován francouzskému chemikovi Paulu-Émilu Lecoqovi de Boisbaudran, který prvek identifikoval v roce 1886 v Paříži. Podařilo se mu to analýzou vzorku oxidu holmitého, z něhož po více než třiceti krocích frakční krystalizace dokázal oddělit oxid nového prvku. Jméno „dysprosium“ odvodil z řeckého slova „dysprositos“, což v překladu znamená „těžko dostupný“ nebo „obtížně získatelný“. Tento název dokonale vystihoval extrémní náročnost jeho separace od chemicky velmi podobných lathanoidů. Izolace čistého kovového dysprosia se podařila až mnohem později, v 50. letech 20. století.

Výskyt v přírodě

Dysprosium se v přírodě nevyskytuje v ryzí formě, ale je obsaženo v řadě minerálů, vždy ve směsi s jinými prvky vzácných zemin. Mezi hlavní komerční zdroje patří minerály monazit a bastnäsit, významná ložiska se nacházejí také v iontově-adsorpčních jílech, zejména v Číně. Proces získávání je velmi komplexní. Po vytěžení se ruda zpracovává a jednotlivé lathanoidy se od sebe oddělují pomocí kapalinové extrakce nebo iontoměničové chromatografie. Získaný oxid dysprositý (Dy₂O₃) se poté převede na fluorid, který je následně redukován kovovým vápníkem za vysoké teploty za vzniku čistého kovu.

Využití

Dysprosium je klíčovou složkou pro výrobu vysoce výkonných neodymových magnetů, které díky němu odolávají demagnetizaci za vysokých teplot. Nacházejí uplatnění v motorech elektromobilů, generátorech větrných turbín, pevných discích a reproduktorech. Jeho vysoká schopnost pohlcovat neutrony jej předurčuje pro výrobu kontrolních tyčí v jaderných reaktorech, kde reguluje štěpnou reakci. Dále se využívá v metalhalogenidových výbojkách pro vytvoření intenzivního bílého světla a v materiálech pro lasery. V přírodě se volně nevyskytuje, je součástí minerálů jako monazit, bastnäsit a xenotim, odkud se komerčně těží. Nemá žádnou známou biologickou funkci.

Sloučeniny

Člověkem vytvořené sloučeniny dysprosia zahrnují především oxid dysprositý (Dy₂O₃), nažloutlý prášek sloužící jako výchozí materiál pro další syntézy. Důležité jsou také halogenidy jako fluorid dysprositý (DyF₃), používaný při výrobě čistého kovu, a jodid dysprositý (DyI₃) pro osvětlovací techniku. Ve všech běžných sloučeninách vystupuje v oxidačním stavu +3. Vědci zkoumají materiály jako titanát dysprositý, který vykazuje exotické magnetické vlastnosti. V přírodě netvoří jednoduché sloučeniny, ale je vázáno ve složitých minerálních strukturách, kde typicky nahrazuje jiné prvky vzácných zemin v minerálech jako monazit nebo bastnäsit.

Zajímavosti

Dysprosium se pyšní jedním z nejvyšších magnetických momentů ze všech chemických prvků, což je základem jeho využití v magnetech. Jeho magnetické chování je neobvykle složité. Feromagnetickým se stává pouze při velmi nízkých teplotách pod −188 °C (85 K). Při zahřátí nad tuto teplotu přechází do helikálního antiferomagnetického stavu a teprve při 179 K se stává paramagnetickým. V čisté formě je to měkký, stříbřitě lesklý kov, který lze krájet nožem a na vzduchu pomalu oxiduje. Přestože patří mezi vzácné zeminy, je v zemské kůře hojnější než stříbro.

Holmium (Ho) – chemický prvek

Holmium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Holmium (Ho) je chemický prvek patřící mezi lathanoidy, tedy prvky vzácných zemin. Jedná se o stříbřitě bílý, měkký a kujný kov, který je na suchém vzduchu relativně stálý. Jeho protonové číslo je 67. V přírodě se nevyskytuje volně, ale je součástí minerálů jako monazit či gadolinit, odkud se získává komplexní extrakcí spolu s dalšími podobnými prvky. Holmium má nejvyšší magnetický moment ze všech přirozeně se vyskytujících prvků, proto se využívá k výrobě pólů nejsilnějších umělých magnetů a také v jaderných reaktorech.

Vlastnosti

Holmium je stříbřitě bílý, měkký a kujný kov patřící mezi lanthanoidy. Na suchém vzduchu je poměrně stálý, ale pomalu oxiduje. S horkou vodou a kyselinami reaguje za vzniku vodíku. Vytváří výhradně trojmocné sloučeniny (Ho³⁺), jejichž roztoky fascinujícím způsobem mění barvu ze žluté na růžovou v závislosti na typu osvětlení. Holmium drží absolutní rekord v nejvyšším magnetickém momentu (10,6 μB) ze všech přirozeně se vyskytujících prvků. Za standardních podmínek je paramagnetické, avšak pod teplotou 20 K přechází do feromagnetického stavu. Jeho hustota činí 8,79 g/cm³.

Vznik názvu

Název prvku holmium je odvozen od latinského názvu pro Stockholm – Holmia. Jméno navrhl jeho objevitel, švédský chemik Per Teodor Cleve, který tak v roce 1878 uctil své rodné město. Objevil jej při zkoumání nečistot v minerálech obsahujících jiné prvky vzácných zemin.

Objev

Historie objevu holmia je připsána několika vědcům. První známky jeho existence zaznamenali švýcarští chemici Jacques-Louis Soret a Marc Delafontaine v roce 1878, když při spektroskopické analýze sloučenin erbia objevili neznámé absorpční pásy. Nezávisle na nich o rok později švédský chemik Per Teodor Cleve při pečlivém čištění erbiové zeminy (oxidu erbitého) oddělil dvě nové látky. Jednu pojmenoval thulia a druhou, nažloutlou, holmia. Název holmia odvodil z latinského jména svého rodného města, Stockholmu. Tím byl prvek definitivně identifikován. Izolace čistého kovového holmia se však podařila až roku 1911.

Výskyt v přírodě

Holmium se v přírodě nikdy nevyskytuje v ryzí, elementární formě. Je součástí různých minerálů vzácných zemin, nejčastěji monazitu, gadolinitu a bastnäsitu, vždy ve společnosti ostatních lanthanoidů. Jeho průměrný obsah v zemské kůře je poměrně nízký, přibližně 1,3 ppm (mg/kg). Komerční těžba je proto vázána na zpracování rud bohatých na jiné, hojnější lanthanoidy. Získávání čistého kovu je vícekrokový proces. Po vyloužení rud se jednotlivé prvky ze směsi oddělují moderními a účinnými separačními technikami, jako je iontově výměnná chromatografie. Samotný kov se pak připravuje redukcí fluoridu holmitého vápníkem.

Využití

Holmium má klíčové využití v medicíně, především v holmiových laserech (Ho:YAG). Tyto lasery emitují infračervené světlo, které je efektivně pohlcováno vodou, což je ideální pro přesné chirurgické zákroky, například v urologii nebo stomatologii, kde minimalizují poškození okolní tkáně. Díky svým mimořádným magnetickým vlastnostem, nejvyšším ze všech prvků, se používá k výrobě pólových nástavců pro generování extrémně silných magnetických polí. Dále slouží jako pohlcovač neutronů v regulačních tyčích jaderných reaktorů. V přírodě se volně nevyskytuje, ale je součástí minerálů, jako je monazit a gadolinit.

Sloučeniny

Člověkem vyrobené sloučeniny holmia zahrnují především oxid holmitý (Ho₂O₃), světle žlutý prášek používaný k barvení skla a zirkonů. Dodává jim jedinečnou žlutou nebo červenou barvu v závislosti na osvětlení. Klíčovou syntetickou sloučeninou je krystal yttrium-hliníkového granátu dopovaný holmiem (Ho:YAG), který je aktivním médiem ve výkonných laserech. Dále se připravují halogenidy jako chlorid holmitý. V přírodě se čisté sloučeniny holmia nenacházejí. Ionty holmia jsou přimíseny v komplexních minerálech vzácných zemin, kde nahrazují jiné lanthanoidy v jejich krystalové mřížce, například v fosfátech nebo silikátech.

Zajímavosti

Holmium drží absolutní rekord v síle magnetického momentu, který je nejvyšší ze všech známých chemických prvků. Tato unikátní vlastnost umožňuje konstruovat zařízení generující nejintenzivnější statická magnetická pole. Jeho sloučeniny vykazují fascinující metamerismus – jejich barva se dramaticky mění v závislosti na druhu osvětlení. Pod zářivkovým světlem se mohou jevit žlutě, zatímco na denním světle získávají růžový až broskvový nádech. Díky svým extrémně ostrým absorpčním pásům v spektru se oxid holmitý ve skle používá jako kalibrační standard pro ověřování přesnosti a vlnové délky spektrofotometrů.

Erbium (Er) – chemický prvek

Erbium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Erbium (Er) je stříbřitě bílý, měkký a kujný kov, který je na vzduchu poměrně stálý. Jeho protonové číslo je 68 a v periodické tabulce se řadí mezi lathanoidy, tedy kovy vzácných zemin. Tento prvek se v přírodě nevyskytuje v ryzí formě, ale je součástí minerálů, jako jsou monazit a bastnäsit, které se těží především v Číně a USA. Získává se z těchto rud společně s dalšími lathanoidy. Jeho soli mají charakteristickou růžovou barvu a využívá se například v laserech nebo jako barvivo ve sklářství.

Vlastnosti

Erbium, chemická značka Er, je stříbřitě bílý, měkký a kujný kov s protonovým číslem 68, patřící do skupiny lantanoidů. Na vzduchu je relativně stálé, ale pomalu se pokrývá vrstvou oxidu, která ho chrání před další oxidací. Reaguje s vodou a kyselinami za uvolňování vodíku. Jeho nejvýraznější vlastností je charakteristická růžová barva jeho trojmocných iontů (Er³⁺), díky které jsou jeho soli a roztoky snadno identifikovatelné. V pevném stavu vykazuje komplexní magnetické chování; při pokojové teplotě je paramagnetické, avšak při nízkých teplotách přechází do antiferomagnetického a následně feromagnetického stavu.

Vznik názvu

Původ názvu tohoto prvku je odvozen od švédské vesnice Ytterby. V místním lomu byl objeven minerál, z něhož bylo postupně izolováno několik nových prvků. Kromě erbia tak tato lokalita dala jméno i yttriu, terbiu a ytterbiu, což z ní činí místo s největší koncentrací pojmenovaných prvků na světě.

Objev

Historie erbia je úzce spjata s malou švédskou vesnicí Ytterby. Prvek objevil v roce 1843 švédský chemik Carl Gustaf Mosander při analýze minerálu gadolinit. Mosander rozdělil tehdy známou „yttrii“ (oxid yttria) na tři frakce: skutečnou bílou yttrii, žlutou „erbinu“ a růžovou „terbinu“. Později se však ukázalo, že názvy omylem zaměnil, a tak růžový oxid dnes známe jako oxid erbitý. Jméno prvku je tedy odvozeno od naleziště. Zpočátku panoval zmatek a až další výzkumy potvrdily jeho existenci. Izolace čistého kovového erbia se podařila až v roce 1934.

Výskyt v přírodě

Erbium se v přírodě nevyskytuje v ryzí formě, ale je rozptýleno v zemské kůře v minerálech vzácných zemin. Nachází se vždy ve společnosti ostatních lantanoidů, což komplikuje jeho izolaci. Mezi hlavní komerční zdroje patří minerály monazit, bastnäsit a xenotim, které se těží především v Číně a USA. Proces získávání začíná drcením rudy a jejím loužením v kyselinách. Následně se používají sofistikované separační techniky, jako je iontoměničová chromatografie nebo kapalinová extrakce, k oddělení jednotlivých lantanoidů. Z vyčištěného oxidu erbitého (Er₂O₃) se finální kovový prvek vyrábí metalotermickou redukcí.

Využití

Erbium je pro moderní společnost nepostradatelné, především v oblasti telekomunikací. Optická vlákna dopovaná jeho ionty tvoří základ zesilovačů (EDFA), které zesilují datové signály a umožňují vysokorychlostní internet napříč kontinenty bez nutnosti elektronické konverze. Jeho unikátní vlastnosti nacházejí uplatnění i v medicíně, kde lasery Er:YAG precizně odstraňují tkáň v dermatologii či stomatologii díky absorpci světla vodou. V metalurgii zlepšuje zpracovatelnost slitin. Esteticky se využívá jako růžové barvivo ve skle, dodávající jemný odstín slunečním brýlím. V přírodě nemá žádnou biologickou roli, jeho existence je vázána na geologické procesy.

Sloučeniny

V přírodě se erbium nikdy nenachází jako čistý prvek, je vždy vázáno ve formě sloučenin v komplexních minerálech vzácných zemin. Běžně se vyskytuje jako minoritní složka v horninách jako jsou gadolinit, xenotim a monazit, kde jeho ionty nahrazují jiné lantanoidy v krystalové mřížce. Člověkem syntetizované sloučeniny jsou pro technologie klíčové. Nejvýznamnější je oxid erbitý (Er₂O₃), stabilní růžový prášek, který je nejen základem pro barvení skla, ale i dielektrikem v polovodičích. Dalšími jsou chlorid erbitý (ErCl₃) či fluorid erbitý (ErF₃), které slouží jako prekurzory.

Zajímavosti

Erbium vykazuje fascinující a komplexní magnetické chování, které se mění s teplotou. Při extrémně nízkých teplotách pod 19 K se stává feromagnetickým, podobně jako železo, avšak s rostoucí teplotou přechází do antiferomagnetického a nakonec do paramagnetického stavu. Jeho trojmocné ionty Er³⁺ propůjčují sloučeninám a roztokům charakteristickou růžovou barvu. Tato barva je způsobena specifickými přechody vnitřních elektronů. Další unikátní vlastností jsou jeho neobvykle ostré absorpční pásy ve viditelném i infračerveném spektru, díky čemuž dokáže selektivně pohlcovat a vyzařovat světlo na přesně daných vlnových délkách.

Thulium (Tm) – chemický prvek

Thulium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Thulium (Tm) je vzácný chemický prvek s protonovým číslem 69. Jedná se o nejméně hojný stabilní lanthanoid. Tento stříbřitě bílý a měkký kov je kujný a tažný. Řadí se do skupiny lanthanoidů. Na vzduchu je poměrně stálý, ale pomalu ztrácí lesk a pokrývá se vrstvou oxidu. V přírodě se nenachází volně, získává se jako vedlejší produkt při zpracování minerálů vzácných zemin, jako jsou monazit či bastnäsit. Hlavními zdroji jsou dnes jílové usazeniny v jižní Číně, kde se těží spolu s dalšími těžkými lanthanoidy.

Vlastnosti

Thulium, s chemickou značkou Tm a protonovým číslem 69, je stříbřitě bílý, měkký a kujný kov patřící mezi lathanoidy. Je natolik měkký, že ho lze krájet nožem. Na suchém vzduchu je poměrně stálý, ale ve vlhku se pomalu pokrývá vrstvou šedého oxidu. Reaguje s vodou za vzniku hydroxidu a uvolnění vodíku, přičemž reakce je rychlejší v horké vodě. V chemických sloučeninách se vyskytuje převážně v oxidačním stavu +3 a jeho roztoky mají charakteristickou světle zelenou barvu. Za nízkých teplot vykazuje feromagnetické vlastnosti. Je to nejvzácnější stabilní lathanoid.

Vznik názvu

Název thulium je odvozen od slova Thule, což je starověký, mytický název pro nejsevernější část světa, často ztotožňovaný se Skandinávií. Prvek takto pojmenoval jeho objevitel, švédský chemik Per Teodor Cleve, v roce 1879 jako poctu své vlasti a celému severskému regionu.

Objev

Objev thulia je připisován švédskému chemikovi Peru Teodoru Cleveovi, který jej v roce 1879 identifikoval při analýze nečistot v minerálu erbia. Po pečlivém odstranění oxidu erbitého a holmitého objevil dvě nové látky, zelenou a hnědou. Zelenou substanci správně identifikoval jako oxid nového prvku, který pojmenoval „thulium“ podle Thule, mýtického starověkého názvu pro Skandinávii, což odkazovalo na jeho severský původ. Izolace téměř čistého kovového thulia se však podařila až mnohem později, v roce 1911, díky práci amerického chemika Charlese Jamese, což demonstruje obtížnost separace lathanoidů.

Výskyt v přírodě

Thulium je jedním z nejméně zastoupených prvků ze skupiny lathanoidů a v zemské kůře se vyskytuje jen ve velmi malých koncentracích, nikdy ne v ryzí formě. Jeho hlavním zdrojem jsou minerály vzácných zemin, jako je monazit, xenotim a euxenit, kde vždy doprovází ostatní lathanoidy. Komerční těžba probíhá především z monazitových písků. Získávání thulia je složitý a nákladný proces. Z rud se nejprve extrahuje směs oxidů, z níž se thulium odděluje pomocí iontoměničové chromatografie. Čistý kov se nakonec vyrábí redukcí jeho fluoridu kovovým vápníkem.

Využití

Thulium nachází uplatnění především v high-tech oborech. Jeho izotop thulium-170, vytvořený v jaderných reaktorech, slouží jako přenosný zdroj rentgenového záření pro lékařskou diagnostiku a nedestruktivní testování materiálů v terénu. Krystaly dopované thuliem jsou klíčovou součástí pevnolátkových laserů, které se využívají v chirurgii, vojenství pro dálkoměry a v průmyslu. Sloučeniny thulia se také používají v eurobankovkách jako bezpečnostní prvek, který pod UV světlem modře fluoreskuje. V přírodě nemá žádnou známou biologickou funkci a vyskytuje se pouze v zanedbatelném množství jako součást minerálů vzácných zemin, například monazitu.

Sloučeniny

Člověkem vyrobené sloučeniny thulia jsou typicky v oxidačním stavu +3. Nejběžnější je oxid thulitý (Tm₂O₃), světle zelený prášek, který je výchozí surovinou pro výrobu dalších látek a pro dopování laserových krystalů, jako je Tm:YAG. Mezi další patří halogenidy, například nažloutlý chlorid thulitý (TmCl₃) nebo fluorid thulitý (TmF₃) používaný v obloukových lampách. V přírodě se thulium nevyskytuje jako samostatná sloučenina, ale je vždy přimíseno v minerálech lanthanoidů. Nachází se jako iont Tm³⁺ v krystalových mřížkách minerálů jako xenotim a gadolinit, kde nahrazuje jiné, hojnější prvky vzácných zemin.

Zajímavosti

Thulium je po nestabilním promethiu nejvzácnějším prvkem ze skupiny lanthanoidů a jedním z nejvzácnějších prvků v zemské kůře, což se odráží na jeho extrémně vysoké ceně, často srovnatelné s platinou. Jako čistý kov je měkké, kujné a stříbřitě lesklé, lze ho krájet nožem. Má fascinující magnetické vlastnosti; při pokojové teplotě je paramagnetické, avšak pod teplotou 56 Kelvinů se stává antiferomagnetickým a pod 32 Kelviny dokonce ferimagnetickým. V přírodě se vyskytuje pouze jediný stabilní izotop, thulium-169, což je pro prvek s lichým protonovým číslem poměrně neobvyklé.

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.

Cesium (Cs) – chemický prvek

Caesium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Cesium (Cs) je extrémně reaktivní a měkký kov, který je pro svůj stříbřitě zlatavý vzhled vizuálně unikátní. Jeho protonové číslo je 55 a v periodické tabulce ho najdeme v 1. skupině mezi alkalickými kovy, kam patří i sodík nebo draslík. Je tak měkký, že by se dal krájet nožem, a jeho teplota tání je pouhých 28,5 °C, takže v horkém letním dni by byl tekutý. V přírodě ho kvůli jeho bouřlivé reaktivitě s kyslíkem a vodou nikdy nenajdeme v čisté formě. Získává se především z minerálu pollucitu.

Vlastnosti

Cesium, s chemickou značkou Cs a protonovým číslem 55, je nejměkčí a nejreaktivnější ze všech alkalických kovů. Jedná se o stříbrolesklý kov se zřetelným zlatavým nádechem, který má extrémně nízký bod tání, pouhých 28,5 °C, což znamená, že může být tekuté i za teplejšího letního dne. Jeho mimořádná reaktivita se projevuje okamžitou a explozivní reakcí s vodou za vzniku hydroxidu cesného a vodíku. Vyznačuje se nejnižší elektronegativitou ze všech stabilních prvků, což z něj činí nejsilnější redukční činidlo. Své sloučeniny barví plamen charakteristicky do fialova. Kvůli reaktivitě se musí skladovat v inertní atmosféře.

Vznik názvu

Název prvku pochází z latinského slova „caesius“, což v překladu znamená nebesky modrý. Bylo pojmenováno svými objeviteli, Robertem Bunsenem a Gustavem Kirchhoffem, v roce 1860. Důvodem byly dvě charakteristické, jasně modré čáry, které identifikovali při spektrální analýze minerální vody, v níž prvek objevili.

Objev

Objev cesia je neoddělitelně spjat s vývojem spektrální analýzy. V roce 1860 němečtí vědci Robert Bunsen a Gustav Kirchhoff analyzovali minerální vodu z německého Dürkheimu pomocí jimi vyvinutého spektroskopu. Ve spektru pozorovali dvě charakteristické, jasně modré čáry, které neodpovídaly žádnému dosud známému prvku. Na základě této barvy prvek pojmenovali cesium, odvozeně z latinského slova ‚caesius‘, což znamená ‚nebesky modrý‘. I když prvek objevili, čisté kovové cesium se podařilo izolovat až v roce 1882 Carlu Setterbergovi pomocí elektrolýzy roztaveného kyanidu cesného, čímž potvrdili jeho existenci.

Výskyt v přírodě

Cesium je v zemské kůře poměrně vzácným prvkem a nevyskytuje se v ryzí formě. Jeho hlavním a komerčně nejvýznamnějším zdrojem je minerál pollucit, což je zeolit obsahující cesium, sodík a hliník. V menších koncentracích se nachází také v lepidolitu a karnalitu, kde často doprovází rubidium. Největší světová ložiska pollucitu se nacházejí v Kanadě, Zimbabwe a Namibii. Získávání kovového cesia je složitý proces. Po rozkladu rudy kyselinami a oddělení nečistot se finální krok provádí redukcí chloridu cesného kovovým vápníkem nebo bariem ve vakuu při vysokých teplotách.

Využití

Cesium má zásadní technologický význam, nejznámější je jeho využití v atomových hodinách, které s neuvěřitelnou přesností definují sekundu a jsou klíčové pro globální navigační systémy jako GPS. Díky své vysoké citlivosti na světlo se uplatňuje ve fotonásobičích a starších typech fotoelektrických článků. V průmyslu slouží jako účinný katalyzátor. Jeho hustá a ekologicky šetrná sloučenina, formiát cesný, se používá ve vrtných kapalinách pro těžbu ropy v extrémních podmínkách. Radioizotop cesium-137 nachází uplatnění v radioterapii a průmyslových měřičích. V přírodě se cesium volně nevyskytuje, je přítomno v minerálu polucitu.

Sloučeniny

Člověkem vyrobené sloučeniny cesia mají vysoce specifická využití. Chlorid cesný slouží v molekulární biologii k oddělování molekul DNA pomocí ultracentrifugace. Jodid a fluorid cesný jsou klíčové materiály pro scintilační detektory, které převádějí neviditelné ionizující záření na světelné záblesky, využívané v lékařské diagnostice a fyzice vysokých energií. Uhličitan cesný je ceněná silná báze v organické syntéze. Extrémně reaktivní hydroxid cesný platí za nejsilnější známou zásadu, schopnou agresivně leptat i sklo. V přírodě se cesium primárně vyskytuje vázané v minerálu polucitu, což je komplexní hlinitokřemičitan cesia.

Zajímavosti

Cesium patří mezi pět kovových prvků, které jsou za pokojové teploty či mírně nad ní v kapalném stavu. Jeho bod tání činí pouhých 28,5 °C, takže by na horký letní den nebo v lidské ruce roztálo na zlatavou kapalinu. Je to nejměkčí ze všech kovových prvků, na Mohsově stupnici tvrdosti má hodnotu jen 0,2. Jeho reakce s vodou je natolik bouřlivá, že exploduje i při kontaktu s ledem o teplotě -116 °C. Právě stabilní izotop cesium-133 slouží jako základ mezinárodní definice sekundy od roku 1967.

Baryum (Ba) – chemický prvek

Barium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Baryum (Ba) je měkký, reaktivní kov stříbrobílé barvy. Jeho protonové číslo je 56 a v periodické tabulce prvků ho řadíme do 2. skupiny mezi kovy alkalických zemin. Na vzduchu rychle oxiduje a ztrácí svůj lesk, proto se uchovává pod petrolejem. Vzhledem k vysoké reaktivitě ho v přírodě nenajdeme v čisté formě, ale pouze ve sloučeninách. Získává se především z minerálu barytu (síran barnatý), z něhož se kovové baryum vyrábí elektrolýzou. Jeho sloučeniny se využívají například v lékařství jako kontrastní látka nebo v pyrotechnice pro tvorbu zeleného zbarvení.

Vlastnosti

Baryum (Ba) je chemický prvek s protonovým číslem 56, patřící do skupiny kovů alkalických zemin. Tento měkký, stříbrobílý a kujný kov je pro svou vysokou reaktivitu uchováván pod petrolejem, protože na vzduchu rychle oxiduje a ztrácí lesk. S vodou a alkoholy reaguje velmi prudce za vzniku vodíku. Charakteristickým znakem barya a jeho sloučenin je výrazná zelenožlutá barva plamene, čehož se hojně využívá v pyrotechnice k tvorbě zelených efektů. Má poměrně vysokou hustotu a krystalizuje v kubické prostorově centrované soustavě. Všechny jeho rozpustné sloučeniny jsou pro člověka vysoce toxické.

Vznik názvu

Název baryum pochází z řeckého slova „barys“ (βαρύς), které v překladu znamená „těžký“. Tento název odkazuje na neobvykle vysokou hustotu jeho nejběžnějšího minerálu, barytu, známého také jako „těživec“. Prvek byl pojmenován právě po této charakteristické vlastnosti své hlavní rudy, které si všimli již první výzkumníci.

Objev

Historie barya je spojena s boloňským kamenem, minerálem barytem, který fascinoval alchymisty v 17. století svou schopností fosforeskovat po zahřátí. Dlouho se však nedařilo odhalit jeho složení. Zásadní krok učinil v roce 1774 Carl Wilhelm Scheele, když identifikoval v tomto minerálu novou „zeminu“, oxid barnatý, ale izolace čistého kovu byla nad jeho tehdejší možnosti. Úspěch slavil až v roce 1808 Sir Humphry Davy v Londýně. Pomocí elektrolýzy vlhkého hydroxidu barnatého s rtuťovou katodou připravil barnatý amalgám, z něhož následně oddestiloval rtuť a získal tak poprvé čisté baryum.

Výskyt v přírodě

Baryum se v přírodě kvůli své vysoké reaktivitě nevyskytuje v ryzí formě, ale pouze ve sloučeninách. Je poměrně rozšířeným prvkem v zemské kůře. Jeho nejdůležitějším a nejběžnějším minerálem je baryt, chemicky síran barnatý (BaSO₄), který tvoří masivní žíly a je hlavním zdrojem pro komerční produkci. Dalším, méně častým minerálem, je witherit neboli uhličitan barnatý (BaCO₃). Průmyslová výroba čistého kovu začíná redukcí barytu uhlíkem za vysokých teplot na sulfid barnatý. Ten se dále zpracovává na oxid, který je následně redukován hliníkem ve vakuové peci za vzniku čistého barya.

Využití

Baryum, jakožto reaktivní kov, nachází široké uplatnění především ve formě svých sloučenin. Nejznámější je použití síranu barnatého jako kontrastní látky při rentgenovém vyšetření trávicího traktu, kde jeho vysoká hustota pohlcuje záření. V pyrotechnice dodávají barnaté soli ohňostrojům a světlicím charakteristickou jasně zelenou barvu. Těžký minerál baryt se přidává do vrtných kapalin pro zvýšení jejich hustoty. Dále se využívá ve sklářství ke zvýšení indexu lomu a lesku skla nebo jako „getter“ ve vakuových trubicích k pohlcení zbytkových plynů. V přírodě se baryum volně nevyskytuje kvůli vysoké reaktivitě, je přítomno hlavně v minerálech baryt a witherit.

Sloučeniny

V přírodě se baryum vyskytuje výhradně ve vázané formě, nikdy jako čistý kov. Jeho nejdůležitějšími minerály jsou síran barnatý, známý jako baryt neboli těživec, a vzácnější uhličitan barnatý, zvaný witherit. Tyto přírodní sloučeniny jsou hlavním zdrojem pro výrobu ostatních látek. Člověk syntetizuje celou řadu sloučenin pro specifické účely. Dusičnan a chlorečnan barnatý jsou klíčové pro pyrotechniku. Hydroxid barnatý je silná zásada. Chlorid barnatý slouží jako laboratorní činidlo a jed, zatímco titaničitan barnatý je důležitý piezoelektrický materiál v elektronice pro kondenzátory a senzory.

Zajímavosti

Ačkoliv je baryum ve formě nerozpustného síranu barnatého pro člověka bezpečné a používá se v medicíně, všechny jeho rozpustné sloučeniny jsou vysoce toxické. Ionty Ba²⁺ narušují funkci draslíkových kanálů v buňkách, což vede k vážným svalovým a srdečním problémům. Elementární baryum je měkký, stříbřitě bílý kov, který je tak reaktivní, že na vzduchu okamžitě oxiduje a pokrývá se tmavou vrstvou. Z tohoto důvodu musí být uchováván ponořený v kapalinách bez obsahu kyslíku, například v petroleji. Některé mořské řasy dokáží hromadit baryum a vytvářet z něj mikroskopické krystalky síranu barnatého uvnitř svých buněk.