Chemické prvky Archivy - Strana 6 z 12

Europium (Eu) – chemický prvek

Úvod

Europium (Eu) je měkký, stříbřitě bílý kov, který patří mezi lathanoidy, skupinu prvků vzácných zemin. Je chemicky velmi reaktivní a na vzduchu rychle oxiduje, čímž ztrácí svůj lesk. Jeho protonové číslo je 63. V přírodě se nevyskytuje v čisté formě, ale získává se komerčně z minerálů jako monazit a bastnäsit. Jeho nejvýznamnější využití spočívá v jeho luminiscenčních vlastnostech. Používá se jako červený a modrý luminofor v obrazovkách a zářivkách. Najdeme ho také v bezpečnostních prvcích eurobankovek, kde pod UV světlem svítí.

Vlastnosti

Europium je stříbřitě bílý, měkký a kujný kov, který lze krájet nožem, patřící do skupiny lanthanoidů. S protonovým číslem 63 je jedním z nejreaktivnějších prvků vzácných zemin. Na vzduchu rychle oxiduje a ztrácí svůj lesk, proto musí být uchováváno v inertní atmosféře nebo pod minerálním olejem. S vodou reaguje pomalu za studena a rychleji za tepla za vzniku vodíku. Na rozdíl od většiny ostatních lanthanoidů, které preferují oxidační stav +3, europium vykazuje také neobvykle stabilní oxidační stav +2. Tato chemická vlastnost je klíčová. Nejdůležitější vlastností je silná fluorescence jeho sloučenin.

Vznik názvu

Název europium je odvozen od kontinentu Evropa. Prvek byl pojmenován na počest tohoto kontinentu svým objevitelem, francouzským chemikem Eugènem-Anatolem Demarçayem, který jej úspěšně identifikoval a izoloval jako nový prvek na přelomu 19. a 20. století, konkrétně v roce 1901.

Objev

Objev europia je spojen se jménem francouzského chemika Eugène-Anatole Demarçaye. Na konci 19. století zkoumal vzorky tehdy nově objeveného samaria pomocí spektroskopie. V jejich spektru si všiml neznámých čar, které neodpovídaly žádnému známému prvku. Ačkoliv podezření na nový prvek pojal již v roce 1896, definitivně se mu ho podařilo izolovat a potvrdit jeho existenci až v roce 1901. Prvek pojmenoval po kontinentu Evropa. Jeho objev byl významným úspěchem, protože separace jednotlivých lanthanoidů byla kvůli jejich extrémní chemické podobnosti v té době velkou vědeckou výzvou.

Výskyt v přírodě

Europium se v přírodě nevyskytuje v čisté formě, ale je rozptýleno v zemské kůře. Nachází se v minerálech vzácných zemin, jako jsou monazit a bastnäsit, vždy ve směsi s ostatními lanthanoidy. Patří mezi ty vzácnější z prvků vzácných zemin. Způsob jeho získávání je komplexní a začíná zpracováním těchto rud. Pro oddělení od ostatních lanthanoidů se využívá jeho unikátní chemická vlastnost, a to stabilita oxidačního stavu +2. Redukcí v roztoku lze europium selektivně vysrážet jako nerozpustný síran europnatý, zatímco ostatní prvky zůstávají rozpuštěné, což proces separace výrazně zjednodušuje.

Využití

Europium je klíčové pro moderní technologie, především díky svým luminiscenčním vlastnostem. Jeho sloučeniny se využívají jako červené a modré fosfory v televizních obrazovkách, počítačových monitorech a energeticky úsporných zářivkách a LED diodách. Právě europium dodává bankovkám eura jejich charakteristickou červenou záři pod UV světlem, což slouží jako ochranný prvek proti padělání. V jaderném průmyslu se využívá jeho schopnost pohlcovat neutrony v regulačních tyčích reaktorů. V přírodě nemá žádnou známou biologickou funkci, ale jeho distribuce v minerálech, známá jako europiová anomálie, pomáhá geologům určit podmínky vzniku hornin.

Sloučeniny

V přírodě se europium nevyskytuje jako volný prvek, ale je obsaženo v minerálech jako monazit a bastnäsit, odkud se průmyslově extrahuje spolu s dalšími kovy vzácných zemin. Člověkem vyrobené sloučeniny jsou pro jeho využití zásadní. Oxid europitý (Eu₂O₃) je základem pro červený fosfor, zatímco sloučeniny dvojmocného europia, například v boritanu strontnatém (SrB₄O₇:Eu), produkují modré nebo fialové světlo. Oxid europnatý (EuO) je zase zajímavý feromagnetický polovodič studovaný pro využití ve spintronice. Dalšími uměle připravovanými sloučeninami jsou halogenidy, jako chlorid europitý, používané v laboratorním výzkumu a při syntéze dalších látek.

Zajímavosti

Europium je nejreaktivnější prvek ze všech lanthanoidů. Na vzduchu rychle oxiduje a musí být skladováno v inertní atmosféře nebo pod olejem. Reaguje s vodou podobně jako vápník, za vzniku hydroxidu a uvolnění vodíku. Je také pozoruhodně měkké a kujné, lze ho rýpat nehtem. Jeho jedinečnost spočívá v existenci stabilního oxidačního stavu +2, na rozdíl od většiny lanthanoidů preferujících stav +3. Tato vlastnost je zodpovědná za jeho specifické chování v geochemii i za jeho klíčovou roli v modrých fosforech. Některé jeho izotopy mají extrémně vysokou schopnost pohlcovat neutrony.

Zlato (Au) – chemický prvek

Aurum | Periodická tabulka prvků

Úvod

Zlato (Au) je drahý a ušlechtilý kov, po tisíciletí ceněný pro svou krásu, vzácnost a chemickou stálost. Je mimořádně odolné vůči korozi a většině kyselin. Jeho protonové číslo je 79 a řadí se do 11. skupiny periodické tabulky mezi přechodné, tzv. mincovní kovy. Běžně se vyskytuje jako lesklý, měkký a velmi kujný kov s charakteristickou žlutou barvou. V přírodě ho nacházíme v ryzí podobě, nejčastěji jako zlatinky v řekách nebo v křemenných žilách, odkud se získává rýžováním či hornickou těžbou. Pro své unikátní vlastnosti je klíčové ve šperkařství a jako investiční komodita.

Vlastnosti

Zlato, chemická značka Au, je drahý kov s protonovým číslem 79. Vyznačuje se charakteristickou žlutou barvou a vysokým leskem. Patří mezi nejušlechtilejší kovy, což znamená, že je mimořádně chemicky stálé a odolné vůči korozi a oxidaci na vzduchu i ve vodě. Nereaguje s většinou kyselin, rozpouští se pouze ve směsi kyseliny dusičné a chlorovodíkové, známé jako lučavka královská. Je to nejkujnější a nejtažnější ze všech známých kovů; z jediného gramu lze vytáhnout drát dlouhý několik kilometrů. Jeho měkkost vyžaduje legování pro praktické využití, zejména ve šperkařství.

Vznik názvu

Český název „zlato“ má původ v praslovanském slově *zolto*, jehož základem je indoevropský kořen *ghel-*, který znamená „žlutý“ či „zářící“. Odkazuje tak na charakteristickou barvu tohoto kovu. Chemická značka Au je odvozena z latinského názvu *aurum*, což v překladu může znamenat „zářící úsvit“.

Základní údaje

Latinský název	Aurum
Slovenský název	Zlato
Skupina	Skupina 11 (IB)
Perioda	6
Skupenství (20°C)	Pevné
Barva	Žlutý kov
Rok objevu	starověk

Atomové vlastnosti

Protonové číslo	79
Elektronegativita	2,54
Oxidační čísla	4
Ionizační energie	890
Atomový poloměr	144
Kovalentní poloměr	144
El. konfigurace	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s¹

Fyzikální vlastnosti

Teplota tání	1064 °C
Teplota varu	2856 °C
Hustota	19,32 g/cm³

Objev

Zlato je lidstvu známo od nepaměti a patří mezi první kovy, které člověk začal používat. Jelikož se často vyskytuje v ryzí formě, jeho objev nelze připsat jediné osobě či kultuře; bylo nalézáno v řekách a na povrchu. Starověké civilizace, jako Egypťané, Římané či Inkové, si ho cenily pro jeho krásu, stálost a vzácnost. Stalo se symbolem moci, bohatství a božského statusu, používalo se na výrobu šperků, rituálních předmětů a prvních mincí. V průběhu historie inspirovalo alchymisty a vyvolalo masivní zlaté horečky, které formovaly osídlení celých kontinentů.

Výskyt v přírodě

Zlato se v přírodě vyskytuje především v ryzí formě, často jako mikroskopická zrnka rozptýlená v horninách, zejména v křemenných žilách. Větší kusy, známé jako nugety, jsou vzácnější. Působením eroze se zlato uvolňuje a dostává se do říčních toků, kde tvoří sekundární, rýžovištní ložiska. Tradiční metodou získávání je rýžování, které využívá vysoké hustoty zlata k jeho oddělení od písku a štěrku. V průmyslovém měřítku se těží hlubinnou nebo povrchovou těžbou. Z rozdrcené rudy se zlato extrahuje moderním procesem kyanidového loužení.

Využití

Zlato, vzácný a ušlechtilý kov, nachází své široké uplatnění napříč lidskou činností. Pro svou krásu a stálost je od nepaměti základem šperkařství a symbolem bohatství, ztělesněným v mincích a investičních slitcích. Díky vynikající elektrické vodivosti a odolnosti vůči korozi je nepostradatelné v elektronice pro výrobu konektorů a high-tech součástek. Využívá se také ve stomatologii, v kosmonautice pro tepelnou ochranu a jako dekorativní jedlé zlato. V přírodě se vyskytuje převážně v ryzí formě jako nugety či zlatý prach v říčních nánosech a křemenných žilách, kde ho mohou koncentrovat i některé mikroorganismy.

Sloučeniny

Ačkoliv je zlato proslulé svou chemickou netečností, tvoří i významné sloučeniny. V přírodě se sice vyskytuje převážně jako ryzí kov, ale vzácněji ho lze nalézt ve formě sloučenin, zejména telluridů jako calaverit či sylvanit. Člověkem vyrobené sloučeniny mají klíčový význam. V průmyslu je nejdůležitější komplexní kyanid zlatný, který se využívá při loužení zlata z rud. Dále existuje chlorid zlatitý nebo kyselina chlorozlatitá, sloužící jako prekurzory pro galvanické zlacení a katalýzu. Specifické organokovové sloučeniny zlata, jako auranofin, našly své uplatnění v medicíně při léčbě revmatoidní artritidy.

Zajímavosti

Veškeré zlato na Zemi má kosmický původ; vzniklo při kolizích neutronových hvězd a na naši planetu se dostalo během bombardování meteority. Je to nejkujnější a nejtažnější známý kov. Jediná unce (asi 28 gramů) může být vykována do průsvitného plátku o ploše několika metrů čtverečních nebo vytažena do drátu dlouhého přes 80 kilometrů. Jeho typická žlutá barva, na rozdíl od většiny stříbřitých kovů, je způsobena relativistickými jevy ovlivňujícími jeho elektrony. V koloidní formě, jako nanočástice, může mít zlato rubínově červenou nebo fialovou barvu, což se využívalo už ve starověkém sklářství.

Gadolinium (Gd) – chemický prvek

Gadolinium | Periodická tabulka prvků

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“.

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.

Jod (I) – chemický prvek

Iodum | Periodická tabulka prvků

Úvod

Jod (I) je chemický prvek s protonovým číslem 53, patřící do skupiny halogenů. Za běžných podmínek má podobu tmavě fialové až šedé krystalické pevné látky s kovovým leskem. Jeho typickou vlastností je sublimace – při mírném zahřátí se mění přímo na fialové, dráždivé páry. V přírodě se nevyskytuje volně, získává se především ze solanek, které doprovázejí ropná ložiska, nebo z chilského ledku. Najdeme ho také v mořské vodě a hromadí se v mořských řasách. Pro lidské tělo je nezbytný pro správnou funkci štítné žlázy.

Vlastnosti

Jod, s chemickou značkou I a protonovým číslem 53, je prvek patřící do skupiny halogenů. Za normálních podmínek se jedná o pevnou, tmavě fialovou až černou krystalickou látku s výrazným kovovým leskem. Jeho nejcharakterističtější vlastností je sublimace; při zahřívání přechází přímo do plynného stavu, tvoříce husté, fialové a dráždivé páry. Ve vodě je jen málo rozpustný, jeho rozpustnost stoupá v přítomnosti jodidů. Velmi dobře se rozpouští v organických rozpouštědlech. Jako halogen je reaktivní, i když méně než chlor nebo brom, a působí jako oxidační činidlo. Tvoří sloučeniny v různých oxidačních stavech, nejčastěji jako jodid (-1). V přírodě se vyskytuje pouze jediný stabilní izotop, ¹²⁷I, avšak jeho radioaktivní izotopy, například ¹³¹I, nacházejí významné uplatnění v medicíně, zejména při diagnostice a léčbě onemocnění štítné žlázy. Je to esenciální stopový prvek pro živé organismy.

Vznik názvu

Název jodu pochází z řeckého slova „iodes“ (ἰοειδής), což v překladu znamená „fialový“. Odkazuje na charakteristickou barvu jeho par, které vznikají při zahřívání této pevné látky. Prvek objevil Bernard Courtois v roce 1811 a právě kvůli fialovým výparům navrhl jeho jméno chemik Gay-Lussac.

Základní údaje

Latinský název	Iodum
Slovenský název	Jód
Skupina	Skupina 17 (VIIA)
Perioda	5
Skupenství (20°C)	Pevné
Barva	tmavě fialová
Rok objevu	1811

Atomové vlastnosti

Protonové číslo	53
Elektronegativita	2,66
Oxidační čísla	-1
Ionizační energie	1008,4
Atomový poloměr	130
Kovalentní poloměr	140
El. konfigurace	[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁵

Fyzikální vlastnosti

Teplota tání	114 °C
Teplota varu	184 °C
Hustota	4,93 g/cm³

Objev

Objevení jodu je spojeno s francouzským chemikem Bernardem Courtoisem v roce 1811. Během napoleonských válek pracoval v továrně na výrobu ledku, klíčové složky střelného prachu. Hlavní surovinou byl popel z mořských řas. Courtois si všiml, že měděné kádě, ve kterých zpracovával popel, rychle korodují. Jednoho dne při čištění přidal k popelu příliš koncentrovanou kyselinu sírovou. K jeho překvapení se okamžitě začaly uvolňovat husté fialové páry, které po ochlazení zkondenzovaly na tmavé lesklé krystaly. Uvědomil si, že se jedná o dosud neznámou látku. Název „jod“ pochází z řeckého slova „iodes“ znamenajícího fialový, který navrhl Joseph Louis Gay-Lussac právě kvůli barvě jeho par.

Výskyt v přírodě

Jod je v zemské kůře poměrně vzácný prvek. Není koncentrován ve velkých ložiscích, ale je rozptýlen v malých množstvích. Jeho nejvýznamnějším zdrojem jsou ložiska chilského ledku (caliche), kde se vyskytuje ve formě jodičnanu sodného. Dalším klíčovým zdrojem jsou podzemní solanky, které doprovázejí ložiska ropy a zemního plynu, zejména v Japonsku a USA, kde je přítomen jako jodid. V menší míře se nachází také v mořské vodě a je akumulován některými mořskými organismy, především řasami. Průmyslově se získává buď redukcí jodičnanů ze chilského ledku, například pomocí siřičitanů, nebo oxidací jodidů ze solanek, k čemuž se nejčastěji používá plynný chlor. Následně se surový jod čistí, obvykle sublimací.

Využití

Jod je nezbytný pro lidské zdraví i průmysl. Jeho nejznámější využití je jako antiseptikum a dezinfekce, například ve formě jodové tinktury pro ošetření ran nebo tablet pro čištění vody. V medicíně je klíčový pro správnou funkci štítné žlázy, proto se preventivně přidává do kuchyňské soli, aby se předešlo onemocněním jako je struma. Dále se využívá jako kontrastní látka při rentgenových vyšetřeních a v chemickém průmyslu. V přírodě se hromadí v mořských řasách, které jsou jeho významným zdrojem, a je nepostradatelný pro metabolismus mnoha mořských i suchozemských organismů.

Sloučeniny

Jod tvoří širokou škálu sloučenin. Mezi nejznámější anorganické patří jodid draselný (KI), který se přidává do soli a slouží jako ochrana před radioaktivním jodem, a jodid sodný (NaI), využívaný v detektorech záření. Pro dezinfekci se často používá povidon-jod, komplex jodu s polymerem. V přírodě jsou klíčové organické sloučeniny, především hormony štítné žlázy jako tyroxin a trijodtyronin, které řídí metabolismus obratlovců. V mořské vodě se vyskytuje převážně jako jodidový anion a v zemské kůře ho lze nalézt v minerálech v chilském ledku.

Zajímavosti

Jod je za normálních podmínek tmavě šedá pevná látka s kovovým leskem, která jako jediný stabilní halogen v pevném skupenství snadno sublimuje. Při zahřátí se nemění na kapalinu, ale přímo na fialový, dráždivý plyn. Tato barva je velmi charakteristická. Dalším typickým projevem je jeho reakce se škrobem, se kterým tvoří intenzivně modročerný komplex, což se využívá v analytické chemii. Existují i jeho radioaktivní izotopy; například jod-131 je produktem jaderného štěpení, ale zároveň se využívá k léčbě onemocnění štítné žlázy.

Xenon (Xe) – chemický prvek

Xenon | Periodická tabulka prvků

Úvod

Xenon (Xe) je chemický prvek s protonovým číslem 54. Řadí se mezi vzácné plyny do 18. skupiny periodické tabulky. Za normálních podmínek je to bezbarvý, velmi těžký plyn bez chuti a zápachu. Pokud je vystaven elektrickému výboji, například ve výbojkách, září charakteristickým, jasně modrofialovým světlem. V zemské atmosféře se vyskytuje pouze ve stopovém množství a pro komerční účely je získáván jako vedlejší produkt při frakční destilaci zkapalněného vzduchu. Pro svou nízkou reaktivitu se využívá například v osvětlovací technice, laserech nebo jako anestetikum.

Vlastnosti

Xenon, chemická značka Xe a protonové číslo 54, je vzácný plyn patřící do 18. skupiny periodické tabulky prvků. Za standardních podmínek se jedná o bezbarvý plyn bez chuti a zápachu, který je však pozoruhodně hustý, přibližně 5,3krát hustší než zemský vzduch. Ačkoliv byl dlouho považován za absolutně nereaktivní, v roce 1962 se podařilo syntetizovat jeho první sloučeninu. Od té doby bylo prokázáno, že může tvořit chemické vazby především s vysoce elektronegativními prvky jako fluor a kyslík. V elektrickém výboji září intenzivním, jasně modrým až levandulovým světlem, což se využívá v osvětlovací technice.

Vznik názvu

Původ názvu xenon pochází z řeckého slova ‚xenos‘ (ξένος), které v překladu znamená ‚cizí‘ nebo ‚cizinec‘. Objevitelé William Ramsay a Morris Travers tak prvek pojmenovali, protože ho našli jako neznámou, ‚cizí‘ stopovou složku, která zbyla po oddělení argonu a kryptonu ze zkapalněného vzduchu.

Základní údaje

Latinský název	Xenon
Slovenský název	Xenón
Skupina	Skupina 18 (VIIIA)
Perioda	5
Skupenství (20°C)	Plynné
Barva	bezbarvý
Rok objevu	1898

Atomové vlastnosti

Protonové číslo	54
Elektronegativita	2,6
Oxidační čísla	0, +2, +4, +6, +8
Ionizační energie	1170,4
Atomový poloměr	108
Kovalentní poloměr	–
El. konfigurace	[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁶

Fyzikální vlastnosti

Teplota tání	-112 °C
Teplota varu	-108 °C
Hustota	0,0059 g/cm³

Objev

Objev xenonu je spjat se jmény skotského chemika Williama Ramsaye a jeho anglického kolegy Morrise Traverse, kteří jej izolovali v roce 1898. Po úspěšné izolaci argonu, neonu a kryptonu z kapalného vzduchu se zaměřili na nejtěžší frakci, kde nalezli nový, dosud neznámý plyn. Kvůli jeho cizorodosti a nečekanému výskytu ho pojmenovali „xenon“ podle řeckého slova „xenos“, což v překladu znamená cizí, cizinec nebo host. Zásadní zlom v chápání jeho vlastností nastal až v roce 1962, kdy chemik Neil Bartlett připravil první stabilní sloučeninu vzácného plynu, čímž vyvrátil mýtus o jejich absolutní netečnosti.

Výskyt v přírodě

Xenon je jedním z nejvzácnějších stabilních prvků na Zemi, jehož primárním zdrojem je zemská atmosféra. Zde se nachází ve stopovém množství, s koncentrací přibližně jedné částice na jedenáct a půl milionu částic vzduchu. Komerčně se získává výhradně jako vedlejší produkt při velkovýrobě kapalného kyslíku a dusíku metodou frakční destilace zkapalněného vzduchu. Díky svému vysokému bodu varu ve srovnání s ostatními plyny zůstává xenon v kapalné frakci a je následně oddělen v posledních stupních destilačního procesu. Tato energeticky velmi náročná a komplexní procedura činí z xenonu mimořádně drahý komerční plyn.

Využití

Xenon nachází široké uplatnění v moderních technologiích. Díky své schopnosti produkovat intenzivní, dennímu světlu podobné bílé světlo, je klíčovou součástí xenonových výbojek v automobilových světlometech, filmových projektorech a fotografických blescích. V medicíně slouží jako vysoce účinné a bezpečné inhalační anestetikum s rychlým nástupem i odezněním účinku. V kosmickém průmyslu je využíván jako palivo pro iontové motory satelitů a sond, kde umožňuje efektivní a dlouhodobý pohon. V přírodě se vyskytuje v atmosféře jen ve stopovém množství a jeho izotopy slouží vědcům jako důležitý nástroj pro datování meteoritů a hornin.

Sloučeniny

Ačkoliv byl xenon dlouho považován za zcela inertní, vědci v laboratořích připravili celou řadu jeho sloučenin, zejména po přelomovém objevu v roce 1962. Nejběžnější jsou fluoridy jako difluorid, tetrafluorid a hexafluorid xenonu, které jsou extrémně silnými oxidačními a fluoračními činidly. Existují také nestabilní a výbušné oxidy, například oxid xenonový, a komplexnější oxyfluoridy. V přírodě na Zemi se xenonové sloučeniny přirozeně nevyskytují kvůli jeho nízké reaktivitě. Vědecké modely však naznačují, že za extrémních tlaků v jádru planet by mohl tvořit stabilní sloučeniny například s železem.

Zajímavosti

Vdechnutí malé směsi xenonu s kyslíkem způsobí dočasné a dramatické zhlubnutí hlasu, což je opačný jev k efektu helia a je dán vysokou hustotou plynu, která zpomaluje rychlost zvuku. V jaderných reaktorech je izotop xenon-135 vedlejším produktem štěpení a působí jako takzvaný neutronový jed, protože silně pohlcuje neutrony a může zkomplikovat nebo i dočasně zastavit řetězovou reakci. Díky své vysoké atomové hmotnosti je také jedním z nejlepších propelentů pro iontové pohony vesmírných sond, kde dosahuje vysoké účinnosti paliva.