Chemické prvky Archivy - Strana 9 z 12

Gallium (Ga) – chemický prvek

Úvod

Gallium (Ga) je měkký, stříbřitě bílý kov, který je fascinující díky svému nízkému bodu tání (29,76 °C), což mu umožňuje tát v lidské dlani. V pevném stavu je křehký a při ztuhnutí zvětšuje svůj objem. Jeho protonové číslo je 31 a v periodické tabulce patří do 13. skupiny, mezi kovy bloku p. Gallium se v přírodě nenachází v ryzí formě. Získává se téměř výhradně jako vedlejší produkt při zpracování bauxitu pro výrobu hliníku a také ze zinkových rud. Má klíčové využití v elektronice a polovodičové technice.

Vlastnosti

Gallium (Ga) je měkký, stříbřitě modrý kov s protonovým číslem 31, patřící do 13. skupiny periodické tabulky. Jeho nejvýraznější vlastností je extrémně nízký bod tání, pouhých 29,76 °C, díky čemuž taje v lidské ruce. Oproti tomu má velmi vysoký bod varu, což mu propůjčuje jedno z největších teplotních rozmezí v kapalném stavu. Vykazuje anomálii hustoty, kdy je v tekuté formě hustší než v pevné, podobně jako voda. Chemicky je amfoterní, reaguje jak s kyselinami, tak se silnými zásadami. Vytváří převážně sloučeniny v oxidačním stavu +3.

Vznik názvu

Název prvku je odvozen od latinského jména pro Francii, „Gallia“. Prvek totiž v roce 1875 objevil francouzský chemik Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran a pojmenoval jej na počest své vlasti. Často se uvádí, že šlo i o slovní hříčku, jelikož jeho příjmení Lecoq znamená „kohout“, což je latinsky „gallus“.

Základní údaje

Latinský název	Gallium
Slovenský název	Gálium
Skupina	Skupina 13 (IIIA)
Perioda	4
Skupenství (20°C)	Pevné
Barva	stříbrolesklý
Rok objevu	1875

Atomové vlastnosti

Protonové číslo	31
Elektronegativita	1,81
Oxidační čísla	3
Ionizační energie	578,8
Atomový poloměr	135
Kovalentní poloměr	122
El. konfigurace	[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p¹

Fyzikální vlastnosti

Teplota tání	29,76 °C
Teplota varu	2204 °C
Hustota	5,91 g/cm³

Objev

Existenci gallia teoreticky předpověděl Dmitrij Mendělejev již v roce 1871 na základě volného místa ve své periodické tabulce. Nazval ho prozatímně „eka-hliník“ a s úžasnou přesností odhadl jeho klíčové vlastnosti, jako atomovou hmotnost, hustotu i nízký bod tání. K jeho skutečnému objevu došlo v roce 1875, kdy francouzský chemik Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran pomocí spektroskopie analyzoval vzorek sfaleritu. Zaznamenal dvě nové fialové spektrální čáry, které patřily neznámému prvku. Prvek pojmenoval „gallium“ na počest své vlasti Francie (latinsky Gallia) a později jej izoloval elektrolýzou.

Výskyt v přírodě

Gallium se v zemské kůře nevyskytuje v ryzí formě, je to rozptýlený prvek přítomný jen v nepatrných koncentracích. Jeho samostatné minerály jsou extrémně vzácné a nemají ekonomický význam. Hlavními zdroji pro jeho komerční získávání jsou proto rudy jiných kovů, především bauxit (hliníková ruda) a v menší míře sfalerit (zinková ruda). Získává se téměř výhradně jako vedlejší produkt při průmyslové výrobě hliníku Bayerovým procesem. Během tohoto procesu se gallium hromadí v alkalickém roztoku, z něhož je následně extrahováno. Finální krok výroby vysoce čistého kovu probíhá elektrolýzou.

Využití

Gallium je klíčovým prvkem v moderní elektronice. Jeho sloučeniny, jako arsenid gallitý a nitrid gallitý, tvoří základ vysokofrekvenčních tranzistorů, laserových diod v Blu-ray přehrávačích a úsporných LED světelných zdrojů. Díky nízké teplotě tání se využívá ve slitinách, například v Galinstanu, který slouží jako netoxická náhrada rtuti v lékařských teploměrech. V medicíně se jeho radioizotopy používají pro diagnostiku zánětů a nádorů. Dále je součástí tenkovrstvých solárních panelů. V přírodě se gallium volně nevyskytuje, je přítomno ve stopových množstvích v bauxitu, zinkových rudách a uhlí. Nemá žádnou známou biologickou funkci.

Sloučeniny

Člověkem vytvořené sloučeniny gallia jsou zásadní pro technologii. Nejznámější jsou polovodiče: arsenid gallitý (GaAs) pro rychlé obvody a infračervené diody, a nitrid gallitý (GaN), který umožnil revoluci v modrém a bílém LED osvětlení a výkonové elektronice. Mezi další patří fosfid gallitý (GaP) nebo oxid gallitý (Ga₂O₃). Dále se syntetizují halogenidy jako chlorid gallitý. V přírodě gallium netvoří samostatné významné minerály. Jeho ionty obvykle nahrazují chemicky podobné ionty hliníku v minerálech jako bauxit nebo zinku ve sfaleritu, kde se nachází ve formě oxidů v extrémně nízkých koncentracích.

Zajímavosti

Gallium je jedním z mála kovů, které tají při teplotě těsně nad pokojovou teplotou, konkrétně při 29,76 °C. Pevný kousek se tak snadno rozpustí v lidské dlani. Navzdory tomu má extrémně vysoký bod varu, přes 2400 °C, což mu dává jeden z největších teplotních rozsahů, v němž zůstává v kapalném stavu. Podobně jako voda při tuhnutí zvětšuje svůj objem, přibližně o 3,1 %, a proto nesmí být skladováno v pevných uzavřených nádobách. Jeho kapalná forma je velmi agresivní vůči jiným kovům, zejména hliníku, do jehož krystalové mřížky proniká a způsobuje jeho křehnutí.

Germanium (Ge) – chemický prvek

Germanium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Germanium, chemická značka Ge, je křehký a lesklý polokov stříbrobílé barvy, který se svými vlastnostmi nachází na pomezí kovů a nekovů. Jeho protonové číslo je 32 a v periodické tabulce prvků patří do 14. skupiny. V přírodě se nevyskytuje ryzí, ale získává se především jako vedlejší produkt při zpracování rud zinku nebo z popílku vznikajícího při spalování specifických druhů uhlí. Pro své polovodičové vlastnosti je nepostradatelný v elektronice, zejména pro výrobu optických vláken, čoček pro infračervené kamery a vysoce účinných solárních článků.

Vlastnosti

Germanium, chemická značka Ge a atomové číslo 32, je tvrdý, křehký a stříbřitě bílý polokov. Patří do 14. skupiny periodické tabulky, podobně jako křemík a uhlík. Jeho klíčovou vlastností je polovodivost, což z něj činilo základní materiál pro výrobu prvních tranzistorů a diod před masivním nástupem křemíku. Krystalizuje v diamantové kubické struktuře. Je chemicky stálé, na vzduchu odolává oxidaci a nereaguje s většinou zředěných kyselin a zásad. Výjimečnou vlastností je jeho průhlednost pro infračervené záření, díky čemuž je nepostradatelné pro výrobu speciální optiky, například pro termokamery.

Vznik názvu

Název prvku je odvozen od latinského slova *Germania*, což znamená Německo. Pojmenoval ho tak jeho objevitel, německý chemik Clemens Winkler, v roce 1886 na počest své vlasti. Winkler tím navázal na trend patriotického pojmenovávání nově objevených prvků, jako byly například gallium (Francie) a skandium (Skandinávie).

Objev

Existence germania byla jedním z největších triumfů periodického zákona. V roce 1869 ji předpověděl Dmitrij Ivanovič Mendělejev, který v tabulce zanechal volné místo pod křemíkem a prvek nazval „ekakřemík“. S ohromující přesností předpověděl jeho atomovou hmotnost, hustotu i chemické vlastnosti. Jeho teoretické předpoklady se naplnily o sedmnáct let později. V roce 1886 německý chemik Clemens Winkler při analýze vzácného minerálu argyroditu objevil nový prvek. Na počest své vlasti ho pojmenoval germanium. Tento objev definitivně potvrdil platnost a prediktivní sílu Mendělejevovy periodické tabulky.

Výskyt v přírodě

Germanium je v zemské kůře poměrně vzácný prvek a nevyskytuje se v ryzí formě. Je rozptýleno v nízkých koncentracích v různých minerálech, přičemž mezi ty bohatší patří argyrodit a germanit. Komerčně se však nezískává z vlastních rud. Jeho hlavním zdrojem jsou zinkové rudy, zejména sfalerit, kde se nachází jako příměs. Získává se jako vedlejší produkt při hutním zpracování zinku. Dalším významným zdrojem je popílek vznikající spalováním některých druhů uhlí. Proces výroby obvykle zahrnuje převedení na těkavý chlorid germaničitý, jeho přečištění destilací a následnou redukci na elementární germanium vysoké čistoty.

Využití

Germanium, lesklý a křehký polokov, je klíčovým prvkem v moderní technologii. Jeho nejvýznamnější historické využití bylo v polovodičích, kde tvořilo základ prvních tranzistorů před nástupem křemíku. Dnes je naprosto nepostradatelné v oblasti infračervené optiky. Vyrábějí se z něj speciální čočky, hranoly a okna pro termokamery a systémy nočního vidění, protože je pro toto záření dokonale průhledné. Dále se používá jako dopant v jádrech optických vláken pro zvýšení indexu lomu a zrychlení přenosu dat. V přírodě se volně nevyskytuje, je rozptýleno v zemské kůře, často v zinkových rudách.

Sloučeniny

Germanium tvoří sloučeniny nejčastěji v oxidačních stavech +2 a +4, přičemž stabilnější je vyšší stav. Nejvýznamnější uměle vyrobenou sloučeninou je oxid germaničitý (GeO₂), bílý prášek používaný k výrobě speciálních optických skel s vysokým indexem lomu a jako výchozí surovina pro čisté germanium. Další klíčovou průmyslovou látkou je těkavý chlorid germaničitý (GeCl₄), který slouží jako meziprodukt při rafinaci prvku. V přírodě se vyskytuje vázané ve velmi vzácných minerálech, jako je argyrodit či germanit, kde tvoří komplexní sulfidy. Většinou je však rozptýleno jako příměs v zinkových rudách.

Zajímavosti

Germanium vykazuje několik fascinujících vlastností. Jednou z nejméně obvyklých je jeho anomálie hustoty; podobně jako voda totiž expanduje, když tuhne. Jeho pevná fáze je tedy lehčí než kapalná. Jako polovodič má menší zakázaný pás než mnohem rozšířenější křemík, což ho sice činí citlivějším na teplo, ale zároveň ideálním pro detekci infračerveného záření. Prvek nemá žádnou známou esenciální biologickou funkci a jeho anorganické sloučeniny mohou být toxické, zejména pro ledviny. V kosmu vzniká v pozdních fázích vývoje hvězd procesem pomalého záchytu neutronů.

Arsen (As) – chemický prvek

Arsenicum | Periodická tabulka prvků

Úvod

Arsen (As) je toxický polokov, známý především pro jedovatost svých sloučenin. Jeho protonové číslo je 33 a v periodické tabulce se řadí do 15. skupiny mezi pniktogeny, kam patří také dusík a fosfor. Ve své nejběžnější, šedé modifikaci, je to křehká, ocelově šedá látka s výrazným kovovým leskem. V přírodě se ryzí vyskytuje jen vzácně. Získává se především jako vedlejší produkt při zpracování rud mědi, olova, kobaltu a zlata. Jeho nejvýznamnějším minerálem je arsenopyrit, často se nachází také v realgaru a auripigmentu.

Vlastnosti

Arsen, chemická značka As, je polokov s protonovým číslem 33, nacházející se v 15. skupině periodické tabulky. Vyskytuje se v několika alotropických modifikacích, z nichž nejstabilnější je šedý, křehký polokov s ocelovým leskem. Při zahřívání za normálního tlaku netaje, ale přímo sublimuje. Chemicky je reaktivní, na vzduchu hoří modrým plamenem za vzniku bílého dýmu oxidu arsenitého, který má charakteristický česnekový zápach. Ochotně se slučuje s halogeny, sírou a některými kovy za vzniku arsenidů. Jeho rozpustné anorganické sloučeniny jsou notoricky známé pro svou vysokou toxicitu a karcinogenní účinky.

Vznik názvu

Název arsen pochází z řeckého slova „arsenikon“, což byl název pro minerál auripigment. Slovo je pravděpodobně odvozeno ze starého perského výrazu „zarnik“ znamenajícího „zlato-barevný“, což odpovídalo barvě minerálu. Později bylo v řečtině lidovou etymologií spojováno se slovem „arsen“, tedy „mužný“ či „silný“, kvůli silným účinkům jeho sloučenin.

Základní údaje

Latinský název	Arsenicum
Slovenský název	Arzén
Skupina	Skupina 15 (VA)
Perioda	4
Skupenství (20°C)	Pevné
Barva	Šedočerný
Rok objevu	středověk

Atomové vlastnosti

Protonové číslo	33
Elektronegativita	2,18
Oxidační čísla	5
Ionizační energie	947
Atomový poloměr	119
Kovalentní poloměr	119
El. konfigurace	[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p³

Fyzikální vlastnosti

Teplota tání	817 °C
Teplota varu	615 °C
Hustota	5,72 g/cm³

Objev

Historie arsenu je hluboce zakořeněna v lidských dějinách, avšak spíše skrze jeho sloučeniny. Sulfidy realgar (červený) a auripigment (žlutý) byly známé a používané jako pigmenty a v medicíně již ve starověkém Řecku, Římě i Číně. Jeho nejznámější sloučenina, oxid arsenitý neboli arsenik, se stala synonymem pro jed. Díky své bezbarvosti, chuti a obtížné detekovatelnosti byl oblíbenou zbraní travičů napříč staletími, což mu vyneslo přezdívku „dědický prášek“. Za objevitele volného prvku je považován alchymista Albertus Magnus, kterému se ho podařilo izolovat kolem roku 1250.

Výskyt v přírodě

Arsen se v zemské kůře vyskytuje v koncentraci přibližně 1,8 ppm. V přírodě se jen vzácně nachází jako ryzí prvek. Jeho hlavním zdrojem jsou sulfidické minerály, kde je často vázán s jinými kovy. Nejběžnějším a ekonomicky nejvýznamnějším minerálem je arsenopyrit (FeAsS). Dále se vyskytuje jako realgar (sulfid arsenatý) a auripigment (sulfid arsenitý). Průmyslově se nezískává cílenou těžbou, ale vzniká jako vedlejší produkt při hutnickém zpracování rud mědi, olova, kobaltu a zlata. Elementární arsen se vyrábí buď zahříváním arsenopyritu bez přístupu vzduchu, kdy arsen sublimuje, nebo redukcí oxidu arsenitého uhlíkem.

Využití

Arsen nalezl historicky uplatnění jako součást léků, například v Salvarsanu proti syfilis, ale i jako notoricky známý jed a součást pigmentů, jako byla Scheeleova zeleň na tapetách. V moderní době je klíčový v polovodičovém průmyslu ve formě arsenidu gallitého (GaAs) pro výrobu mikročipů, laserů a solárních panelů. Používá se také ve slitinách pro zpevnění olova a dříve jako účinný konzervant dřeva či pesticid. V přírodě se vyskytuje přirozeně v zemské kůře, často v minerálech jako arsenopyrit. Uvolňuje se do prostředí vulkanickou činností a erozí hornin, odkud se může dostat do podzemních vod.

Sloučeniny

V přírodě se arsen vyskytuje vázaný v barevných minerálech, jako je zlatožlutý auripigment (sulfid arsenitý) a červený realgar (sulfid arsenatý). V podzemních vodách se přirozeně rozpouští do anorganických forem, především jako arsenitany a arseničnany, které se liší svou toxicitou. Člověk průmyslově vyrábí řadu sloučenin. Nejznámější je oxid arsenitý (As₂O₃), známý jako arzenik nebo utrejch, používaný při výrobě skla, v pyrotechnice a v chemoterapii. Klíčový je uměle vytvořený arsenid gallitý (GaAs) pro elektroniku. Syntetizovány byly i organoarsenové sloučeniny, včetně bojových plynů jako lewisit.

Zajímavosti

Jedna z teorií o smrti Napoleona Bonaparta poukazuje na chronickou otravu arsenem, který se mohl uvolňovat z pigmentů zelených tapet v jeho vlhkém obydlí na Svaté Heleně. V 19. století byli v rakouském Štýrsku známí tzv. „pojídači arsenu“, kteří pravidelně konzumovali arzenik v postupně se zvyšujících dávkách, aby si vybudovali toleranci. Jeho toxicita spočívá mimo jiné ve schopnosti napodobit fosfor, klíčový prvek pro život. Může tak narušit energetický metabolismus buňky tím, že zasáhne do procesů tvorby ATP, což vede k buněčné smrti.

Selen (Se) – chemický prvek

Selenium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Selen (Se) je chemický prvek s protonovým číslem 34, který patří do 16. skupiny periodické tabulky, mezi takzvané chalkogeny. V nejstálejší podobě se jedná o šedou, křehkou pevnou látku s kovovým leskem, existuje však i v červené práškové formě. V přírodě se vyskytuje především jako příměs v sulfidických rudách mědi, olova či niklu. Průmyslově se proto získává jako vedlejší produkt při jejich zpracování, nejčastěji z anodických kalů při elektrolytické rafinaci mědi. Ačkoliv je pro živé organismy v malém množství nezbytný, ve vyšších dávkách je toxický.

Vlastnosti

Selen, chemická značka Se a protonové číslo 34, je nekovový prvek patřící do skupiny chalkogenů. Vyskytuje se v několika alotropických modifikacích, z nichž nejznámější je stabilní šedý „kovový“ selen. Tato forma vykazuje pozoruhodné polovodičové vlastnosti; její elektrická vodivost se výrazně zvyšuje při vystavení světlu, což je jev známý jako fotovodivost. Existují také méně stabilní formy, jako je červený a černý amorfní selen. Chemicky se podobá síře, hoří na vzduchu modrým plamenem za vzniku oxidu seleničitého a slučuje se s mnoha prvky. Je to esenciální mikroživina, ale ve vyšších dávkách toxická.

Vznik názvu

Jméno dal selenu jeho objevitel Jöns Jacob Berzelius v roce 1817. Odvodil ho od řeckého slova „Selene“ (Σελήνη), což v překladu znamená Měsíc. Učinil tak proto, že prvek objevil ve společnosti telluru, jehož název je odvozen od latinského „Tellus“ (Země). Selen tak symbolicky doplňuje tellur jako Měsíc Zemi.

Objev

Objev selenu je spojen se jménem švédského chemika Jönse Jacoba Berzelia a datuje se do roku 1817. Během analýzy vedlejších produktů při výrobě kyseliny sírové z pyritu v továrně u Gripsholmu si povšiml červenohnědého sedimentu. Zpočátku se domníval, že se jedná o telur, prvek objevený nedlouho předtím a chemicky velmi podobný. Detailnější chemické zkoumání však odhalilo, že izoloval zcela nový prvek. Vzhledem k jeho blízké příbuznosti s telurem, pojmenovaným po latinském názvu pro Zemi (Tellus), zvolil Berzelius název selen podle řeckého jména pro Měsíc (Selene), což poeticky symbolizuje jejich vzájemnou vazbu.

Výskyt v přírodě

Selen je v zemské kůře poměrně vzácný prvek, rozptýlený v nízkých koncentracích a jen zřídka se vyskytující v ryzí formě. Jeho hlavní výskyt je spojen se sulfidickými rudami těžkých kovů, jako je měď, olovo a nikl, kde atom selenu často nahrazuje atom síry v krystalové mřížce minerálů. Právě proto se selen získává téměř výhradně jako vedlejší produkt při zpracování těchto rud, zejména při elektrolytické rafinaci mědi. Během elektrolýzy se hromadí v anodových kalech spolu s drahými kovy. Tyto kaly se dále zpracovávají složitými hydrometalurgickými postupy, aby byl čistý selen izolován.

Využití

Selen je pro člověka i přírodu nepostradatelný, avšak ve dvojaké roli. V průmyslu nachází uplatnění při výrobě skla, kde slouží k odbarvování nebo naopak k tvorbě rubínově červených odstínů. Jeho polovodičové a fotovodivé vlastnosti jsou klíčové pro fotokopírky, solární panely a další elektroniku. V biologii je esenciálním stopovým prvkem, nezbytným pro funkci enzymu glutathionperoxidázy, který chrání buňky před oxidačním stresem. Podílí se na správné funkci imunitního systému a štítné žlázy. Živočichové jej získávají z rostlin, které ho akumulují z půdy, čímž se stává součástí potravního řetězce.

Sloučeniny

V přírodě se selen vyskytuje v různých formách. Nejčastěji jako selenidy v sulfidických rudách kovů nebo jako rozpustnější seleničitany a selenany v půdě. Organismy ho zabudovávají do organoselenových sloučenin, jako jsou aminokyseliny selenocystein a selenomethionin. Člověk cíleně vyrábí řadu jeho sloučenin pro specifické účely. Seleničitan sodný a selenan sodný se používají jako doplňky stravy a do krmiv. Sulfid seleničitý je aktivní složkou šamponů proti lupům. Oxid seleničitý slouží jako katalyzátor a pigment. Vysoce toxický plynný selan (selenovodík) má charakteristický zápach po shnilé ředkvi.

Zajímavosti

Selen vykazuje fascinující fyzikální vlastnosti. Jeho šedá krystalická modifikace je fotovodivá, což znamená, že její elektrická vodivost se dramaticky zvyšuje při osvětlení. Tato vlastnost byla základem prvních fotobuněk a xerografických kopírek. Existuje i v jiných formách, například jako červený amorfní prášek. Pro živé organismy je typická velmi úzká hranice mezi nezbytnou dávkou a toxicitou. Některé rostliny, například kozinec, dokáží selen bioakumulovat v takové míře, že se stávají jedovatými pro pasoucí se zvířata, což způsobuje onemocnění zvané selenóza. Při hoření vydává charakteristický česnekový zápach.

Brom (Br) – chemický prvek

Bromum | Periodická tabulka prvků

Úvod

Brom (Br) je chemický prvek s protonovým číslem 35, který se řadí mezi halogeny (17. skupina). Za standardních podmínek je to jediný nekovový prvek v kapalném skupenství. Jde o hustou, červenohnědou kapalinu, která se snadno odpařuje za vzniku par stejné barvy a má velmi ostrý, nepříjemný zápach. V přírodě se nevyskytuje volně, ale ve formě sloučenin, zejména bromidů. Hlavním zdrojem pro jeho komerční těžbu je mořská voda a solanky z podzemních ložisek, kde se získává oxidací bromidových iontů pomocí chloru.

Vlastnosti

Brom, s chemickou značkou Br a protonovým číslem 35, je unikátní prvek patřící mezi halogeny. Jako jediný nekovový prvek je za standardních podmínek kapalný. Tvoří červenohnědou, těkavou kapalinu s velmi nepříjemným, ostrým a dráždivým zápachem, který mu dal jméno. Jeho páry jsou rovněž hnědě zbarvené a jsou těžší než vzduch. Vyznačuje se vysokou reaktivitou a působí jako silné oxidační činidlo. S vodou reaguje omezeně za vzniku takzvané bromové vody, ale výborně se rozpouští v organických rozpouštědlech jako sirouhlík. Jeho molekuly jsou dvouatomové, Br₂. Je vysoce toxický a žíravý.

Vznik názvu

Název bromu pochází z řeckého slova „brōmos“ (βρῶμος), což v překladu znamená „zápach“ nebo „smrad“. Toto pojmenování navrhl francouzský chemik Joseph Louis Gay-Lussac kvůli charakteristickému, štiplavému a velmi nepříjemnému zápachu jeho par, který je jednou z nejvýraznějších vlastností tohoto prvku.

Základní údaje

Latinský název	Bromum
Slovenský název	Bróm
Skupina	Skupina 17 (VIIA)
Perioda	4
Skupenství (20°C)	Kapalné
Barva	Červenohnědý
Rok objevu	1826

Atomové vlastnosti

Protonové číslo	35
Elektronegativita	2,96
Oxidační čísla	5
Ionizační energie	1140
Atomový poloměr	114
Kovalentní poloměr	114
El. konfigurace	[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁵

Fyzikální vlastnosti

Teplota tání	-7,2 °C
Teplota varu	58,8 °C
Hustota	3,12 g/cm³

Objev

Objev bromu je připisován dvěma chemikům, kteří na něm pracovali nezávisle na sobě. Prvním byl německý student Carl Jacob Löwig v roce 1825, který ho izoloval z minerální vody. Než však stihl své výsledky publikovat, o rok později, v roce 1826, oznámil objev nového prvku francouzský chemik Antoine Jérôme Balard. Balard jej izoloval z popela mořských řas nalezených v bažinách u Montpellier. Prvek získal sycením solného roztoku chlórem. Kvůli jeho pronikavému a nepříjemnému zápachu ho Balard pojmenoval „muride“, ale později byl název změněn na brom, odvozený z řeckého slova „brōmos“, což znamená zápach.

Výskyt v přírodě

Brom se v přírodě nevyskytuje v elementární formě kvůli své vysoké reaktivitě, ale pouze ve formě sloučenin, především bromidů. Jeho největším a nejdůležitějším zdrojem je mořská voda, kde je přítomen v relativně nízké koncentraci. Významné zásoby se nacházejí také ve vysoce koncentrovaných solných jezerech, jako je Mrtvé moře, a v podzemních solankách. Průmyslová výroba bromu je založena na oxidaci bromidových iontů. Mořská voda nebo solanka se nejprve okyselí a poté se do ní vhání plynný chlór, který je reaktivnější a vytěsní brom z jeho solí. Uvolněný brom se následně z roztoku odstraňuje a čistí destilací.

Využití

Brom nachází široké uplatnění jako součást zpomalovačů hoření, které chrání plasty, textilie a elektroniku před vznícením. Dále se využívá k dezinfekci vody v bazénech a průmyslových systémech, kde efektivně likviduje bakterie a viry. Ve farmaceutickém průmyslu slouží jako základ pro výrobu některých léků, zatímco v zemědělství se jeho sloučeniny dříve používaly jako pesticidy. V přírodě je brom esenciálním stopovým prvkem pro mořské organismy i pro člověka, kde hraje klíčovou roli ve správné tvorbě tkání, zejména při syntéze specifického typu kolagenu.

Sloučeniny

V přírodě se brom vyskytuje téměř výhradně ve formě anorganických solí, bromidů, rozpuštěných v mořské vodě a slaných jezerech, jako je Mrtvé moře, které je jeho mimořádně bohatým zdrojem. Některé mořské řasy a houby navíc produkují složité organobromové sloučeniny, jež jim často slouží jako obranný mechanismus. Člověkem vyrobené sloučeniny zahrnují širokou škálu látek, od jednoduchého bromovodíku, silné kyseliny, přes bromid stříbrný, nezbytný pro klasickou fotografii, až po komplexní polybromované difenylethery, používané jako již zmíněné zpomalovače hoření v mnoha spotřebních výrobcích.

Zajímavosti

Brom je jedním z pouhých dvou prvků, které jsou za standardní pokojové teploty a tlaku v kapalném stavu; druhým je rtuť. Tato hustá, červenohnědá kapalina se velmi snadno odpařuje a tvoří toxické páry stejné barvy s ostrým, dusivým zápachem. Je vysoce reaktivní a patří mezi halogeny, přičemž jeho reaktivita je mezi chlorem a jodem. Historicky nejcennější starověké barvivo, tyrský purpur, byla organická sloučenina bromu získávaná s obrovskými náklady z několika druhů mořských plžů, což z něj činilo symbol bohatství a moci.

Krypton (Kr) – chemický prvek

Krypton | Periodická tabulka prvků

Úvod

Krypton (Kr) je chemický prvek s protonovým číslem 36. Řadí se do 18. skupiny periodické tabulky mezi vzácné plyny, které se vyznačují svou nízkou reaktivitou. Za normálních podmínek je to bezbarvý plyn bez chuti a zápachu. Přestože je v atmosféře přítomen jen ve stopovém množství, právě zde ho také získáváme. Průmyslově se vyrábí frakční destilací zkapalněného vzduchu, což je metoda oddělování složek směsi na základě jejich odlišných teplot varu. Při elektrickém výboji krypton jasně svítí, což se využívá například v osvětlovací technice a laserech.

Vlastnosti

Krypton, chemická značka Kr, je vzácný plyn s protonovým číslem 36, nacházející se v 18. skupině periodické tabulky. Za normálních podmínek je to plyn bez barvy, chuti a zápachu, který je hustší než vzduch. Patří mezi nejméně reaktivní prvky, ačkoliv za extrémních podmínek dokáže tvořit nestabilní sloučeniny, například s fluorem, jako je difluorid kryptonu. Jeho nejvýraznější vlastností je produkce jasného, bělavého světla při průchodu elektrického výboje, které má silné emisní čáry v zelené a oranžovo-červené části spektra. Jeho nízký bod varu (-153,4 °C) a tání z něj činí plyn i při velmi nízkých teplotách.

Vznik názvu

Název krypton pochází z řeckého slova „kryptos“ (κρυπτός), které v překladu znamená „skrytý“. Tento název odráží skutečnost, že byl prvek dlouho ukrytý v zemské atmosféře a jeho izolace byla pro objevitele, Williama Ramsaye a Morrise Traverse, velmi obtížná, protože zůstával skrytý mezi ostatními plyny.

Základní údaje

Latinský název	Krypton
Slovenský název	Kryptón
Skupina	Skupina 18 (VIIIA)
Perioda	4
Skupenství (20°C)	Plynné
Barva	Bezbarvý
Rok objevu	1898

Atomové vlastnosti

Protonové číslo	36
Elektronegativita	3
Oxidační čísla	0
Ionizační energie	1351
Atomový poloměr	88
Kovalentní poloměr	–
El. konfigurace	[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶

Fyzikální vlastnosti

Teplota tání	-157,36 °C
Teplota varu	-153,22 °C
Hustota	0,00373 g/cm³

Objev

Objev kryptonu je spojen se jmény britských chemiků Sira Williama Ramsaye a Morrise Traverse, kteří jej izolovali v roce 1898. Podařilo se jim to po odpaření téměř všech složek zkapalněného vzduchu. Ve zbylém malém množství kapaliny identifikovali nový prvek pomocí spektroskopie, která odhalila dosud neznámé zelené a oranžové emisní spektrální čáry. Jeho název pochází z řeckého slova „kryptos“, což v překladu znamená „skrytý“. Toto jméno dokonale vystihovalo jeho vzácnost a obtížnost izolace. Objev následoval krátce po izolaci argonu a byl součástí systematického hledání dalších vzácných plynů v zemské atmosféře.

Výskyt v přírodě

Krypton se v přírodě vyskytuje téměř výhradně v zemské atmosféře, avšak ve velmi nízké koncentraci, která činí přibližně jednu částici na milion (1 ppm). Jeho získávání probíhá komerčně jako vedlejší produkt při výrobě zkapalněného kyslíku a dusíku. Základní metodou je kryogenní frakční destilace vzduchu. Vzduch se nejprve ochladí a zkapalní. Následně se v destilačních kolonách postupně zahřívá, přičemž jednotlivé plyny se odpařují při svých specifických bodech varu. Krypton, který je těkavější než xenon, se odděluje z frakce kapalného kyslíku. Tento energeticky náročný proces činí krypton poměrně drahým plynem.

Využití

Krypton má široké využití v osvětlovací technice. Plní se jím vysoce výkonné žárovky, například na letištních drahách, a zvyšuje účinnost a životnost zářivek. V laserech, konkrétně v krypton-fluoridových excimerových laserech, je klíčový pro mikročipy a oční chirurgii. Ve vysokorychlostní fotografii produkuje extrémně jasný záblesk. V energeticky úsporných oknech slouží jako izolační plyn mezi skly, kde díky své vysoké hustotě a nízké tepelné vodivosti minimalizuje tepelné ztráty. V medicíně se izotop krypton-83 uplatňuje při zobrazování plic. V přírodě nemá aktivní roli, je pouze stopovou součástí zemské atmosféry.

Sloučeniny

Jelikož je krypton vzácný plyn, je extrémně nereaktivní a v přírodě netvoří žádné stabilní sloučeniny. Všechny jeho známé sloučeniny byly připraveny uměle za extrémních laboratorních podmínek. Nejstálejší a nejvýznamnější z nich je difluorid kryptonu (KrF₂), bezbarvá těkavá krystalická látka, která je mimořádně silným oxidačním a fluoračním činidlem. Existují i další, mnohem nestabilnější sloučeniny s fluorem, například soli obsahující kationty [KrF]+. Krypton také může tvořit takzvané klatráty, kde jsou jeho atomy pouze fyzicky uvězněny v krystalové mřížce jiné látky, například vody, aniž by došlo k vytvoření pravé chemické vazby.

Zajímavosti

Krypton byl po více než dvě desetiletí klíčový pro metrologii. Od roku 1960 do roku 1983 byla mezinárodní jednotka délky, metr, definována přesně jako 1 650 763,73násobek vlnové délky oranžovo-červené emisní čáry izotopu kryptonu-86 ve vakuu. Tento standard nahradil fyzický prototyp. Krypton je přibližně třikrát hustší než vzduch, což přispívá k jeho izolačním vlastnostem. Získává se frakční destilací zkapalněného vzduchu, což je velmi náročný proces, a proto je drahý. Jeho radioaktivní izotop krypton-85, produkt jaderného štěpení, se využívá ke sledování tajných jaderných aktivit na dálku.

Skandium (Sc) – chemický prvek

Scandium | Periodická tabulka prvků

Úvod

Skandium (Sc) je stříbřitě bílý, poměrně měkký kov, který na vzduchu získává lehce nažloutlý nádech. Jeho protonové číslo je 21, čímž se řadí na první místo mezi přechodnými kovy 3. skupiny periodické tabulky. V přírodě se nikdy nevyskytuje v ryzí podobě, ale je rozptýleno v malých koncentracích v nerostech, jako jsou thortveitit nebo gadolinit. Průmyslově se získává hlavně jako vedlejší produkt při zpracování uranových rud. Pro svou lehkost a pevnost se využívá ve speciálních slitinách pro letecký a kosmický průmysl i sportovní vybavení.

Vlastnosti

Skandium (Sc) je chemický prvek s protonovým číslem 21, nacházející se ve 3. skupině periodické tabulky. Patří mezi přechodné kovy, přičemž je prvním prvkem d-bloku. V čistém stavu se jedná o měkký, lehký a stříbřitě bílý kov, který na vzduchu postupně získává nažloutlý či narůžovělý nádech v důsledku tvorby povrchové vrstvy oxidu. Chemicky je poměrně reaktivní, pomalu reaguje s vodou a snadno se rozpouští ve zředěných kyselinách. Ve všech svých sloučeninách vystupuje výhradně v oxidačním stavu +3. Jeho fyzikální vlastnosti, jako je vysoká teplota tání (1541 °C), ho předurčují pro speciální aplikace.

Vznik názvu

Název skandium pochází z latinského slova „Scandia“, což znamená Skandinávie. Prvek objevil v roce 1879 švédský chemik Lars Fredrik Nilson, který jej izoloval z minerálů nalezených právě ve Skandinávii. Pojmenoval jej tak na počest svého domovského regionu, jelikož nerosty pro analýzu pocházely odtud.

Základní údaje

Latinský název	Scandium
Slovenský název	Skandium
Skupina	Skupina 3 (IIIB)
Perioda	4
Skupenství (20°C)	Pevné
Barva	stříbrolesklý
Rok objevu	1879

Atomové vlastnosti

Protonové číslo	21
Elektronegativita	1,36
Oxidační čísla	3
Ionizační energie	633,1
Atomový poloměr	160
Kovalentní poloměr	184
El. konfigurace	[Ar] 3d¹ 4s²

Fyzikální vlastnosti

Teplota tání	1541 °C
Teplota varu	2836 °C
Hustota	2,99 g/cm³

Sloučeniny

V přírodě se stroncium nevyskytuje jako čistý prvek, ale výhradně ve formě sloučenin, zejména v minerálech. Nejvýznamnějšími jsou celestin, což je síran strontnatý, často s krásně namodralým zbarvením, a stroncianit, uhličitan strontnatý. Tyto minerály jsou hlavním zdrojem pro průmyslovou výrobu dalších sloučenin. Člověk vyrábí například dusičnan strontnatý, klíčovou složku pro červené ohňostroje, nebo chlorid strontnatý, který nachází uplatnění v medicíně a zubní hygieně. Uhličitan strontnatý se využívá při výrobě skla a keramiky. Moderní technika pak využívá složitější sloučeniny jako hlinitan strontnatý pro vysoce svítivé luminiscenční materiály, které září ve tmě.

Zajímavosti

Stroncium je chemicky natolik podobné vápníku, že ho tělo snadno zamění a zabuduje ho do kostí a zubů. Tato vlastnost je klíčová pro pochopení nebezpečí jeho radioaktivního izotopu, stroncia-90. Tento izotop je nebezpečným produktem jaderného štěpení, který se z jaderného spadu dostává do potravního řetězce, například do mléka. V kostech se pak stává dlouhodobým vnitřním zářičem, což může způsobit rakovinu. Naopak stabilní izotopy stroncia jsou cenným nástrojem pro vědce. Analýzou poměru izotopů v zubech nebo kostech archeologové dokáží určit, kde daný jedinec v dětství žil a jaká byla jeho strava.