Úvod
Curium (Cm) je uměle připravený, vysoce radioaktivní kovový prvek. Jeho protonové číslo je 96 a v periodické tabulce se řadí mezi aktinoidy. V čisté formě je to stříbřitě bílý kov, který na vzduchu rychle oxiduje a kvůli své intenzivní radioaktivitě ve tmě viditelně světélkuje. V přírodě se přirozeně nevyskytuje, vyrábí se v jaderných reaktorech bombardováním plutonia neutrony. V malých množstvích se využívá například jako zdroj energie v radioizotopových termoelektrických generátorech pro vesmírné mise nebo jako zdroj částic alfa pro vědecké přístroje.
Vlastnosti
Curium, s chemickou značkou Cm a protonovým číslem 96, je tvrdý, hustý a stříbřitě bílý kov patřící do skupiny aktinoidů. Jedná se o vysoce radioaktivní transuran, jehož všechny známé izotopy jsou nestabilní. Chemicky je velmi reaktivní, na vzduchu snadno oxiduje a svými vlastnostmi se podobá lehčím aktinoidům, zejména gadoliniu v řadě lanthanoidů. Ve sloučeninách se nejčastěji vyskytuje v oxidačním stavu +3, méně často +4. Intenzivní alfa záření, které curium emituje, způsobuje jeho samovolné zahřívání. Gram izotopu 244Cm generuje výkon přibližně 122 wattů. Tato silná radioaktivita způsobuje, že prvek i jeho sloučeniny ve tmě viditelně světélkují fialovým svitem.
Vznik názvu
Původ názvu curium je poctou vědeckým průkopníkům. Prvek byl pojmenován na počest manželů Marie Curie-Skłodowské a Pierra Curie, kteří položili základy výzkumu radioaktivity. Jejich objevné práce s prvky jako radium a polonium zásadně ovlivnily moderní fyziku a chemii a změnily chápání hmoty.
Objev
Objevení curia se datuje do léta roku 1944 a je spojeno se jmény Glenna T. Seaborga, Ralpha A. Jamese a Alberta Ghiorse na Kalifornské univerzitě v Berkeley. Stalo se tak v rámci tajného projektu Manhattan. Prvek byl připraven uměle v 60palcovém cyklotronu bombardováním terčíku z plutonia-239 alfa částicemi, čímž vznikl izotop 242Cm. Jeho jméno bylo zvoleno na počest manželů Marie a Pierra Curieových, průkopníků ve výzkumu radioaktivity. Volba navazuje na analogii s jeho lanthanoidovým protějškem, gadoliniem, pojmenovaným po vědci Johanu Gadolinovi. Objev byl kvůli utajení zveřejněn až po válce v roce 1945.
Výskyt v přírodě
Curium se v přírodě přirozeně nevyskytuje, jelikož všechny jeho izotopy mají relativně krátký poločas rozpadu v geologickém měřítku. Veškeré curium, které mohlo existovat při vzniku Země, se již dávno přeměnilo na jiné prvky. Získává se proto výhradně umělou cestou v jaderných reaktorech. Proces výroby spočívá v dlouhodobém a intenzivním ozařování lehčích transuranů, typicky plutonia (239Pu) nebo americia (241Am), proudem neutronů. Během tohoto procesu dochází k postupnému záchytu neutronů a následným beta rozpadům, které vedou ke vzniku izotopů curia, nejčastěji 244Cm. Izolace čistého kovu z vyhořelého paliva je složitý chemický proces.
Využití
Curium, jakožto uměle vytvořený prvek, nemá v přírodě žádné přirozené využití ani výskyt. Veškeré jeho stopy v životním prostředí pocházejí z lidské činnosti. Člověk však jeho unikátní vlastnosti využívá naplno. Izotop curium-244 slouží jako zdroj energie pro radioizotopové termoelektrické generátory ve vesmírných sondách, kde teplo z jeho radioaktivního rozpadu generuje elektřinu. Využívá se také v alfa-částicových rentgenových spektrometrech, například na misích Mars roverů, k analýze chemického složení hornin a půdy. Dále slouží jako silný zdroj neutronů pro různé vědecké a průmyslové aplikace, včetně spouštění jaderných reaktorů.
Sloučeniny
V přírodě se sloučeniny curia nevyskytují, protože samotný prvek je syntetický. Jakékoli nalezené sloučeniny jsou produktem kontaminace z jaderných testů či havárií. V laboratořích bylo připraveno několik sloučenin, kde curium nejčastěji zaujímá oxidační stav +3. Mezi nejběžnější patří oxid curitý (Cm₂O₃), pevná látka, a také oxid curičitý (CmO₂). Dále byly syntetizovány halogenidy, jako je fluorid curitý (CmF₃) nebo chlorid curitý (CmCl₃). Tyto látky jsou vysoce radioaktivní a slouží především pro základní výzkum vlastností aktinoidů a jejich chemických vazeb. Jsou to obvykle krystalické pevné látky.
Zajímavosti
Curium je tak intenzivně radioaktivní, že některé jeho izotopy, například curium-242, produkují tolik tepla (přibližně 120 wattů na gram), že v čisté formě září ve tmě viditelným červeným světlem. Tato vlastnost je způsobena jak samotným teplem, tak excitací okolních molekul vzduchu. Je také extrémně toxické; při požití se hromadí v kostech, kde jeho alfa záření poškozuje kostní dřeň a může vyvolat rakovinu. Kovové curium vykazuje při nízkých teplotách komplexní magnetické vlastnosti, přechází do antiferomagnetického stavu. Jeho výroba je nesmírně nákladná a složitá.
