Nejtěžší prvek v přírodě

Mendělejevova tabulka chemických prvků se postupně rozrůstá o další uměle vytvořené prvky s velmi vysokými atomovými čísly. V periodické soustavě jsou chemické prvky seřazeny podle atomových čísel neboli počtu protonů v jádře. Zjednodušeně můžeme říci, že prvky na konci tabulky jsou „těžší“.

V přírodě ale najdeme prakticky pouze prvky do čísla 92 (uran), další byly vyrobeny uměle. Důvodem je způsob, jakým prvky vznikly. „Vznikly při vzniku vesmíru nebo řekněme vzniku Země, což je otázka miliard let. Vznikla řada prvků, které ovšem mají různý poločas rozpadu. To je doba, za kterou se rozpadne polovina původního počtu jader atomů. Rozpadem jádra se z původního prvku stanou prvky jiné a jejich rozpad pokračuje podle takzvaných rozpadových řad.

„Těžké prvky možná vznikají ve vesmíru, pravděpodobně vznikají i třeba při atomovém výbuchu, ale jejich poločasy rozpadu jsou tak krátké, že je není možné jednoduše zachytit,“ říká doc. Hranice mezi stabilními a nestabilními prvky není ostrá. Existuje představa, že se rozpadají všechny a je to jen otázka času.

V roce 2002 se vědcům podařilo vytvořit prvek s atomovým číslem 118, který je prozatím posledním přírůstkem do Mendělejevovy tabulky. Zatím nemá oficiální jméno.

„Tady je problém jednak teoretického odhadu, jednak technických možností. Těžké chemické prvky se vyrábějí z existujících atomových jader v roli střely a terče. „Střela“ se urychlí, udělí se jí energie, aby zasáhla „terč“. V ideálním případě obě jádra splynou.

Čtěte také: Ekologická stabilita krajiny

„Kdybychom si to převedli do makroskopického měřítka a jádro bylo v Praze, tak nejbližší elektronový orbital by byl v Kolíně nebo v Pardubicích. Je potřeba se nějakým způsobem do jádra trefit. To se nedá dělat jiným způsobem než tím, že se pustí proud částic na terč a doufá se, že se některá střela trefí,“ přibližuje doc.

Mendělejevova periodická soustava prvků je založena na principu, že se vlastnosti prvků periodicky opakují. Prvky, které jsou v tabulce pod sebou, by se měly chovat podobně.

„Chemické vlastnosti těchto prvků mnohdy neodpovídají jejich předpokládané pozici v tabulce. Je to dáno tím, že náboj jádra už je tak velký, že k tomu, aby se udržel atom jako takový, elektrony musejí obíhat velice rychle. Dostávají se blízko rychlosti světla a začínají se chovat podle teorie relativity. Například prvek 114 - flerovium - by se podle periodické tabulky měl chovat podobně jako olovo. Předpokládá se ale, že jeho vlastnosti by se měly podobat vzácným plynům.

Supertěžké prvky, které dnes částicoví fyzici s vypětím všech sil tvoří na výkonných urychlovačích, mívají směšně krátký poločas rozpadu. Vědci nicméně věří, že o něco dál v neprobádaných vodách periodické tabulky čeká ostrov stability, tedy supertěžké prvky, jejichž atomy vydrží o něco déle. Ostrov stability.

Jaký je nejtěžší chemický prvek ve vesmíru? Existuje nekonečně mnoho prvků? Je možné si představit, že by supertěžké prvky vznikly samovolně v přírodě? David Appell to na platformě Phys.org bere pěkně zostra. Nejtěžším prvkem, který je relativně běžný, je uran s 92 protony. Částicoví fyzici se ale dostali mnohem dál. Momentálně jsou u protonového čísla 118, což je oganesson (Og). Ten je ale velmi krátkověký, stejně jako prvky, které ho v periodické tabulce prvků předcházejí. Jsou to atomy, které existují obvykle méně než sekundu, někdy sotva mikrosekundy. Jacklyn Gates.

Čtěte také: Efektivní čištění odpadních vod

Výroba supertěžkých prvků

Problém je, že tradiční způsob výroby supertěžkých prvků už narazil na své limity. Pro objevování supertěžkých prvků se používají různé metody. Velmi užitečné bylo bombardování atomů ze skupiny aktinoidů atomy vápníku, konkrétně izotopem vápník-48, který má 20 protonů a 28 neutronů. Tento izotop má shodou okolností takový počet protonů a neutronů, že kompletně vyplní dostupné energetické hladiny. Díky tomu je doopravdy extrémně stabilní. Jeho poločas rozpadu vědci odhadují na 60 trilionů (miliard miliard) let, což je vážně hodně miliard let. Celá dosavadní existence vesmíru je proti tomu jenom vtipný okamžik.

Reakcím s vápníkem-48 se říká „hot-fusion.“ Další možností je střílet izotopy v rozmezí od titanu-50 do zinku-70 do atomů olova nebo bizmutu. Tomu se zase říká „cold-fusion.“ Jak se ale vědci blíží k ostrovu stability (pokud existuje), jsou tyto reakce stále problematičtější.

Vyšli z teoretických modelů a prozkoumali produkci izotopů livermoria (Lv) s protonovým číslem 116, když pálili atomy titanu-50 do atomů plutonia-244. Použili k tomu urychlovač 88-Inch Cyclotron v laboratořích LBNL. Gatesová s kolegy uspěli a jako první „upekli“ supertěžké atomy v blízkosti ostrova stability, aniž by použili superstabilní izotopy vápníku-48. Nešlo sice o objev nového prvku, ale úspěch tohoto experimentu potvrdil, že je možné lovit další prvky, kterou budou těžší než oganesson.

Vzácné zeminy

Prvky vzácných zemin je historický název pro 17 prvků, který vedle 15 prvků ze skupiny lanthanoidů (od lanthanu po lutecium) zahrnuje také skandium a yttrium, protože se vyskytují společně a mají podobné vlastnosti. Většina těchto prvků navzdory svému jménu není vzácná, avšak netvoří bohaté žíly.

V horninách zemské kůry se vyskytují pospolu v různě nízkých koncentracích. Co činí jejich vlastnosti tak unikátní? Je to struktura elektronových slupek. Vnější slupky 5d a 6s, jež jsou důležité pro chemickou vazbu, jsou u všech lanthanoidů velmi podobné (obsazením i rozměry). Mnohem více se liší obsazením vnitřní slupky f. To má jeden důležitý důsledek: jejich iontový poloměr s atomovým číslem klesá.

Čtěte také: Definice ekologicky významného prvku

Zatímco lanthan má iontový poloměr 0,12 nm, lutecium již jen přibližně 0,1 nm. Protože mají téměř stejnou elektronegativitu, lze daný lanthanoid ve sloučenině snadno nahradit jiným. Důsledkem rozdílného iontového poloměru však lze magnetické nebo optické vlastnosti sloučeniny jemně nastavit. Prvky vzácných zemin se používají v supravodivých magnetech MRI, magnetech mikrofonů, luminoforech LED, v zářivkách, v plochých monitorech, ve vláknové optice.

Jednou z důležitých aplikací jsou pevnolátkové lasery. Yttrito-hlinitý granát Y3Al5O12, v němž je část iontů Y3+ substituována ionty neodymu Nd3+, je jedním z několika set dielektrických krystalů s příměsemi, které lasery využívají jako aktivní prostředí. Rovněž tak za zmínku stojí výroba superslitin, supravodičů etc. etc. Pro odvětví tzv. čisté energie jsou klíčové čtyři prvky: neodym, dysprosium, praseodym a terbium.

tags: #nejtezsi #prvek #v #prirode

Oblíbené příspěvky:

• Láska a klimatická krize
• Obnova Vodního Cyklu
• Firmy a odpad
• Aktuální informace o zákonech a cílech
• Nebezpečný odpad: Jak jej identifikovat?