Aktinoidy

1. Aktinoidy • aktinoidy jsou chemické prvky jejichž atomové číslo je v intervalu 90 až 103 • nestálé, mají mnoho izotopů • všechny aktinoidy lehčí než uran (transurany) se připravují v urychlovačích nebo v jaderných reaktorech

2. aktinium (89Ac) • výskyt: • v zemské kůře se můžeme setkat pouze s izotopem 227Ac, který vzniká radioaktivním rozpadem uranu • poločas rozpadu tohoto izotopu je 21,77 roku a uvádí se, že jedna tuna uranové rudy obsahuje přibližně desetinu gramu aktinia • další izotopy jsou např. 226Ac s poločasem rozpadu 29,4 hodiny nebo 225Ac s poločasem přibližně 10 dnů • všechny byly připraveny uměle bombardování jader těžkých prvků (např. radia) neutrony

3. fyzikální vlastnosti: • aktinium je silně radioaktivní kovový prvek, který nemá žádný stabilní izotop • intenzita záření je přibližně 150× větší než u radia a ve tmě vydává namodralé světlo

4. thorium (90Th) • výskyt: • v zemské kůře se můžeme prakticky setkat pouze s izotopem 232Th, který se vyznačuje mimořádně velkým poločasem rozpadu 1,39×1010 roku • z dalších izotopů existují např. 230Th s poločasem rozpadu asi 75 000 let, 229Th s poločasem asi 7 340 let nebo 228Th s poločasem přibližně 1,91 roku

5. fyzikální vlastnosti: • stříbřitě bílý kov, je velmi slabě radioaktivní kovový prvek (zářič α), který však nemá žádný stabilní izotop

6. využití: • samotná atomová jádra 232Th jsou pouze α-zářiči a nemohou se proto zapojit do spontánní štěpné reakce • záchytem neutronu se však mohou měnit na uran 233U, který je vynikajícím jaderným palivem a silným zdrojem neutronů

7. uran (92U) • výskyt: • uranové rudy • v mořské vodě a to v relativně velké koncentraci kolem 3,3 mikrogramů na litr • odhaduje se, že v mořské vodě jsou celkově obsaženy 4 miliardy tun uranu, zatím však jeho získávání z vody není efektivní • uran je obsažen mimo jiné rovněž v uhlí

8. v Česku se dosud uranová ruda těží poblíž Dolní Rožínky u Žďáru nad Sázavou, jde o jedinou probíhající těžbu v Evropské unii. • těžba zde byla v květnu 2007 prodloužena na dobu neurčitou • průmyslová výroba • vychází se z uranové rudy obsahující smolinec, dalšími kroky se získá fluorid uraničitý, který se v atomových reaktorech redukuje kovovým vápníkem: • UF4 + 2 Ca → U + 2 CaF2

9. fyzikální vlastnosti: • uran je stříbrobílý lesklý kov • není příliš tvrdý,při zahřívání se stává nejprve křehkým, při dalším zvyšování teploty je však plastický • využití: • po tzv. obohacení uranu (zvýšení koncentrace izotopu 235U) používá jako palivo v jaderných reaktorech nebo jako náplň jaderných bomb

10. sloučeniny hexahydrát diurananu sodného(Na2U2O7.6H2O) a hexahydrát diurananu draselného (K2U2O7.6H2O) se dosud označují jako uranová žluť používající se k barvení skla, glazur a porcelánu (barví na žluto až žlutozeleno, přičemž fluoreskuje)

11. schema jaderného reaktoru

12. plutonium (94Pu) • výskyt: • plutonium patří mezi uměle připravené prvky a v přírodě je možné se setkat jen se skutečně ultrastopovými množstvími v uranových rudách, kde mohou jednotlivé atomy vzniknout z 238U po záchytu neutronu a následných dvou rozpadech β

13. průmyslová výroba: • princip výroby 239Pu spočívá v reakci 238U s neutronem za vzniku 239U v jaderném reaktoru • jádro 239U je značně nestabilní a rozpadem β rychle vniká izotop neptunia 239Np, jež se opět rychle dalším β-rozpadem mění na 239Pu • tento izotop plutonia se chová jako α zářič a relativně snadno se dále zpracovává

14. fyzikální vlastnosti: • plutonium je radioaktivní kovový prvek stříbřitě bílé barvy • existuje několik izotopů plutonia • nejdelší poločas (asi 80 milionů let) má 244Pu, nejdůležitější izotop 239Pu se rozpadá s poločasem 24 100 let, 240Pu 6500 let, 241Pu 14 roků, 242Pu 373 000 let a 238Pu má poločas rozpadu 88 let

15. využití: • atomové bomby • izotop 238Pu s poločasem rozpadu 88 let slouží často jako energetický zdroj především v kosmických sondách • zdravotní rizika • radiačně nebezpečný je především izotop 240Pu, který jako β-zářič má daleko negativnější dopad na lidské zdraví než zbylé izotopy plutonia, zářiče α • elementární plutonium je pokládáno za jednu z nejtoxičtějších anorganických látek • podle některých údajů mohou být již mikrogramová množství tohoto prvku smrtelně jedovatá pro člověka, pokud se dostanou do krevního oběhu

16. vzorek plutonia

17. americium (95Am) • výskyt: • americium se v přírodě nevyskytuje • průmyslová výroba: • kovové americium se připravuje redukcí fluoridu americitého parami barya

18. fyzikální vlastnosti: • radioaktivní kovový prvek stříbřitě bílé barvy • vyzařuje α a γ záření • existuje 18 izotopů, z nichž je nejstabilnější 243Am s poločasem rozpadu 7370 let a 241Am s poločasem 432,2 let

19. využití: • v detektorech kouře jako zdroj α-částic nebo γ-záření • v lékařství se používá při léčbě nádorů štítné žlázy

20. detektor kouře