Aktinoidy jsou chemické prvky jejichž atomové číslo je V intervalu 90 až 103

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

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

• 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

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

• fyzikální vlastnosti:

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

• 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

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

• 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

• 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

• 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)

schema jaderného reaktoru

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

• 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

• 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

• 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

vzorek plutonia

americium (95Am)

• výskyt:

• americium se v přírodě nevyskytuje

• průmyslová výroba:

• kovové americium se připravuje redukcí fluoridu americitého parami barya

• 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

• využití:

• v detektorech kouře jako zdroj α-částic nebo γ-záření

• v lékařství se používá při léčbě nádorů štítné žlázy

detektor kouře