Stavba atomu, radioaktivita, f-prvky

1. Termonukleární (syntézní, fúzní) reakce

• budoucnost

• týká se lehkých prvků

• slunce

• z lehkých jader → těžší jádra + E

• řízené a neřízené

VNITŘNĚ PŘECHODNÉ PRVKY

• nazýváme je f-prvky

• v PSP leží v 6. a 7. Periodě, počínaje lanthanem a aktiniem

LANTHANOIDY

• 15 prvků 6. periody počínaje lanthanem, tedy prvků s protonovým číslem 57 až 71

• obsazují orbitaly 4f (s výjimkou lanthanu)

Výskyt

• jsou součástí minerálů

• nejčastější je MONAZIT (směsný fosforečnan lanthanu, thoria a ostatních lanthanoidů)

• BASTNEZIT (směsný fluorid-uhličitan lanthanu a lanthanoidů)

• CERIT (křemičitan)

• GADOLINIT (křemičitan)

Vlastnosti a reakce

• stříbrolesklé, měkké, neušlechtilé kovy

• značně reaktivní, čím větší atomový poloměr, tím reaktivnější (poloměr roste od Lu k La)

• silně elektropozitivní, tvoří iontové vazby, ve vzájemných slitinách a slitinách s jinými kovy tvoří vazbu kovovou

• s vodou reagují za vzniku vodíku, snadno se rozpouští v běžných kyselinách

• mají velmi vysoké teploty tání i varu

Výroba

• elektrolýzou tavenin bezvodých chloridů MCl3 nebo jejich redukcí kovovým sodíkem

MCl3+ 3Na  → M + 3NaCl

Použití

• přísady do slitin (čisté jsou velmi drahé a samy o sobě mají malé využití)

Sloučeniny

• oxidy se používají jako složky keramických materiálů a skel (způsobují barevnost)

• další sloučeniny se používají v elektrotechnice, elektronice (ultrafialové, viditelné a infračervené lasery, barevné obrazovky atd)

AKTINOIDY

• 15 prvků 7. Periody počínaje aktiniem, tedy prvků s protonovým číslem 89 až 103

• obsazují orbitaly 5f (s výjimkou aktinia a thoria)

• prvky stojící v řadě za uranem označujeme jako TRANSURANY (začínají protonovým číslem 93)

Výskyt

• všechny transurany byly vyrobeny jadernými reakcemi

• v přírodě se ve větším množství vyskytuje pouze thorium v:

• THORITu ThSiO4

• a uran ve:

• SMOLICI (uranitou) UO2

• uran se v přírodě vyskytuje ve směsi izotopů, nejčastěji 92234U,  92235U,  92238U

Vlastnosti a reakce

• všechny aktinoidy jsou radioaktivní

• stříbrolesklé elektropozitivní kovy

• snadno reagují s vodou a kyslíkem

• s kovy tvoří slitiny

• jejich sloučeniny mají charakteristické zbarvení v závislosti na oxidačním čísle

Výroba

• uran se vyrábí redukcí vápníkem či hořčíkem z fluoridu uraničitého UF4 (transurany jsou připraveny jadernými reakcemi)

Použití

• uran 92235U a plutonium 94239Pu se používají jako jaderné palivo

• při štěpné reakci se účinkem neutronů štěpí nuklid tak, že se uvolní více neutronů,než se spotřebovalo na štěpení

• jádra izotopu 92235U zasažená pomalými neutrony se rozpadají na jádra lehčích prvků (tzv. odštěpky) a současně se při každém štěpení uvolní 2-3 rychlé neutrony

• odštěpky se navzájem odpuzují a velkou rychlostí se od sebe rozlétají, jsou zbržděny srážkami s ostatními atomy paliva, kinetická energie se mění na teplo

• uvolněné neutrony mhou štěpit další uranová jádra – jaderná reakce má řetězový charakter