"1.Vlastnosti radioaktivních kovů

1.1 Radioaktivita

Radioaktivitu dělíme na přirozenou a umělou. Pravdou je, že v zájmu veřejnosti je zejména radioaktivita umělá, která na lidi působí jako velký strašák. Neuvědomují si, že radioaktivita v přírodní formě je přítomná všude kolem nás. Dnes dokážeme získávat radioaktivní prvky z přírody, ale máme technologie i na jejich výrobu.

Přirozená radioaktivita

Radioaktivita neboli radioaktivní rozpad je samovolná přeměna jader nestabilních nuklidů najádra jiných prvků. Při této přeměně vzniká radioaktivní záření. Pokud budeme mluvit o přirozené radioaktivitě, jde o přeměnu samovolnou, kterou není potřeba vyvolávat vnějším
zásahem. Definice: Jde o schopnost určitých prvků samovolně (bez vnějšího působení) a trvale vyzařovat energii. Při této přeměně vysílají nuklidy charakteristické záření α (alfa), β (beta), γ (gama) a neutronové záření.

Podle původu můžeme přírodní radionuklidy rozdělit na :
1. Kosmogenní radionuklidy – ty vznikají průběžně jadernými reakcemi při působení kosmického záření se stabilními prvky, které se vyskytují ve vnějším obalu Země. (např. izotop 14C reakcí 14N(n,p)14C, dalšími jsou např. 3H, 7Be, 22Na).

2. Původní (primordiální) radionuklidy - ty vznikly v raném stádiu vesmíru při kosmické nukleogenezi termonukleárními reakcemi v nitrech hvězd a díky velmi dlouhému poločasu rozpadu se doposud na Zemi vyskytují (např. 238U, 235U, 232Th, 40K, 87Rb aj.). Předpokládáme, že jich na Zemi bylo původně daleko větší množství, ale díky rozpadu se přeměnili na sekundární radionuklidy. Rozpadová řada původních radionuklidů je na obr.1.

3. Radionuklidy vznikající z původních radionuklidů, neboli sekundární radionuklidy. Tyto sekundární radionuklidy tvoří rozpadové řady uran-radiové, thoriové, aktiniové a neptuniové.

Nejrozšířenějším radioaktivním prvkem v přírodě je uran.
Nejdůležitějším radioaktivním kovem z hlediska použití je plutonium.

Umělá radioaktivita

Umělou radioaktivitu získají prvky transmutací, vlivem řetězové reakce nebo působením urychlených částic. Jde tedy o přeměnu jádra, která je způsobena vnějším vlivem.

Umělá radioaktivita byla objevena v roce 1934 Frédéricem a Iréne Joliot-Curierovými. Při svých pokusech zjistili, že odstřelováním hliníku částicemi alfa vznikne nový, v přírodě se nevyskytující nuklid fosforu . Podle reakce:

Fosfor má poločas přeměny pouhých 130 sekund, poté přechází na stabilní izotop křemíku.



Obr. 1 Rozpadové řady [3].

Dnes už je pro nás výroba umělých radionuklidů rutinní záležitost. Připravují se ostřelováním atomových jader nabitými částicemi nebo neutrony z jaderných reaktorů, viz obr.2. Umělé radionuklidy vznikají také v jaderných reaktorech jako štěpné produkty. V současnosti už je spotřeba radioaktivních materiálu taková, že si nevystačíme s přírodními radionuklidy. Pro potřeby zdravotnictví, vědy, průmyslu a výroby potřebujeme radionuklidy vyrábět uměle.



Obr.2. Ostřelování terčíkového jádra A urychlenou elementární částicí vzniká jadernou reakcí výsledné jádro B [1]

1.2 Radioaktivní prvky

Pokud se podíváme na periodickou tabulku prvků- obr. 3, najdeme mezi nimi radioaktivní prvky. Velké množství těchto prvků můžeme zároveň zařadit mezi kovy.





Obr.3. Periodická tabulka prvků s vyznačením radioaktivních prvků [3]

Tím, že se radioaktivní prvek mění, díky rozpadu atomů, v jiný radioaktivní prvek ten zas v další, atd. vzniká řada rozpadu produktů. Soubor těchto prvků nazýváme radioaktivní řadou obr. 1. Od radioaktivních prvků, vyskytujících se v zemské kůře, odvozujeme celkem čtyři radioaktivní řady.
1) Řada thoriová
2) Řada urano-radiová
3) Řady aktiniová
4) Řady neptuniová – ta má však pouze teoretický význam
Každá z těchto čtyř řad má na svém konci jeden neradioaktivní produkt.


Z tabulky radioaktivních kovů vyplývá, že se mezi nimi vyskytují velmi rozmanité látky. Některé z nich se ani v přírodě nevyskytují. Pokud s nimi tedy chceme pracovat, musíme si je vyrobit v laboratoři. Tato práce se zaměří hlavně na ty nejdůležitější radioaktivní kovy. Zejména pak na aktinoidy, z této skupiny na uran, plutonium, a z alkalických kovů jako nejvýznamnější zástupce rádium.


Tab. 1. Tabulka radioaktivních prvků

skupina značka název
alkalický kov Fr francium
kov alkalických zemin Ra radium
přechodové kovy Rf rutherfordium
Db dubnium
Sg seaborgium
Bh bohrium
Hs hassium
Mt meitnerium
Ds Darmstadtium
Rg roentgenium
Cn Copornicium
kovy Uut umintrum
Fl flerovium
Uup unupentrum
Lv livermorium
aktinoidy Ac aktinium
Th thorium
Pa protaktinin
U uran
Np neptunium
Pu plutonium
Am americium
Cm curium
Bk Berhelium
Cf kalifornium
Es einsteinium
Fm fermium
Md mendelivium
No nobelium
Lr lavrencium



Přestože radioaktivní přeměny vedou ke vzniku velkého množství různých nuklidů, které se všechny zřetelně od sebe liší svými radioaktivními vlastnostmi, např. poločasem a povahou produktů rozpadu z nich vznikajících, rozdělují se tyto nuklidy vlivem izotopie pouze na několik málo míst periodické soustavy. Atomová čísla nuklidů vystupujících ve třech radioaktivních řadách, včetně počátečních a konečných členů těchto řad, leží vesměs mezi 81 a 92 připadá nejméně jeden druh radioaktivních atomů vyskytujících se v těchto radioaktivních řadách, většinou však více (až sedm)"

VŠB-TU Ostrava