О цезий е метален елемент, принадлежащ към група 1 на TКрасотата Перозичен. Има сребрист външен вид, реактивен е с вода и има редица изотопи. Някои от тези изотопи са радиоактивни и имат период на полуразпад от години до милиони години. Естественият източник на цезий е минералът полуцит, открит в големи количества в определен район на Канада.
О Най-известният изотоп на цезия е цезий-137, който е отговорен за радиоактивната авария, станала в Гояния през 1987 г.
Въпреки че са токсични за животни и хора, при правилна обработка, радиоактивните изотопи на цезия носи ползи, като може да се използва в областта на медицината, във физиката и дори при стерилизирането на утайки и храни.
Прочетете също: Уран — радиоактивен елемент с голямо значение за производството на енергия
Резюме за цезия
Цезият е рядък метален елемент, принадлежащ към група 1 на периодичната таблица.
Цезият има точка на сливане относително ниска, като може да премине от твърдо в течно състояние при 28 °C.
Цезият е силно реактивен с вода и лесно се окислява от кислород.
Цезий-133 е единственият стабилен изотоп на цезий, с останалите 39 радиоактивни изотопа.
Основният минерален източник на цезий е полуцитът, чиито мини за добив са съсредоточени в Канада.
Основното приложение на цезия е в атомни часовници, които са оборудване за измерване на времето с много висока точност.
Цезият намира приложение и във фотоемисионни устройства, в системи за задвижване на космически кораби в състава на течности за сондиране на нефтени кладенци и в медицинско оборудване и терапии лечебен.
Свойства на цезия
Символ: Cs.
Атомно число: 55.
атомна маса: 132.905 u.
Електронна конфигурация: [Xe] 6s¹.
физическо състояние: твърди (при 20 °C) и течни (при 28 °C).
Точка на сливане: 28,5°C.
Точка на кипене: 671°С.
Плътност: 1.93 g cm-3.
електроотрицателност: 0,79 (електроотрицателност на Полинг).
химически серии: представителни елементи.
Местоположение в табл Перозичен: група 1, период 6, блок s.
изотопи: 133Cs (100%).
характеристики на цезия
Цезият е a метал рядко срещан принадлежащи към група 1 на периодичната таблица, известна като групата на алкалните метали. Цезият има сребристо-златист вид, е мек, пластичен метал и има точка на топене приблизително 28 °C. Тъй като температурата на топене е сравнително ниска, този елемент може да се намери в течно състояние, в зависимост от температурата на околната среда.
Подобно на другите алкални метали, цезият реагира бурно с вода и е толкова реактивен, че може дори да реагира с лед при температури над -116 °C. При контакт с атмосферния въздух цезият лесно се окислява. Поради тази много реактивна природа, най-често срещаната форма на манипулация е свързана с азот, под формата на цезиев азид (CsN). Цезият се съхранява в метална форма чрез потапяне в неполярни разтворители или в присъствието на инертни газове.
цезият има 39 известни изотопа. От тях само цезий-133 (133Cs) е естествено стабилен. Другите имат атомни маси които варират от 112 до 151 u и повечето от тях имат половин живот намалени, вариращи от части от секундата до дори няколко дни.
Някои радиоактивни изотопи на цезий могат да бъдат намерени в природата, тъй като те се извличат от ядрено делене на други елементи. Радиоизотопът цезий-135 (135Cs) има дълъг период на полуразпад от мащаба на 2,3 милиона години. Времето на полуразпад на цезий-137 (137Cs) е на около 30 години и цезий-134 (134Cs) е малко над две години.
При физикохимичните свойства на цезия са подобни на тези на калий Е от рубидий, като този последен елемент е един от замърсителите на рудите, съдържащи цезий.
В периодичната таблица цезият е разположен в долния ляв край, като е химичният елемент с най-ниска електроотрицателност.
Съединението цезиев хидроксид (CsOH) е най-силната известна основа, способна да атакува стъкло. Други по-често срещани цезиеви съединения са цезиев нитрат (CsNO3) и цезиев хлорид (CsCl), и двата използвани промишлено за получаване на други химически продукти.
цезият се счита за рядък елемент, тъй като заема 45-та позиция сред най-разпространените елементи в земната кора, с изчислено количество от 2,6 ppm. цезият е токсичен и радиоактивен метал.
Прочетете също: Кои химични елементи са радиоактивни?
Къде се намира цезий?
О Основният минерал, известен като източник на цезий, е полуцитът, хидратиран цезиев силикат и алуминий, чиято молекулна формула е CsAlSi2О6. Pollucite съдържа между 5% и 32% цезиев оксид. Лепидолитът може също да бъде изходна руда за цезий, в зависимост от мястото на добив.
района на лАуг Берник, разположен в Манитоба, Канада, е един от основните източници на цезий на планетата, концентриращ около 82% от всички съществуващи замърсители в света, количество, еквивалентно на 300 хиляди тона руда. Изчислено е, че съществуващият полуцит в този регион има състав от приблизително 20% цезий.
Има и други резерви, съдържащи поллуцит в Замбия и намибия, разположен на африканския континент. Минерали, съдържащи цезий, вече са регистрирани в Афганистан, Китай, Италия, Тибет и Чили.
Други руди, които съдържат цезий, са берил (Be3Ал2(SiO3)6), с около 9% цезий, авогадрит ((K, Cs) BF4), с различни количества цезий и родизит (хидратиран алуминиев, берилиев, натриев и цезиев борат с различен състав), съдържащ максимално съдържание от 3% цезий. Въпреки това единственият икономически жизнеспособен минерал за извличане на цезий е полуцитът.
Получаване на цезий
цезият е присъства в някои минерали, като поллуцит, обикновено се получава в нечиста форма. Основното замърсяване в цезий, получен от естествени източници, се дължи на наличието на елемента рубидий, поради химическите прилики между тези два вида.
THE извличане на цезий идва на полуцит може да се извърши по три основни метода: киселинно храносмилане, алкално храносмилане или директна редукция.
Киселинното смилане е най-използваният метод и се извършва при висока температура, а бромоводородна, солна, сярна или флуороводородна. При този процес се образува разтвор, съдържащ цезий и примеси, който се пречиства чрез хидролиза, като се получава цезиева сол с висока чистота.
При алкално храносмилане минералът полуцит се изпича със смес от натриеви или калциеви соли. Чрез промиване на полученото твърдо вещество с вода или разреден амоняк се получава разтвор с по-висока чистота на цезиеви соли.
При метода на директна редукция изолирането на цезия става чрез раздробяване и нагряване на рудите, съдържащи цезий и рубидий, в присъствието на метален натрий при температура от 650 °C. При този процес се образува метална сплав, която се подлага на процес на разделяне, известен като фракционна дестилация. При дестилацията температурата на сплавта постепенно се повишава и поради различните температури на кипене на металите е възможно те да се отделят от сместа и да се изолират поотделно.
Цезият в своята метална форма е силно реактивен, така че е така най-често неговата комерсиализация и манипулиране под формата на цезиев азид (CsN3), при което цезият може да бъде възстановен чрез просто нагряване до приблизително 390 °C. Цезиевият азид се получава чрез реакция между разтвор на цезиев сулфат и бариев азид.
Приложения на цезий
Приложенията на цезия са ограничени поради ниската му точка на топене и следователно има много специфични приложения.
Едно от основните приложения на елемента цезий е в атомните часовници.,които са часовници с висока точност, използвани в системи за времеизмерване. Този тип оборудване използва прехода на електрони между две различни и добре известни нива на основното състояние на цезиевия атом, за да се определи единицата време секунда. Използването на този тип преход за измерване на времето се дължи на неговата стабилност, на факта, че не се променя от атом на атом и не се износва с времето.
![Атомен часовник, базиран на преходите на цезиеви атоми, намиращ се в лаборатория в Германия. [1]](/f/b929677c7ce47f86150f2774f63c4f16.jpg)
Благодарение на фотоемисионните свойства, цезият е използвани във фотоелектрически и слънчеви клетки, устройства за изображения в телевизори и оборудване за нощно виждане. Този елемент все още съставлява някои видове стъкло в специални лещи и оптични влакна.
В химическата промишленост цезият се използва като катализатор при органични реакции на хидрогениране и методи за пречистване Петрол.
Понастоящем едно от най-важните приложения на този елемент е в състава на сондажни течности за природен газ и петролна промишленост.
В комбинация с кислорода образува съединение, използвано за отстраняване на отпадъчни газове във вакуумни тръби.
Цезиевите йони, поради тяхната висока молекулна маса, се използват в йонни задвижващи системи в двигатели на космически кораби.
Радиоактивният изотоп цезий-137 намира приложение в медицината и индустрията като излъчвател на гама лъчение.
Прочетете също:Курий — синтетичен елемент, характеризиращ се с големия си радиоактивен капацитет
Предпазни мерки с цезий
Цезият е елемент изключително реактивен в присъствието на вода, така че е класифициран като опасен и транспортирането и съхранението му трябва да се извършват изолирано от други реактиви.
При контакт с вода цезият образува цезиев хидроксид. Това съединение е a база много силен, способен да атакува стъклото.
цезият съдържа някои радиоизотопи, които са изключително опасни за здравето човешки и животински. О 137Cs е причина за безплодие, рак, увреждане на костния мозък и кожата и може да доведе до смърт.
Цезиевите йони, поради тяхното химично сходство с калия, можеш да се обадиш The калиеви рецептори в живите организми, инхибирайки функционирането на натриево-калиевата помпа, механизъм, участващ в няколко биологични функции.
Цезий-137 и аварията в Гояния
Цезий-137 (137Cs) е един от радиоизотопи на елемента цезий, с период на полуразпад около 30 години. Като изотоп на цезия видът 137Cs има еднакъв брой протони (Z = 55) и различен брой неутрони. Стойността “137” описва сумата от протони и неутрони (55 + 82 = 137).
О137Cs е нестабилен и радиоактивен вид. Това означава, че ядрото му излъчва радиация от вида бета, превръщайки се в химичния елемент барий-137 (137Ба). Този процес е представен от ядрената реакция:
\({_{55}^{137}}Cs⟶{_{-1}^{0}}β+{_{56}^{137}}Ba\)
Радиацията, излъчвана от 137Cs е силно вреден за човешкото здраве, тъй като се образува от йонизиращи частици и електромагнитно излъчванетук, които проникват в тъканите, което води до редица усложнения, включително възможни промени в ДНК.
продуктът на радиоактивно разпадане на 137Cs - това 137Ba ― освобождава гама-тип радиация, която има дори по-дълбока проникваща сила от бета радиацията.
Увреждането, причинено от радиацията, се дължи на способността му да измества електроните от атомите, образувайки катиони (видове с положителни), които са силно реактивни и способни да предизвикат сериозни промени в тъканните клетки и дори в ДНК.
Въпреки това, когато се работи внимателно, радиацията, излъчвана от 137Cs може да бъде от полза и следователно този химически вид се използва в терапиите на рак, в някои индустрии, стерилизация на храни, пречистване на отпадни води и оборудване хирургически.
както и да е липсата на подходящи инструкции може да доведе до The сериозни екологични аварии, като тази, която се случи в Гояния през 1987 г. По този повод двама работници по рециклирането откриха изоставено оборудване за лъчетерапия, което съдържаше капсула с цезий-137 под формата на цезиева хлоридна сол (CsCl).
При препродажба на металното оборудване за бунище, капсулата е отворена от собственика на мястото, който открива бял прах, който на тъмно става ярко син. Заради красотата на намерения материал той го раздаде на хората от региона. След няколко дни здравната система на града идентифицира грижите за десетки хора със симптоми на заразяване с радиоактивния елемент.
Тогава загинаха четирима души., а стотици други са имали или трябва да живеят със симптомите на отравяне с радиоактивен материал. Тъй като цезиевият хлорид е водоразтворим и хигроскопичен, той лесно се разпространява в целия регион, замърсявайки почви, вода, животни и храна.
В този епизод около седем тона атомни отпадъци са били изолирани в специални сгради, за да задържат радиацията и трябва да останат там най-малко 180 години, време, необходимо за намаляване на концентрацията на радиоактивен материал значително.
Цезий-137 може също да бъде изпуснат в атмосферата чрез активиране на ядрени оръжия и атомни електроцентрали. един друг източник на замърсяване на околната среда с цезий-137 е събитието, настъпило през Чернобил, през 1986 г., тъй като този радиоактивен елемент се получава от механизмите на радиоактивно разпадане на урана.
Видео уроци Цезий-137: най-голямата радиологична авария в света
история на цезия
Елементът цезий беше открит през 1860 г от немските учени Роберт Вилхелм Бунзен и Густав Роберт Кирхоф чрез спектроскопски анализ на водни проби. Цезият е първият химически елемент, открит чрез спектроскопия.
Резултатът от тези анализи показа две ярки сини линии, придружени от други линии с други дължини на вълната, свързани с цветовете червено, зелено и жълто. Поради сините линии, идентифицирани в спектъра, Учените използват термина „цезий“, дума, която означава „синьо небе“.
Кредити за изображения
[1] geogif / shutterstock
[2] Wikimedia Commons (репродукция)
От Ана Луиза Лоренцен Лима
Учител по химия