Cesium (Cs): vlastnosti, aplikace, havárie

protection click fraud

Ó cesium je kovový prvek patřící do skupiny 1 TKrása Perodující. Má stříbřitý vzhled, reaguje s vodou a má řadu izotopů. Některé z těchto izotopů jsou radioaktivní a mají poločasy rozpadu v rozmezí let až milionů let. Přírodním zdrojem cesia je minerál pollucit, který se vyskytuje ve velkém množství v určité oblasti Kanady.

Ó Nejznámějším izotopem cesia je cesium-137, který byl zodpovědný za radioaktivní havárii, ke které došlo v Goiânia v roce 1987.

Navzdory tomu, že je toxický pro zvířata a lidi, při správném zacházení, radioaktivní izotopy cesia přináší výhody tím, že se dá využít v lékařské oblasti, ve fyzice a dokonce i při sterilizaci kalů a kalů. potraviny.

Čtěte také: Uran – radioaktivní prvek s velkým významem pro výrobu energie

Shrnutí o cesi

  • Cesium je vzácný kovový prvek, který patří do skupiny 1 periodické tabulky.

  • Cesium má fúzní bod relativně nízký, při 28 °C je schopen přecházet z pevného na kapalný.

  • Cesium je vysoce reaktivní s vodou a snadno se oxiduje kyslík.

  • Cesium-133 je jediným stabilním izotopem cesia se zbývajícími 39 radioaktivními izotopy.

  • instagram story viewer
  • Hlavním minerálním zdrojem cesia je pollucit, jehož těžební doly jsou soustředěny v Kanadě.

  • Hlavní aplikace cesia je v atomové hodiny, což jsou zařízení pro velmi přesné měření času.

  • Cesium také nachází uplatnění ve fotoemisních zařízeních, v pohonných systémech kosmických lodí ve složení kapalin pro vrtání ropných vrtů a v lékařském vybavení a terapiích léčivý.

Vlastnosti cesia

  • Symbol: Čs.

  • Protonové číslo: 55.

  • atomová hmotnost: 132,905 u.

  • Elektronická konfigurace: [Xe] 6 s¹.

  • fyzický stav: pevná látka (při 20 °C) a kapalná (při 28 °C).

  • Fúzní bod: 28,5 °C.

  • Bod varu: 671 °C.

  • Hustota: 1,93 g cm-3.

  • elektronegativita: 0,79 (Paulingova elektronegativita).

  • chemická řada: reprezentativní prvky.

  • Umístění v tabulce Perotický: skupina 1, období 6, blok s.

  • izotopy: 133Cs (100 %).

vlastnosti cesia

Cesium je a kov vzácného výskytu patřící do skupiny 1 periodické tabulky, známé jako skupina alkalických kovů. Cesium má stříbřitě zlatý vzhled, je měkký, tažný kov a má teplotu tání přibližně 28 °C. Protože je teplota tání relativně nízká, lze tento prvek v závislosti na okolní teplotě nalézt v kapalném stavu.

Skleněná ampule obsahující prvek cesium
Skleněná ampule obsahující prvek cesium

Stejně jako ostatní alkalické kovy, cesium prudce reaguje s vodou a je tak reaktivní, že může reagovat i s ledem při teplotách nad -116 °C. Při kontaktu s atmosférickým vzduchem se cesium snadno oxiduje. Díky této velmi reaktivní povaze je jeho nejběžnější forma manipulace ve spojení s dusíkve formě azidu česného (CsN). Cesium se skladuje v kovové formě ponořením do nepolárních rozpouštědel nebo v přítomnosti inertních plynů.

cesium má 39 známých izotopů. Z toho pouze cesium-133 (133Cs) je přirozeně stabilní. Ostatní mají atomové hmotnosti které se pohybují od 112 do 151 u a většina z nich má poločas rozpadu snížené, v rozsahu od zlomků sekund až po několik dní.

Některé radioaktivní izotopy cesia lze nalézt v přírodě, protože jsou odvozeny jaderné štěpení jiných prvků. Radioizotop cesium-135 (135Cs) má dlouhý poločas rozpadu v měřítku 2,3 ​​milionu let. Poločas rozpadu cesia-137 (137Cs) je asi 30 let starý a cesium-134 (134Cs) je něco málo přes dva roky.

V Fyzikálně-chemické vlastnosti cesia jsou podobné těm draslík Je to od rubidiumTento poslední prvek je jedním z kontaminantů rud obsahujících cesium.

V periodické tabulce se cesium nachází na levém dolním konci, což je chemický prvek s nejnižší elektronegativitou.

Sloučenina hydroxidu česného (CsOH) je nejsilnější známá zásada, která je schopna napadnout sklo. Další běžnější sloučeniny cesia jsou dusičnan česný (CsNO3) a chlorid česný (CsCl), oba používané průmyslově k získání dalších chemických produktů.

cesium je považován za vzácný prvek, protože zaujímá 45. pozici mezi nejhojnějšími prvky v zemské kůře s odhadovaným množstvím 2,6 ppm. cesium je toxický a radioaktivní kov.

Přečtěte si také: Které chemické prvky jsou radioaktivní?

Kde se cesium nachází?

Ó Hlavním minerálem známým jako zdroj cesia je pollucithydratovaný křemičitan cesný a hliník, jehož molekulový vzorec je CsAlSi2Ó6. Pollucit obsahuje mezi 5 % a 32 % oxidu cesného. Lepidolit může být také zdrojovou rudou pro cesium, v závislosti na místě těžby.

Minerální znečištění.
Minerální znečištění.

regionu lAug Bernic, který se nachází v Manitobě, Kanada, je jedním z hlavních zdrojů cesia na planetě, soustřeďující přibližně 82 % veškerého existujícího pollucitu na světě, což je množství odpovídající 300 tisícům tun rudy. Odhaduje se, že stávající pollucit v této oblasti má složení přibližně 20 % v cesi.

Existují další zásoby obsahující pollucit Zambie a namibie, která se nachází na africkém kontinentu. Minerály obsahující cesium již byly zaznamenány v Afghánistánu, Číně, Itálii, Tibetu a Chile.

Jiné rudy, které obsahují cesium, jsou beryl (Be3Al2(SiO3)6), s asi 9 % cesia, avogadrit ((K, Cs) BF4), s různým množstvím cesia, a rhodizit (hydratovaný boritan hliníku, berylia, sodíku a cesia různého složení), obsahující maximálně 3 % cesia. Přesto je jediným ekonomicky životaschopným minerálem pro těžbu cesia pollucit.

Získání cesia

cesium je přítomné v některých minerálech, jako je pollucit, který se běžně získává ve své nečisté formě. Hlavní kontaminace cesia získaného z přírodních zdrojů je způsobena přítomností prvku rubidium v ​​důsledku chemických podobností mezi těmito dvěma druhy.

THE extrakce cesia příchod pollucitu lze provést třemi hlavními metodami: kyselé trávení, alkalické trávení nebo přímá redukce.

Kyselá digesce je nejpoužívanější metodou a provádí se při vysoké teplotě, bromovodíkové, chlorovodíkové, sírový nebo fluorovodík. Při tomto procesu vzniká roztok obsahující cesium a nečistoty, který se čistí hydrolýzou, čímž se získá cesná sůl vysoké čistoty.

Při alkalickém trávení se minerální pollucit praží se směsí sodných nebo vápenatých solí. Promytím vzniklé pevné látky vodou nebo zředěným amoniakem se získá roztok cesiových solí o vyšší čistotě.

Při metodě přímé redukce dochází k izolaci cesia drcením a zahříváním rud obsahujících cesium a rubidium v ​​přítomnosti kovového sodíku při teplotě 650 °C. V tomto procesu se vytvoří kovová slitina, která je podrobena separačnímu procesu známému jako frakční destilace. Při destilaci se teplota slitiny postupně zvyšuje a díky rozdílným teplotám varu kovů je možné je ze směsi oddělit a jednotlivě izolovat.

Cesium ve své kovové formě je vysoce reaktivní, takže je nejčastěji jeho komercializace a manipulace ve formě azidu cesného (ČsN3), přičemž cesium lze získat jednoduchým zahřátím na přibližně 390 °C. Azid česný se připravuje reakcí mezi roztokem síranu česného a azidem barnatým.

Aplikace cesia

Aplikace cesia jsou omezené kvůli jeho nízké teplotě tání, a proto má velmi specifické použití.

Jedním z hlavních použití prvku cesium je v atomových hodinách.,což jsou vysoce přesné hodinky používané v časovacích systémech. Tento typ zařízení využívá přechod elektrony mezi dvěma různými a dobře známými úrovněmi základního stavu atomu cesia k definování časové jednotky sekundy. Použití tohoto typu přechodu k měření času je dáno jeho stabilitou, tím, že se nemění z atomu na atom a časem se neopotřebovává.

Atomové hodiny založené na přechodech atomů cesia umístěné v laboratoři v Německu. [1]
Atomové hodiny založené na přechodech atomů cesia umístěné v laboratoři v Německu. [1]

Díky fotoemisním vlastnostem je cesium používá se ve fotoelektrických a solárních článcích, zobrazovací zařízení v televizorech a zařízení pro noční vidění. Tento prvek stále skládá některé typy skla ve speciálních čočkách a optických vláknech.

V chemickém průmyslu se cesium používá jako katalyzátor v organických reakcích hydrogenace a způsoby čištění ropa.

V současné době je jedna z nejdůležitějších aplikací tohoto prvku ve složení vrtných kapalin pro průmysl zemního plynu a ropy.

V kombinaci s kyslíkem tvoří sloučeninu používanou k odstraňování odpadních plynů ve vakuových trubicích.

Ionty cesia se díky své vysoké molekulové hmotnosti používají v iontových pohonných systémech v motorech kosmických lodí.

Radioaktivní izotop cesium-137 nachází uplatnění v lékařství a průmyslu jako zářič gama záření.

Přečtěte si také:Curium — syntetický prvek vyznačující se velkou radioaktivní kapacitou

Opatření s cesiem

Cesium je prvek extrémně reaktivní v přítomnosti vody, takže je klasifikován jako nebezpečný a jeho přeprava a skladování musí být prováděno izolovaně od ostatních činidel.

Při styku s vodou cesium dává vznik hydroxidu česnému. Tato sloučenina je a základna velmi silný schopný napadnout sklo.

cesium obsahuje některé radioizotopy, které jsou extrémně nebezpečné pro zdraví člověka a zvířete. Ó 137Cs je příčinou neplodnosti, rakovinapoškození kostní dřeně a kůže a může vést ke smrti.

Vzorek cesia-137 s označením na obalu radioaktivní látky
Vzorek cesia-137 s označením na obalu radioaktivní látky

Ionty cesia, kvůli jejich chemické podobnosti s draslíkem, můžeš volat The draslíkové receptory v živých organismechinhibuje fungování sodíkovo-draselné pumpy, což je mechanismus zapojený do několika biologických funkcí.

Cesium-137 a nehoda v Goiânia

Cesium-137 (137Cs) je jedním z radioizotopy prvku cesia s poločasem rozpadu asi 30 let. Jako izotop cesia je druh 137Cs má stejný počet protonů (Z = 55) a různý počet neutronů. Hodnota „137“ popisuje součet protonů a neutronů (55 + 82 = 137).

Ó137Cs je nestabilní a radioaktivní druh. To znamená, že jeho jádro vyzařuje záření tohoto typu beta, přeměňující se na chemický prvek baryum-137 (137Ba). Tento proces je reprezentován jadernou reakcí:

\({_{55}^{137}}Cs⟶{_{-1}^{0}}β+{_{56}^{137}}Ba\)

Záření emitované 137Cs je vysoce škodlivý pro lidské zdraví, protože je tvořen ionizujícími částicemi a elektromagnetická radiacetady, které pronikají do tkání, což vede k řadě komplikací, včetně možných změn v DNA.

produktem radioaktivní rozpad z 137Cs - the 137Ba ― uvolňuje záření typu gama, které má ještě hlubší pronikavost než záření beta.

Poškození způsobené zářením je způsobeno jeho schopností vytěsňovat elektrony z atomů a vytvářet kationty (druhy s pozitivní), které jsou vysoce reaktivní a schopné podporovat závažné změny v tkáňových buňkách a dokonce i v DNA.

Při opatrném zacházení však záření vyzařované 137Cs může být výhodný, a proto se tento chemický druh používá při léčbě rakoviny v některých průmyslových odvětvích, ve sterilizaci potravin, v čištění odpadních vod a v zařízeních chirurgický.

Nicméně, nedostatek řádného poučení může vést k The vážné ekologické havárie, jako je ta, ke které došlo v Goiânia v roce 1987. Při té příležitosti dva pracovníci recyklace našli opuštěné radioterapeutické zařízení, které obsahovalo kapsli s cesiem-137 ve formě soli chloridu česného (CsCl).

Při přeprodeji kovového vybavení na vrakoviště kapsli otevřel majitel místa, který našel bílý prášek, který se ve tmě zbarvil do světle modré. Kvůli kráse nalezeného materiálu jej rozdal lidem v regionu. Zdravotnictví města po pár dnech identifikovalo péči o desítky lidí s příznaky kontaminace radioaktivním prvkem.

Fotografie radioaktivního zdroje zapojeného do nehody v roce 1987 v Goiânia.
Fotografie radioaktivního zdroje zapojeného do nehody v roce 1987 v Goiânia. Tato kovová část patřila k radioterapeutickému zařízení. [2]

Tehdy zemřeli čtyři lidé.a stovky dalších měly nebo musí žít s příznaky otravy radioaktivním materiálem. Vzhledem k tomu, že chlorid česný je rozpustný ve vodě a je hygroskopický, snadno se šíří po celém regionu a kontaminuje půdy, vodu, zvířata a potraviny.

V této epizodě asi sedm tun atomový odpad byly izolovány ve specifických budovách, aby zadržely záření a musí tam zůstat alespoň po dobu 180 let, čas potřebný k poklesu koncentrace radioaktivního materiálu výrazně.

Cesium-137 může být také uvolněno do atmosféry prostřednictvím aktivace nukleární zbraně a jaderné elektrárny. Jeden dalším zdrojem kontaminace prostředí cesiem-137 byla událost, ke které došlo v Černobyl, v roce 1986, protože tento radioaktivní prvek je odvozen z mechanismů radioaktivního rozpadu uranu.

  • Video lekce Cesium-137: největší radiologická havárie na světě

historie cesia

Cesiový prvek byl objeven v roce 1860 od německých vědců Roberta Wilhelma Bunsena a Gustava Roberta Kirchhoffa prostřednictvím spektroskopické analýzy vzorků vody. Cesium bylo prvním chemickým prvkem objeveným spektroskopií.

Výsledek těchto analýz ukázal dvě jasně modré čáry, doprovázené dalšími čarami na jiných vlnových délkách, spojené s barvami červenou, zelenou a žlutou. Vzhledem k modrým čarám identifikovaným ve spektru, Vědci použili termín „cesium“, slovo, které znamená „modrá obloha“.

Obrazové kredity

[1] geogif / shutterstock

[2] Wikimedia Commons (reprodukce)

Autor: Ana Luiza Lorenzen Lima
Učitel chemie

Teachs.ru

Fakta o Severní Koreji

A Severní Korea je to země socialista která vznikla v důsledku rozdělení bývalé Koreje, rozdělené...

read more

Podívejte se na nový online kanál vytvořený za účelem nahlášení zneužití telemarketingu

Brazilci získali další přímý kanál k odsouzení telemarketingových společností, které trvají na po...

read more

Objevte svůj PIS/PASEP praktickým způsobem pomocí internetu

Čísla PIS/PASEP se používají k tomu, aby pracovníci měli přístup k právům a výhodám, jako jsou mz...

read more
instagram viewer