Ο καίσιο είναι ένα μεταλλικό στοιχείο που ανήκει στην ομάδα 1 του ΤΗ ομορφιά Περωδικά. Έχει ασημί εμφάνιση, αντιδρά με το νερό και έχει μια σειρά από ισότοπα. Μερικά από αυτά τα ισότοπα είναι ραδιενεργά και έχουν χρόνο ημιζωής που κυμαίνεται από χρόνια έως εκατομμύρια χρόνια. Η φυσική πηγή καισίου είναι ο ορυκτός ρύπος, που βρίσκεται σε μεγάλες ποσότητες σε μια συγκεκριμένη περιοχή του Καναδά.
Ο Το πιο γνωστό ισότοπο καισίου είναι καίσιο-137, η οποία ήταν υπεύθυνη για το ραδιενεργό ατύχημα που συνέβη στη Goiânia το 1987.
Παρά το γεγονός ότι είναι τοξικό για τα ζώα και τους ανθρώπους, όταν χειρίζονται σωστά, τα ραδιενεργά ισότοπα καισίου αποφέρει οφέλη, καθώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί στον ιατρικό τομέα, στη Φυσική, ακόμη και στην αποστείρωση της λάσπης και τρόφιμα.
Διαβάστε επίσης: Ουράνιο — ραδιενεργό στοιχείο μεγάλης σημασίας για την παραγωγή ενέργειας
Θέματα σε αυτό το άρθρο
- 1 - Περίληψη για το καίσιο
- 2 - Ιδιότητες καισίου
- 3 - Χαρακτηριστικά του καισίου
- 4 - Πού βρίσκεται το καίσιο;
- 5 - Λήψη καισίου
- 6 - Εφαρμογές καισίου
- 7 - Προφυλάξεις με καίσιο
-
8 - Καισίου-137 και το ατύχημα στη Γκοϊάνια
- Μάθημα βίντεο καισίου-137: το μεγαλύτερο ακτινολογικό ατύχημα στον κόσμο
- 9 - Ιστορία του καισίου
Περίληψη για το καίσιο
Το καίσιο είναι ένα σπάνιο μεταλλικό στοιχείο, που ανήκει στην ομάδα 1 του Περιοδικού Πίνακα.
Το καίσιο έχει σημείο σύντηξης σχετικά χαμηλό, με δυνατότητα αλλαγής από στερεό σε υγρό στους 28 °C.
Το καίσιο αντιδρά πολύ με το νερό και οξειδώνεται εύκολα οξυγόνο.
Το καίσιο-133 είναι το μόνο σταθερό ισότοπο καισίου, με τα υπόλοιπα 39 ραδιενεργά ισότοπα.
Η κύρια ορυκτή πηγή καισίου είναι ο ρύπος, του οποίου τα ορυχεία εξόρυξης συγκεντρώνονται στον Καναδά.
Η κύρια εφαρμογή του καισίου είναι στο ατομικά ρολόγια, που είναι εξοπλισμός μέτρησης χρόνου πολύ υψηλής ακρίβειας.
Το καίσιο βρίσκει εφαρμογή και σε συσκευές φωτοεκπομπής, σε συστήματα πρόωσης διαστημικών σκαφών στη σύνθεση των υγρών γεώτρησης πετρελαιοειδών και σε ιατρικό εξοπλισμό και θεραπείες ιατρικός.
Ιδιότητες καισίου
Σύμβολο: Cs.
Ατομικός αριθμός: 55.
ατομική μάζα: 132.905 u.
Ηλεκτρονική διαμόρφωση: [Xe] 6s¹.
φυσική κατάσταση: στερεό (στους 20 °C) και υγρό (στους 28 °C).
Σημείο σύντηξης: 28,5°C.
Σημείο βρασμού: 671°C.
Πυκνότητα: 1,93 g cm-3.
ηλεκτραρνητικότητα: 0,79 (Ηλεκτραρνητικότητα Pauling).
χημική σειρά: αντιπροσωπευτικά στοιχεία.
Τοποθεσία στον πίνακα Περωδικός: ομάδα 1, περίοδος 6, μπλοκ s.
ισότοπα: 133Cs (100%).
Μη σταματάς τώρα... Υπάρχουν και άλλα μετά τη διαφήμιση ;)
χαρακτηριστικά του καισίου
Το καίσιο είναι α μέταλλο σπάνιας εμφάνισης που ανήκει στην ομάδα 1 του Περιοδικού Πίνακα, γνωστή ως ομάδα αλκαλιμετάλλων. Το καίσιο έχει μια ασημί-χρυσή όψη, είναι ένα μαλακό, όλκιμο μέταλλο και έχει σημείο τήξης περίπου 28 °C. Επειδή η θερμοκρασία τήξης είναι σχετικά χαμηλή, αυτό το στοιχείο μπορεί να βρεθεί στην υγρή του κατάσταση, ανάλογα με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος.
Όπως και τα άλλα μέταλλα αλκαλίων, το καίσιο αντιδρά βίαια με το νερό και είναι τόσο αντιδραστικό που μπορεί να αντιδράσει ακόμη και με πάγο σε θερμοκρασίες άνω των -116 °C. Σε επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα, το καίσιο οξειδώνεται εύκολα. Λόγω αυτής της πολύ αντιδραστικής φύσης, η πιο συνηθισμένη μορφή χειραγώγησής του είναι σε συνδυασμό με το άζωτο, με τη μορφή αζιδίου καισίου (CsN). Το καίσιο αποθηκεύεται σε μεταλλική μορφή με εμβάπτιση σε μη πολικούς διαλύτες ή παρουσία αδρανών αερίων.
το καίσιο έχει 39 γνωστά ισότοπα. Από αυτά, μόνο το καίσιο-133 (133Cs) είναι φυσικά σταθερό. Οι άλλοι έχουν ατομικές μάζες που εκτείνονται από 112 έως 151 u, και τα περισσότερα από αυτά έχουν ημιζωή μειωμένη, που κυμαίνεται από κλάσματα του δευτερολέπτου έως και μερικές ημέρες.
Μερικά ραδιενεργά ισότοπα καισίου μπορούν να βρεθούν στη φύση, όπως προέρχονται από αυτά πυρηνική διάσπαση άλλων στοιχείων. Το ραδιοϊσότοπο καισίου-135 (135Cs) έχει μεγάλο χρόνο ημιζωής στην κλίμακα 2,3 εκατομμυρίων ετών. Ο χρόνος ημιζωής του καισίου-137 (137Cs) είναι περίπου 30 ετών και καίσιο-134 (134Cs) είναι λίγο περισσότερο από δύο χρόνια.
Στο Οι φυσικοχημικές ιδιότητες του καισίου είναι παρόμοιες με αυτές του κάλιο Είναι από ρουβίνιο, αυτό το τελευταίο στοιχείο είναι ένας από τους ρύπους των μεταλλευμάτων που περιέχουν καίσιο.
Στον Περιοδικό Πίνακα, το καίσιο βρίσκεται στο κάτω αριστερό άκρο, όντας το χημικό στοιχείο με τη χαμηλότερη ηλεκτραρνητικότητα.
Η ένωση υδροξείδιο του καισίου (CsOH) είναι η ισχυρότερη γνωστή βάση, ικανή να επιτεθεί στο γυαλί. Άλλες πιο κοινές ενώσεις καισίου είναι το νιτρικό καίσιο (CsNO3) και το χλωριούχο καίσιο (CsCl), και τα δύο χρησιμοποιούνται βιομηχανικά για την παραγωγή άλλων χημικών προϊόντων.
το καίσιο θεωρείται σπάνιο στοιχείο, καθώς καταλαμβάνει την 45η θέση μεταξύ των πιο άφθονων στοιχείων στον φλοιό της γης, με εκτιμώμενη ποσότητα 2,6 ppm. το καίσιο είναι ένα τοξικό και ραδιενεργό μέταλλο.
Διαβάστε επίσης: Ποια χημικά στοιχεία είναι ραδιενεργά;
Πού βρίσκεται το καίσιο;
Ο Το κύριο ορυκτό γνωστό ως πηγή καισίου είναι ο ρύπος, ένα ένυδρο πυριτικό καίσιο και αλουμίνιο, του οποίου ο μοριακός τύπος είναι CsAlSi2Ο6. Το Pollucite περιέχει μεταξύ 5% και 32% οξείδιο του καισίου. Ο λεπιδολίτης μπορεί επίσης να είναι πηγή μεταλλεύματος για το καίσιο, ανάλογα με την τοποθεσία εξόρυξης.
η περιφέρεια του μεγάλοAug Bernic, που βρίσκεται στη Μανιτόμπα, Καναδάς, είναι μια από τις κύριες πηγές καισίου στον πλανήτη, συγκεντρώνοντας περίπου το 82% του συνόλου της υπάρχουσας ρύπανσης στον κόσμο, ποσότητα που ισοδυναμεί με 300 χιλιάδες τόνους μεταλλεύματος. Υπολογίζεται ότι η υπάρχουσα ρύπανση στην περιοχή αυτή έχει σύνθεση περίπου 20% σε καίσιο.
Υπάρχουν άλλα αποθέματα που περιέχουν ρύπανση στο Ζάμπια και Ναμίμπια, που βρίσκεται στην αφρικανική ήπειρο. Ορυκτά που περιέχουν καίσιο έχουν ήδη καταγραφεί στο Αφγανιστάν, την Κίνα, την Ιταλία, το Θιβέτ και τη Χιλή.
Άλλα μεταλλεύματα που περιέχουν καίσιο είναι το βηρύλιο (Be3Ο Αλ2(SiO3)6), με περίπου 9% καίσιο, αβογαδρίτη ((K, Cs) BF4), με ποικίλες ποσότητες καισίου και ροδιζίτη (ενυδατωμένο αλουμίνιο, βηρύλλιο, νάτριο και βορικό καίσιο ποικίλης σύνθεσης), που περιέχει μέγιστη περιεκτικότητα 3% σε καίσιο. Ακόμα κι έτσι, το μόνο οικονομικά βιώσιμο ορυκτό για την εξόρυξη καισίου είναι ο ρύπος.
Λήψη καισίου
το καίσιο είναι υπάρχουν σε ορισμένα ορυκτά, όπως το pollucite, που λαμβάνεται συνήθως στην ακάθαρτη μορφή του. Η κύρια μόλυνση σε καίσιο που λαμβάνεται από φυσικές πηγές οφείλεται στην παρουσία του στοιχείου ρουβίδιο, λόγω των χημικών ομοιοτήτων μεταξύ αυτών των δύο ειδών.
Ο εξαγωγή καισίου ερχομός της ρύπανσης μπορεί να πραγματοποιηθεί με τρεις κύριες μεθόδους: πέψη οξέος, αλκαλική πέψη ή άμεση αναγωγή.
Η πέψη με οξύ είναι η πιο χρησιμοποιούμενη μέθοδος και πραγματοποιείται σε υψηλή θερμοκρασία, και υδροβρωμική, υδροχλωρική, θειικός ή υδροφθορικό. Στη διαδικασία αυτή, σχηματίζεται ένα διάλυμα που περιέχει καίσιο και ακαθαρσίες, το οποίο καθαρίζεται με υδρόλυση, λαμβάνοντας ένα άλας καισίου υψηλής καθαρότητας.
Στην αλκαλική πέψη, ο ορυκτός ρύπος καβουρδίζεται με ένα μείγμα αλάτων νατρίου ή ασβεστίου. Με πλύσιμο του προκύπτοντος στερεού με νερό ή αραιή αμμωνία, λαμβάνεται υψηλότερης καθαρότητας διάλυμα αλάτων καισίου.
Στη μέθοδο της άμεσης αναγωγής, η απομόνωση του καισίου γίνεται με σύνθλιψη και θέρμανση των μεταλλευμάτων που περιέχουν καίσιο και ρουβίδιο, παρουσία μεταλλικού νατρίου σε θερμοκρασία 650 °C. Σε αυτή τη διαδικασία, σχηματίζεται ένα κράμα μετάλλων που υποβάλλεται σε μια διαδικασία διαχωρισμού γνωστή ως κλασματική απόσταξη. Στην απόσταξη, η θερμοκρασία του κράματος αυξάνεται σταδιακά και, λόγω των διαφορετικών θερμοκρασιών βρασμού των μετάλλων, είναι δυνατόν να διαχωριστούν από το μείγμα και να απομονωθούν μεμονωμένα.
Το καίσιο στη μεταλλική του μορφή είναι εξαιρετικά αντιδραστικό, έτσι είναι συνηθέστερα η εμπορευματοποίηση και ο χειρισμός του με τη μορφή αζιδίου καισίου (CsN3), όπου το καίσιο μπορεί να ανακτηθεί με απλή θέρμανση στους περίπου 390 °C. Το αζίδιο του καισίου παρασκευάζεται με την αντίδραση μεταξύ ενός διαλύματος θειικού καισίου και αζιδίου του βαρίου.
Εφαρμογές καισίου
Οι εφαρμογές του καισίου είναι περιορισμένες λόγω του χαμηλού σημείου τήξης του και, ως εκ τούτου, έχει πολύ συγκεκριμένες χρήσεις.
Μία από τις κύριες χρήσεις του στοιχείου καισίου είναι στα ατομικά ρολόγια., τα οποία είναι ρολόγια υψηλής ακρίβειας που χρησιμοποιούνται σε συστήματα χρονισμού. Αυτός ο τύπος εξοπλισμού χρησιμοποιεί τη μετάβαση του ηλεκτρόνια μεταξύ δύο διαφορετικών και γνωστών επιπέδων της θεμελιώδους κατάστασης του ατόμου καισίου για να ορίσετε τη μονάδα χρόνου του δευτερολέπτου. Η χρήση αυτού του τύπου μετάβασης για τη μέτρηση του χρόνου οφείλεται στη σταθερότητά του, στο γεγονός ότι δεν αλλάζει από άτομο σε άτομο και δεν φθείρεται με την πάροδο του χρόνου.
![Ατομικό ρολόι με βάση τις μεταπτώσεις ατόμων καισίου που βρίσκονται σε εργαστήριο στη Γερμανία. [1]](/f/b929677c7ce47f86150f2774f63c4f16.jpg)
Λόγω των φωτοεκπομπών ιδιοτήτων, το καίσιο είναι χρησιμοποιείται σε φωτοηλεκτρικά και ηλιακά κύτταρα, συσκευές απεικόνισης σε τηλεοράσεις και εξοπλισμό νυχτερινής όρασης. Αυτό το στοιχείο εξακολουθεί να συνθέτει ορισμένους τύπους γυαλιού σε ειδικούς φακούς και οπτικές ίνες.
Στη χημική βιομηχανία, το καίσιο χρησιμοποιείται ως καταλύτης σε οργανικές αντιδράσεις των υδρογόνωση και μεθόδους καθαρισμού Πετρέλαιο.
Επί του παρόντος, μία από τις σημαντικότερες εφαρμογές αυτού του στοιχείου είναι στη σύνθεση υγρών γεώτρησης για τις βιομηχανίες φυσικού αερίου και πετρελαίου.
Σε συνδυασμό με το οξυγόνο, σχηματίζει μια ένωση που χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση των καυσαερίων σε σωλήνες κενού.
Τα ιόντα καισίου, λόγω της υψηλής μοριακής τους μάζας, χρησιμοποιούνται σε συστήματα ιοντικής πρόωσης σε κινητήρες διαστημικών σκαφών.
Το ραδιενεργό ισότοπο καισίου-137 βρίσκει εφαρμογή στην ιατρική και τη βιομηχανία ως εκπομπός του ακτινοβολία γάμμα.
Διαβάστε επίσης:Κούριο — συνθετικό στοιχείο που χαρακτηρίζεται από τη μεγάλη ραδιενεργή του ικανότητα
Προφυλάξεις με καίσιο
Το καίσιο είναι ένα στοιχείο εξαιρετικά αντιδραστικό παρουσία νερού, άρα ταξινομείται ως επικίνδυνο και η μεταφορά και η αποθήκευση του πρέπει να γίνεται μεμονωμένα από άλλα αντιδραστήρια.
Σε επαφή με το νερό, το καίσιο δημιουργεί υδροξείδιο του καισίου. Αυτή η ένωση είναι α βάση πολύ δυνατός ικανός να επιτεθεί στο γυαλί.
το καίσιο έχει ορισμένα ραδιοϊσότοπα που είναι εξαιρετικά επικίνδυνα για την υγεία ανθρώπου και ζώου. Ο 137Το Cs είναι αιτία υπογονιμότητας, Καρκίνος, βλάβη του μυελού των οστών και του δέρματος και μπορεί να οδηγήσει σε θάνατο.
Τα ιόντα καισίου, λόγω της χημικής ομοιότητάς τους με το κάλιο, μπορείς να καλέσεις ο υποδοχείς καλίου σε ζωντανούς οργανισμούς, αναστέλλοντας τη λειτουργία της αντλίας νατρίου-καλίου, ενός μηχανισμού που εμπλέκεται σε διάφορες βιολογικές λειτουργίες.
Καισίου-137 και το ατύχημα στη Γκοϊάνια
καίσιο-137 (137Cs) είναι ένα από τα ραδιοϊσότοπα του στοιχείου καισίου, με χρόνο ημιζωής περίπου 30 χρόνια. Ως ισότοπο του καισίου, το είδος 137Το Cs έχει τον ίδιο αριθμό πρωτονίων (Z = 55) και διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Η τιμή "137" περιγράφει το άθροισμα των πρωτονίων και των νετρονίων (55 + 82 = 137).
Ο137Το Cs είναι ένα ασταθές και ραδιενεργό είδος. Αυτό σημαίνει ότι ο πυρήνας του εκπέμπει ακτινοβολία του τύπου βήτα, μετατρέπεται στο χημικό στοιχείο βάριο-137 (137Βα). Αυτή η διαδικασία αντιπροσωπεύεται από την πυρηνική αντίδραση:
\({_{55}^{137}}Cs⟶{_{-1}^{0}}β+{_{56}^{137}}Ba\)
Η ακτινοβολία που εκπέμπεται από το 137Το Cs είναι ιδιαίτερα επιβλαβές για την ανθρώπινη υγεία, καθώς σχηματίζεται από ιονίζοντα σωματίδια και ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολίαεδώ, τα οποία διεισδύουν στους ιστούς, οδηγώντας σε μια σειρά από επιπλοκές, συμπεριλαμβανομένων πιθανών αλλοιώσεων στην DNA.
το προϊόν του ραδιενεργή διάσπαση του 137Cs - το 137Το Ba ― απελευθερώνει ακτινοβολία τύπου γάμμα, η οποία έχει ακόμη πιο βαθιά διεισδυτική ισχύ από την ακτινοβολία βήτα.
Η ζημιά που προκαλείται από την ακτινοβολία οφείλεται στην ικανότητά της να εκτοπίζει ηλεκτρόνια από άτομα, σχηματίζοντας κατιόντα (είδη με θετικά), τα οποία είναι εξαιρετικά αντιδραστικά και ικανά να προάγουν σοβαρές αλλαγές στα κύτταρα των ιστών και ακόμη και στα DNA.
Ωστόσο, όταν ο χειρισμός γίνεται με προσοχή, η ακτινοβολία που εκπέμπεται από το 137Το Cs μπορεί να είναι επωφελές και, ως εκ τούτου, αυτό το χημικό είδος χρησιμοποιείται σε θεραπείες καρκίνου, σε σε ορισμένες βιομηχανίες, στην αποστείρωση τροφίμων, στην επεξεργασία λυμάτων και στον εξοπλισμό χειρουργικός.
Ωστόσο, το η έλλειψη σωστής διδασκαλίας μπορεί να οδηγήσει σε ο σοβαρά περιβαλλοντικά ατυχήματα, όπως αυτό που συνέβη στη Goiânia το 1987. Σε εκείνη την περίπτωση, δύο εργαζόμενοι στην ανακύκλωση βρήκαν έναν εγκαταλελειμμένο εξοπλισμό ακτινοθεραπείας, ο οποίος περιείχε μια κάψουλα με καίσιο-137, με τη μορφή άλατος χλωριούχου καισίου (CsCl).
Κατά τη μεταπώληση του μεταλλικού εξοπλισμού για σκουπίδια, η κάψουλα άνοιξε από τον ιδιοκτήτη του χώρου, ο οποίος βρήκε μια λευκή σκόνη που έγινε έντονο μπλε στο σκοτάδι. Λόγω της ομορφιάς του υλικού που βρέθηκε, το μοίρασε στους ανθρώπους της περιοχής. Μετά από λίγες μέρες, το σύστημα υγείας της πόλης εντόπισε τη φροντίδα δεκάδων ατόμων με συμπτώματα μόλυνσης από το ραδιενεργό στοιχείο.
Τότε, τέσσερις άνθρωποι πέθαναν., και εκατοντάδες άλλοι είχαν ή πρέπει να ζήσουν με τα συμπτώματα της δηλητηρίασης από ραδιενεργό υλικό. Καθώς το χλωριούχο καίσιο είναι υδατοδιαλυτό και υγροσκοπικό, εξαπλώνεται εύκολα σε όλη την περιοχή, μολύνοντας τα εδάφη, το νερό, τα ζώα και τα τρόφιμα.
Σε αυτό το επεισόδιο, περίπου επτά τόνοι ατομικά απόβλητα απομονώθηκαν σε συγκεκριμένα κτίρια για να συγκρατήσουν την ακτινοβολία και πρέπει να παραμείνουν εκεί για τουλάχιστον 180 χρόνια, χρόνος που απαιτείται για να μειωθεί η συγκέντρωση ραδιενεργού υλικού σημαντικά.
Το καίσιο-137 μπορεί επίσης να απελευθερωθεί στην ατμόσφαιρα μέσω της ενεργοποίησης του πυρηνικά όπλα και εργοστάσια πυρηνικής ενέργειας. Ενας μια άλλη πηγή μόλυνσης του περιβάλλοντος από το καίσιο-137 ήταν το γεγονός που συνέβη στην Τσερνομπίλ, το 1986, αφού αυτό το ραδιενεργό στοιχείο προέρχεται από τους μηχανισμούς ραδιενεργής διάσπασης του ουρανίου.
Μαθήματα βίντεο Καισίου-137: το μεγαλύτερο ακτινολογικό ατύχημα στον κόσμο
ιστορία του καισίου
Το στοιχείο καισίου ήταν ανακαλύφθηκε το 1860 από τους Γερμανούς επιστήμονες Robert Wilhelm Bunsen και Gustav Robert Kirchhoff μέσω φασματοσκοπικής ανάλυσης δειγμάτων νερού. Το καίσιο ήταν το πρώτο χημικό στοιχείο που ανακαλύφθηκε με φασματοσκοπία.
Το αποτέλεσμα αυτών των αναλύσεων έδειξε δύο φωτεινές μπλε γραμμές, συνοδευόμενες από άλλες γραμμές σε άλλα μήκη κύματος, που σχετίζονται με τα χρώματα κόκκινο, πράσινο και κίτρινο. Λόγω των μπλε γραμμών που προσδιορίζονται στο φάσμα, το Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τον όρο «καισίου», μια λέξη που σημαίνει «γαλάζιος ουρανός»..
Πιστώσεις εικόνας
[1] geogif / shutterstock
[2] Wikimedia Commons (αναπαραγωγή)
Της Ana Luiza Lorenzen Lima
Καθηγητής Χημείας
Θα θέλατε να αναφερθείτε σε αυτό το κείμενο σε σχολική ή ακαδημαϊκή εργασία; Κοίτα:
LIMA, Ana Luiza Lorenzen. "Καίσιο (Cs)"; Σχολή Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/cesio-cs.htm. Πρόσβαση στις 25 Αυγούστου 2022.
