Cesio (Cs): propiedades, aplicaciones, accidente

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O cesio es un elemento metálico perteneciente al grupo 1 de la Tla bella PAGSerótico. Tiene una apariencia plateada, es reactivo con el agua y tiene varios isótopos. Algunos de estos isótopos son radiactivos y tienen vidas medias que van desde años hasta millones de años. La fuente natural de cesio es el mineral polucito, que se encuentra en grandes cantidades en cierta región de Canadá.

O El isótopo de cesio más conocido es cesio-137, responsable del accidente radiactivo ocurrido en Goiânia en 1987.

A pesar de ser tóxicos para los animales y las personas, cuando se manipulan correctamente, los isótopos radiactivos de cesio traer beneficios, pudiendo ser utilizados en el área médica, en Física e incluso en la esterilización de lodos y alimentos

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Temas en este artículo

  • 1 - Resumen sobre el cesio
  • 2 - Propiedades del cesio
  • 3 - Características del cesio
  • 4 - ¿Dónde se encuentra el cesio?
  • 5 - Obtención de cesio
  • 6 - Aplicaciones del cesio
  • instagram story viewer
  • 7 - Precauciones con el cesio
  • 8 - Cesio-137 y el accidente en Goiânia
    • Videolección de cesio-137: el mayor accidente radiológico del mundo
  • 9 - Historia del cesio

Resumen sobre el cesio

  • El cesio es un elemento metálico raro, perteneciente al grupo 1 de la tabla periódica.

  • El cesio tiene punto de fusión relativamente bajo, pudiendo cambiar de sólido a líquido a 28 °C.

  • El cesio es muy reactivo con el agua y se oxida fácilmente por oxígeno.

  • El cesio-133 es el único isótopo estable de cesio, junto con los 39 isótopos radiactivos restantes.

  • La principal fuente mineral de cesio es la polucita, cuyas minas de extracción se concentran en Canadá.

  • La principal aplicación del cesio es en relojes atómicos, que son equipos de medición de tiempo de muy alta precisión.

  • El cesio también encuentra aplicación en dispositivos de fotoemisión, en sistemas de propulsión de naves espaciales. en la composición de fluidos de perforación de pozos petroleros y en equipos y terapias médicas medicinal.

Propiedades del cesio

  • Símbolo: C.

  • Número atómico: 55.

  • masa atomica: 132.905 uds.

  • Configuración electrónica: [Xe] 6s¹.

  • estado fisico: sólido (a 20 °C) y líquido (a 28 °C).

  • Punto de fusión: 28,5°C.

  • Punto de ebullición: 671°C.

  • Densidad: 1,93 gcm-3.

  • electronegatividad: 0,79 (electronegatividad de Pauling).

  • serie química: elementos representativos.

  • Ubicación en la tabla PAGSerótico: grupo 1, periodo 6, bloque s.

  • isótopos: 133CS (100%).

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caracteristicas del cesio

El cesio es un metal de rara ocurrencia perteneciente al grupo 1 de la Tabla Periódica, conocido como el grupo de los metales alcalinos. El cesio tiene un aspecto plateado dorado, es un metal blando y dúctil y tiene un punto de fusión de aproximadamente 28 °C. Debido a que la temperatura de fusión es relativamente baja, este elemento se puede encontrar en estado líquido, dependiendo de la temperatura ambiente.

Ampolla de vidrio que contiene el elemento cesio
Ampolla de vidrio que contiene el elemento cesio

Como los demás metales alcalinos, el cesio reacciona violentamente con el agua y es tan reactivo que incluso puede reaccionar con el hielo a temperaturas superiores a -116 °C. En contacto con el aire atmosférico, el cesio se oxida fácilmente. Debido a esta naturaleza tan reactiva, su forma de manipulación más común es en asociación con el nitrógeno, en forma de azida de cesio (CsN). El cesio se almacena en forma metálica por inmersión en solventes no polares o en presencia de gases inertes.

el cesio tiene 39 isótopos conocidos. De estos, solo el cesio-133 (133Cs) es naturalmente estable. los otros tienen masas atómicas que van desde 112 a 151 u, y la mayoría de ellos tienen media vida reducida, que va desde fracciones de segundo hasta incluso unos pocos días.

Algunos isótopos radiactivos de cesio se pueden encontrar en la naturaleza, ya que se derivan de Fisión nuclear de otros elementos. El radioisótopo cesio-135 (135Cs) tiene una vida media larga en la escala de 2,3 millones de años. La vida media del cesio-137 (137Cs) tiene unos 30 años y el cesio-134 (134Cs) es de poco más de dos años.

A Las propiedades fisicoquímicas del cesio son similares a las del potasio es de rubidio, siendo este último elemento uno de los contaminantes de los minerales que contienen cesio.

En la Tabla Periódica, el cesio se ubica en el extremo inferior izquierdo, siendo el elemento químico de menor electronegatividad.

El compuesto hidróxido de cesio (CsOH) es la base más fuerte conocida, siendo capaz de atacar el vidrio. Otros compuestos de cesio más comunes son el nitrato de cesio (CsNO3) y cloruro de cesio (CsCl), ambos utilizados industrialmente para la obtención de otros productos químicos.

el cesio se considera un elemento raro, ya que ocupa el puesto 45 entre los elementos más abundantes en la corteza terrestre, con una cantidad estimada de 2,6 ppm. el cesio es un metal tóxico y radiactivo.

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¿Dónde se encuentra el cesio?

O El principal mineral conocido como fuente de cesio es la polucita., un silicato de cesio hidratado y aluminio, cuya fórmula molecular es CsAlSi2O6. La polucita contiene entre un 5% y un 32% de óxido de cesio. La lepidolita también puede ser una fuente de cesio, según el sitio de extracción.

Los minerales contaminan.
Los minerales contaminan.

la región de yoAug Bernic, ubicado en Manitoba, Canadá, es una de las principales fuentes de cesio del planeta, concentrando alrededor del 82% de todos los contaminantes existentes en el mundo, cantidad equivalente a 300 mil toneladas de mineral. Se estima que el contaminante existente en esta región tiene una composición de aproximadamente un 20% en cesio.

Existen otras reservas que contienen contaminantes en el Zambia y Namibia, ubicado en el continente africano. Ya se han registrado minerales que contienen cesio en Afganistán, China, Italia, Tíbet y Chile.

Otros minerales que contienen cesio son el berilo (Be3Alabama2(SiO3)6), con aproximadamente 9% de cesio, avogadrita ((K, Cs) BF4), con cantidades variables de cesio, y rodizita (borato hidratado de aluminio, berilio, sodio y cesio de composición variada), con un contenido máximo de 3% de cesio. Aun así, el único mineral económicamente viable para la extracción de cesio es la polucita.

Obtención de cesio

el cesio es presente en algunos minerales, como la polucita, que normalmente se obtiene en su forma impura. La principal contaminación en el cesio obtenido de fuentes naturales se debe a la presencia del elemento rubidio, debido a las similitudes químicas entre estas dos especies.

LA extracción de cesio viniendo de polucite se puede realizar por tres métodos principales: digestión ácida, digestión alcalina o reducción directa.

La digestión ácida es el método más utilizado y se realiza a alta temperatura, y es el bromhídrico, clorhídrico, sulfúrico o fluorhídrico. En este proceso se forma una solución que contiene cesio e impurezas, que se purifica por hidrólisis, obteniendo una sal de cesio de alta pureza.

En la digestión alcalina, el mineral contaminado se tuesta con una mezcla de sales de sodio o calcio. Al lavar el sólido resultante con agua o amoníaco diluido, se obtiene una solución de sales de cesio de mayor pureza.

En el método de reducción directa, el aislamiento del cesio se produce triturando y calentando los minerales que contienen cesio y rubidio, en presencia de sodio metálico a una temperatura de 650 °C. En este proceso se forma una aleación metálica que se somete a un proceso de separación conocido como destilación fraccionada. En la destilación se aumenta gradualmente la temperatura de la aleación y, debido a las diferentes temperaturas de ebullición de los metales, es posible separarlos de la mezcla y aislarlos individualmente.

El cesio en su forma metálica es altamente reactivo, por lo que es más comúnmente su comercialización y manipulación en forma de azida de cesio (CsN3), por lo que el cesio se puede recuperar simplemente calentando a aproximadamente 390 °C. La azida de cesio se prepara mediante la reacción entre una solución de sulfato de cesio y azida de bario.

Aplicaciones de cesio

Las aplicaciones del cesio son limitadas debido a su bajo punto de fusión y, por tanto, tiene usos muy específicos.

Uno de los principales usos del elemento cesio es en los relojes atómicos., que son relojes de alta precisión utilizados en sistemas de cronometraje. Este tipo de equipo utiliza la transición de electrones entre dos niveles diferentes y bien conocidos del estado fundamental del átomo de cesio para definir la unidad de tiempo de segundo. El uso de este tipo de transición para medir el tiempo se debe a su estabilidad, al hecho de que no cambia de átomo a átomo y no se desgasta con el tiempo.

Reloj atómico basado en las transiciones de átomos de cesio ubicado en un laboratorio en Alemania. [1]
Reloj atómico basado en las transiciones de átomos de cesio ubicado en un laboratorio en Alemania. [1]

Debido a las propiedades fotoemisivas, el cesio es utilizado en células fotoeléctricas y solares, dispositivos de imagen en televisores y equipos de visión nocturna. Este elemento todavía compone algunos tipos de vidrio en lentes especiales y fibra óptica.

En la industria química, el cesio se utiliza como catalizador. en reacciones orgánicas de hidrogenación y métodos de purificación Petróleo.

Actualmente, una de las aplicaciones más importantes de este elemento es en la composición de fluidos de perforación para las industrias del gas natural y del petróleo.

En combinación con el oxígeno, forma un compuesto utilizado para la eliminación de gases residuales en tubos de vacío.

Los iones de cesio, debido a su alta masa molecular, se utilizan en los sistemas de propulsión iónica de los motores de las naves espaciales.

El isótopo radiactivo cesio-137 encuentra aplicación en la medicina y la industria como emisor de radiación gamma.

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Precauciones con el cesio

El cesio es un elemento extremadamente reactivo en presencia de agua, por lo que se clasifica como peligroso, y su transporte y almacenamiento debe realizarse aislado de otros reactivos.

En contacto con el agua, el cesio da lugar al hidróxido de cesio. Este compuesto es un base muy fuerte capaz de atacar el cristal.

el cesio tiene algunos radioisótopos que son extremadamente peligrosos para la salud humanos y animales. O 137Cs es una causa de infertilidad, cáncer, la médula ósea y la piel y pueden causar la muerte.

Muestra de cesio-137 con indicación en el paquete de sustancia radiactiva
Muestra de cesio-137 con indicación en el paquete de sustancia radiactiva

Los iones de cesio, debido a su similitud química con el potasio, Puedes llamar los receptores de potasio en organismos vivos, inhibiendo el funcionamiento de la bomba sodio-potasio, mecanismo implicado en varias funciones biológicas.

El cesio-137 y el accidente de Goiânia

Cesio-137 (137Cs) es uno de los radioisótopos del elemento cesio, que tiene una vida media de unos 30 años. Como isótopo del cesio, la especie 137Cs tiene el mismo número de protones (Z = 55) y diferente número de neutrones. El valor “137” describe la suma de protones y neutrones (55 + 82 = 137).

O137Cs es una especie inestable y radiactiva. Esto significa que su núcleo emite radiación del tipo beta, transformándose en el elemento químico bario-137 (137Licenciado en Letras). Este proceso está representado por la reacción nuclear:

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

La radiación emitida por el 137El Cs es altamente nocivo para la salud humana, ya que está formado por partículas ionizantes y radiación electromagnéticaaquí, que penetran en los tejidos, dando lugar a una serie de complicaciones, entre ellas posibles alteraciones en la ADN.

el producto de desintegración radioactiva del 137Cs - el 137Ba- libera radiación de tipo gamma, que tiene un poder de penetración aún más profundo que la radiación beta.

El daño que causa la radiación se debe a su capacidad de desplazar electrones de los átomos, formando cationes (especies con positivo), que son altamente reactivos y capaces de promover cambios severos en las células de los tejidos e incluso en el ADN.

Sin embargo, cuando se maneja con cuidado, la radiación emitida por el 137Cs puede ser ventajoso y, por lo tanto, esta especie química se usa en terapias contra el cáncer, en algunas industrias, en la esterilización de alimentos, en el tratamiento de aguas residuales y en equipos quirúrgico.

sin embargo, el la falta de instrucción adecuada puede conducir a los accidentes ambientales graves, como el ocurrido en Goiânia en 1987. En esa ocasión, dos recicladores encontraron un equipo de radioterapia abandonado, que contenía una cápsula con cesio-137, en forma de sal de cloruro de cesio (CsCl).

Al revender el equipo metálico para un depósito de chatarra, la cápsula fue abierta por el dueño del lugar, quien encontró un polvo blanco que se tornaba azul brillante en la oscuridad. Por la belleza del material encontrado, lo distribuyó a la gente de la región. Luego de unos días, el sistema de salud de la ciudad identificó la atención de decenas de personas con síntomas de contaminación por el elemento radiactivo.

Foto de la fuente radiactiva involucrada en el accidente de 1987 en Goiânia.
Foto de la fuente radiactiva involucrada en el accidente de 1987 en Goiânia. Esta pieza metálica pertenecía a un equipo de radioterapia. [2]

En ese momento, cuatro personas murieron., y cientos más han tenido o tienen que vivir con los síntomas del envenenamiento por material radiactivo. Como el cloruro de cesio es soluble en agua e higroscópico, se esparce fácilmente por toda la región, contaminando suelos, agua, animales y alimentos.

En este episodio, cerca de siete toneladas de residuos atómicos fueron aislados en edificios específicos para contener la radiación y deben permanecer allí durante al menos 180 años, tiempo necesario para que disminuya la concentración de material radiactivo significativamente.

El cesio-137 también puede liberarse a la atmósfera mediante la activación de armas nucleares y plantas de energía nuclear. Una otra fuente de contaminación del ambiente por cesio-137 fue el evento ocurrido en Chernóbil, en 1986, ya que este elemento radiactivo se deriva de los mecanismos de desintegración radiactiva del uranio.

  • Video aula Cesio-137: el mayor accidente radiológico del mundo

historia del cesio

El elemento cesio era descubierto en 1860 por los científicos alemanes Robert Wilhelm Bunsen y Gustav Robert Kirchhoff a través del análisis espectroscópico de muestras de agua. El cesio fue el primer elemento químico descubierto por espectroscopia.

El resultado de estos análisis mostró dos líneas azules brillantes, acompañadas de otras líneas en otras longitudes de onda, asociadas a los colores rojo, verde y amarillo. Debido a las líneas azules identificadas en el espectro, el Los científicos utilizaron el término “cesio”, una palabra que significa “cielo azul”.

Créditos de imagen

[1] geogif / obturador

[2] Wikimedia Commons (reproducción)

Por Ana Luisa Lorenzen Lima
Profesor de química

¿Le gustaría hacer referencia a este texto en un trabajo escolar o académico? Vea:

LIMA, Ana Luisa Lorenzen. "Cesio (Cs)"; Escuela Brasil. Disponible: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/cesio-cs.htm. Consultado el 25 de agosto de 2022.

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