O cesium on metallielementti, joka kuuluu ryhmään 1 TKaunotar Perodinen. Sillä on hopeanhohtoinen ulkonäkö, se reagoi veden kanssa ja siinä on useita isotooppeja. Jotkut näistä isotoopeista ovat radioaktiivisia ja niiden puoliintumisajat vaihtelevat vuosista miljooniin vuosiin. Cesiumin luonnollinen lähde on mineraalipollusiitti, jota löytyy suuria määriä tietyllä Kanadan alueella.
O Tunnetuin cesiumin isotooppi on cesium-137, joka oli vastuussa Goiâniassa vuonna 1987 tapahtuneesta radioaktiivisesta onnettomuudesta.
Huolimatta siitä, että se on myrkyllistä eläimille ja ihmisille, radioaktiivisia cesiumin isotooppeja oikein käsiteltäessä tuovat etuja, sillä niitä voidaan käyttää lääketieteen alueella, fysiikassa ja jopa lietteen steriloinnissa ja elintarvikkeet.
Lue myös: Uraani - radioaktiivinen alkuaine, jolla on suuri merkitys energiantuotannossa
Tämän artikkelin aiheet
- 1 - Yhteenveto cesiumista
- 2 - Cesiumin ominaisuudet
- 3 - cesiumin ominaisuudet
- 4 - Mistä cesiumia löytyy?
- 5 - Cesiumin saaminen
- 6 - Cesiumin sovellukset
- 7 - Varotoimet cesiumin kanssa
-
8 - Cesium-137 ja onnettomuus Goiâniassa
- Cesium-137-videotunti: maailman suurin säteilyonnettomuus
- 9 - Cesiumin historia
Yhteenveto cesiumista
Cesium on harvinainen metallialkuaine, joka kuuluu jaksollisen järjestelmän ryhmään 1.
Cesiumilla on fuusiopiste suhteellisen alhainen, ja se voi muuttua kiinteästä nestemäiseksi 28 °C: ssa.
Cesium on erittäin reaktiivinen veden kanssa ja hapettuu helposti happi.
Cesium-133 on cesiumin ainoa vakaa isotooppi, ja jäljellä on 39 radioaktiivista isotooppia.
Cesiumin tärkein mineraalilähde on pollusiitti, jonka louhintakaivokset ovat keskittyneet Kanadaan.
Cesiumin pääasiallinen käyttökohde on atomikellot, jotka ovat erittäin tarkkoja ajanmittauslaitteita.
Cesiumia voidaan käyttää myös fotoemission laitteissa, avaruusalusten propulsiojärjestelmissä öljynporausnesteiden koostumuksessa sekä lääketieteellisissä laitteissa ja hoidoissa lääkinnällinen.
Cesiumin ominaisuudet
Symboli: Cs.
Atominumero: 55.
atomimassa: 132.905 u.
Sähköinen konfigurointi: [Xe] 6s¹.
fyysinen tila: kiinteä (20 °C: ssa) ja nestemäinen (28 °C: ssa).
Fuusiopiste: 28,5 °C.
Kiehumispiste: 671 °C.
Tiheys: 1,93 g cm-3.
elektronegatiivisuus: 0,79 (Pauling-elektronegatiivisuus).
kemiallinen sarja: edustavia elementtejä.
Sijainti taulukossa Perodinen: ryhmä 1, jakso 6, lohko s.
isotoopit: 133Cs (100 %).
Älä nyt lopeta... Mainoksen jälkeen on muutakin ;)
cesiumin ominaisuudet
Cesium on a metalli- harvinaista esiintymistä kuuluvat jaksollisen järjestelmän ryhmään 1, joka tunnetaan alkalimetalliryhmänä. Cesium on hopeankeltaisen näköinen, pehmeä, sitkeä metalli ja sen sulamispiste on noin 28 °C. Koska sulamislämpötila on suhteellisen alhainen, tämä alkuaine voidaan löytää nestemäisessä tilassaan ympäristön lämpötilasta riippuen.
Kuten muutkin alkalimetallit, cesium reagoi kiivaasti veden kanssa ja on niin reaktiivinen, että se voi reagoida jopa jään kanssa yli -116 °C: n lämpötiloissa. Joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa cesium hapettuu helposti. Tästä erittäin reaktiivisesta luonteesta johtuen sen yleisin manipulointimuoto on yhteydessä typpeäcesiumatsidin (CsN) muodossa. Cesium varastoidaan metallimuodossa upottamalla ei-polaarisiin liuottimiin tai inerttien kaasujen läsnäollessa.
cesium sillä on 39 tunnettua isotooppia. Näistä vain cesium-133 (133Cs) on luonnollisesti stabiili. Muilla on atomimassat jotka ulottuvat 112-151 u, ja useimmat niistä ovat puolikas elämä pienentynyt, vaihtelevat sekunnin murto-osista jopa muutamaan päivään.
Joitakin cesiumin radioaktiivisia isotooppeja löytyy luonnosta, koska ne ovat peräisin ydinfissio muista elementeistä. Radioisotooppi cesium-135 (135Cs) puoliintumisaika on pitkä, 2,3 miljoonan vuoden mittakaavassa. Cesium-137:n puoliintumisaika137Cs) on noin 30 vuotta vanha ja cesium-134 (134Cs) on hieman yli kaksi vuotta.
klo cesiumin fysikaalis-kemialliset ominaisuudet ovat samanlaiset kuin cesiumin kaliumia Se on lähtöisin rubidiumTämä viimeinen alkuaine on yksi cesiumia sisältävien malmien saasteista.
Jaksollisessa taulukossa cesium sijaitsee vasemmassa alakulmassa, ja se on alhaisimman elektronegatiivisuuden omaava kemiallinen alkuaine.
Cesiumhydroksidiyhdiste (CsOH) on vahvin tunnettu emäs, joka pystyy hyökkäämään lasia vastaan. Muita yleisempiä cesiumyhdisteitä ovat cesiumnitraatti (CsNO3) ja cesiumkloridi (CsCl), joita molempia käytetään teollisesti muiden kemiallisten tuotteiden valmistukseen.
cesium pidetään harvinaisena elementtinä, koska se on 45. sijalla maankuoren runsaimmista alkuaineista arvioiden 2,6 ppm: n määrällä. cesium on myrkyllinen ja radioaktiivinen metalli.
Lue myös: Mitkä kemialliset alkuaineet ovat radioaktiivisia?
Mistä cesiumia löytyy?
O Päämineraali, joka tunnetaan cesiumin lähteenä, on pollusiitti, hydratoitu cesiumsilikaatti ja alumiini, jonka molekyylikaava on CsAlSi2O6. Pollucite sisältää 5-32 % cesiumoksidia. Lepidoliitti voi olla myös cesiumin lähdemalmi, riippuen louhintapaikasta.
alueen lAug Bernic, joka sijaitsee Manitobassa, Kanada, on yksi tärkeimmistä cesiumin lähteistä planeetalla, joka keskittyy noin 82 % kaikesta maailman epäpuhtaudesta, mikä vastaa 300 tuhatta tonnia malmia. On arvioitu, että tällä alueella olemassa oleva saaste sisältää noin 20 % cesiumia.
Siellä on muitakin saasteita sisältäviä varantoja Sambia ja namibia, joka sijaitsee Afrikan mantereella. Cesiumia sisältäviä mineraaleja on jo havaittu Afganistanissa, Kiinassa, Italiassa, Tiibetissä ja Chilessä.
Muita cesiumia sisältäviä malmeja ovat berylli (Be3Al2(SiO3)6), noin 9 % cesiumia, avogadriittia ((K, Cs) BF4), jossa on vaihtelevia määriä cesiumia, ja roditsiittia (hydratoitua alumiinia, berylliumia, natriumia ja cesiumboraattia, jonka koostumus vaihtelee), joka sisältää enintään 3 % cesiumia. Silti ainoa taloudellisesti kannattava mineraali cesiumin louhintaan on pollusiitti.
Cesiumin saaminen
cesium on joita esiintyy joissakin mineraaleissa, kuten pollusiitti, joka saadaan tavallisesti epäpuhtaassa muodossaan. Pääasiallinen luonnollisista lähteistä saadun cesiumin kontaminaatio johtuu elementin rubidium läsnäolosta, mikä johtuu näiden kahden lajin välisistä kemiallisista samankaltaisuuksista.
THE cesiumin uuttaminen tulossa pollusiitin poistaminen voidaan suorittaa kolmella päämenetelmällä: happosulatus, emäksinen digestio tai suora pelkistys.
Happohapotus on eniten käytetty menetelmä, ja se suoritetaan korkeassa lämpötilassa ja bromivety-, kloorivety-, rikkipitoinen tai fluorivety. Tässä prosessissa muodostuu cesiumia ja epäpuhtauksia sisältävä liuos, joka puhdistetaan hydrolyysillä, jolloin saadaan erittäin puhdasta cesiumsuolaa.
Alkalisessa digestiossa mineraalipollusiitti paahdetaan natrium- tai kalsiumsuolien seoksella. Pesemällä saatu kiinteä aine vedellä tai laimealla ammoniakilla saadaan puhtaampi cesiumsuolojen liuos.
Suorapelkistysmenetelmässä cesiumin eristäminen tapahtuu murskaamalla ja kuumentamalla cesiumia ja rubidiumia sisältävät malmit metallisen natriumin läsnä ollessa 650 °C: n lämpötilassa. Tässä prosessissa muodostuu metalliseos, jolle suoritetaan erotusprosessi, joka tunnetaan nimellä jakotislaus. Tislauksessa lejeeringin lämpötilaa nostetaan asteittain ja metallien eri kiehumislämpötilojen vuoksi ne on mahdollista erottaa seoksesta ja eristää yksitellen.
Cesium on metallimuodossaan erittäin reaktiivinen, joten se on sitä yleisimmin sen kaupallistaminen ja manipulointi cesiumatsidin muodossa (CsN3), jolloin cesium voidaan ottaa talteen yksinkertaisesti kuumentamalla noin 390 °C: seen. Cesiumatsidi valmistetaan cesiumsulfaattiliuoksen ja bariumatsidin välisellä reaktiolla.
Cesium-sovellukset
Cesiumin sovellukset ovat rajalliset sen alhaisen sulamispisteen vuoksi, ja siksi sillä on hyvin erityisiä käyttötarkoituksia.
Yksi cesiumin tärkeimmistä käyttötavoista on atomikelloissa., jotka ovat erittäin tarkkoja kelloja, joita käytetään ajastusjärjestelmissä. Tämän tyyppisissä laitteissa käytetään siirtymää elektroneja kahden erilaisen ja tunnetun cesiumatomin perustilan tason välillä määrittääksesi sekunnin aikayksikön. Tämän tyyppisen siirtymän käyttö ajan mittaamiseen johtuu sen stabiilisuudesta, siitä, että se ei muutu atomista atomiin eikä kulu ajan myötä.
![Atomikello, joka perustuu saksalaisessa laboratoriossa sijaitsevaan cesiumatomien siirtymiin. [1]](/f/b929677c7ce47f86150f2774f63c4f16.jpg)
Fotoemissiivisten ominaisuuksien vuoksi cesium on käytetään valosähköisissä ja aurinkokennoissa, kuvantamislaitteet televisioissa ja pimeänäkölaitteissa. Tämä elementti muodostaa edelleen joitakin lasityyppejä erityisissä linsseissä ja optisissa kuiduissa.
Kemianteollisuudessa cesiumia käytetään katalyyttinä orgaanisissa reaktioissa hydraus ja puhdistusmenetelmiä Maaöljy.
Tällä hetkellä yksi tämän elementin tärkeimmistä sovelluksista on maakaasu- ja öljyteollisuuden porausnesteiden koostumuksessa.
Yhdessä hapen kanssa se muodostaa yhdisteen, jota käytetään poistokaasujen poistamiseen tyhjiöputkissa.
Cesium-ioneja käytetään niiden suuren molekyylimassan vuoksi avaruusalusten moottoreiden ionisissa propulsiojärjestelmissä.
Radioaktiivista isotooppia cesium-137:ää käytetään lääketieteessä ja teollisuudessa säteilijänä gammasäteilyä.
Lue myös:Kurium on synteettinen alkuaine, jolle on ominaista suuri radioaktiivinen kapasiteetti
Varotoimet cesiumin kanssa
Cesium on alkuaine erittäin reaktiivinen veden läsnä ollessa, joten se on luokiteltu vaaralliseksi, ja sen kuljetus ja varastointi on suoritettava erillään muista reagensseista.
Veden kanssa kosketuksissa cesium muodostaa cesiumhydroksidia. Tämä yhdiste on a pohja erittäin vahva pystyy hyökkäämään lasia vastaan.
cesium sisältää joitakin terveydelle erittäin vaarallisia radioisotooppeja ihminen ja eläin. O 137Cs on hedelmättömyyden syy, syöpä, luuydin- ja ihovaurioita ja voi johtaa kuolemaan.
Cesium-ionit, koska ne ovat kemiallisesti samankaltaisia kaliumin kanssa, voit soittaa The kaliumreseptorit elävissä organismeissa, joka estää natrium-kaliumpumpun toimintaa, mekanismi, joka osallistuu useisiin biologisiin toimintoihin.
Cesium-137 ja onnettomuus Goiâniassa
Cesium-137 (137Cs) on yksi niistä radioisotoopit alkuaine cesium, jonka puoliintumisaika on noin 30 vuotta. Cesiumin isotooppina laji 137Cs: llä on sama määrä protoneja (Z = 55) ja eri määrä neutroneja. Arvo “137” kuvaa protonien ja neutronien summaa (55 + 82 = 137).
O137Cs on epästabiili ja radioaktiivinen laji. Tämä tarkoittaa, että sen ydin lähettää tyyppistä säteilyä beeta, muuttuu kemialliseksi alkuaineeksi barium-137 (137Ba). Tätä prosessia edustaa ydinreaktio:
\({_{55}^{137}}Cs⟶{_{-1}^{0}}β+{_{56}^{137}}Ba\)
Sen lähettämä säteily 137Cs on erittäin haitallista ihmisten terveydelle, koska sitä muodostuu ionisoivien hiukkasten ja elektromagneettinen säteilytässä, jotka tunkeutuvat kudoksiin ja johtavat moniin komplikaatioihin, mukaan lukien mahdolliset muutokset kudoksissa DNA.
tuotteen radioaktiivinen hajoaminen / 137Cs - 137Ba ― vapauttaa gamma-tyyppistä säteilyä, jolla on jopa beetasäteilyä syvempää tunkeutumiskykyä.
Säteilyn aiheuttama vahinko johtuu sen kyvystä syrjäyttää elektroneja atomeista muodostaen kationeja (lajeja, positiivisia), jotka ovat erittäin reaktiivisia ja pystyvät edistämään vakavia muutoksia kudossoluissa ja jopa kudossoluissa DNA.
Kuitenkin varovasti käsiteltäessä säteilyn lähettämä säteily 137Cs voi olla edullinen, ja siksi tätä kemiallista lajia käytetään syöpähoidoissa joillakin teollisuudenaloilla, elintarvikkeiden steriloinnissa, jäteveden käsittelyssä ja laitteissa kirurginen.
Kuitenkin asianmukaisten ohjeiden puute voi johtaa The vakavia ympäristöonnettomuuksia, kuten Goiâniassa sattunutta vuonna 1987. Tuolloin kaksi kierrätystyöntekijää löysivät hylätyn sädehoitolaitteen, joka sisälsi cesium-137-kapselin cesiumkloridisuolan (CsCl) muodossa.
Jälleenmyydessään metallilaitteita romukauppaan kapselin avasi paikan omistaja, joka löysi valkoisen jauheen, joka muuttui pimeässä kirkkaan siniseksi. Löydetyn materiaalin kauneuden vuoksi hän jakoi sen alueen asukkaille. Muutaman päivän kuluttua kaupungin terveysjärjestelmä tunnisti hoidon kymmenistä ihmisistä, joilla oli radioaktiivisen alkuaineen saastumisen oireita.
Tuolloin neljä ihmistä kuoli., ja sadat muut ovat kokeneet tai joutuvat elämään radioaktiivisten aineiden myrkytyksen oireiden kanssa. Koska cesiumkloridi on vesiliukoinen ja hygroskooppinen, se leviää helposti koko alueelle saastuttaen maaperää, vettä, eläimiä ja ruokaa.
Tässä jaksossa noin seitsemän tonnia atomijätteet eristettiin tiettyihin rakennuksiin säteilyn hillitsemiseksi, ja niiden on pysyttävä siellä vähintään 180 vuotta, radioaktiivisten aineiden pitoisuuden vähenemiseen tarvittava aika merkittävästi.
Cesium-137 voi myös vapautua ilmakehään aktivoimalla ydinaseet ja ydinvoimaloita. Yksi toinen cesium-137:n ympäristön saastumisen lähde oli tapahtuma, joka tapahtui vuonna Tšernobyl, vuonna 1986, koska tämä radioaktiivinen alkuaine on peräisin uraanin radioaktiivisista hajoamismekanismeista.
Video oppitunnit Cesium-137: maailman suurin säteilyonnettomuus
cesiumin historia
Cesium-alkuaine oli löydetty vuonna 1860 saksalaiset tutkijat Robert Wilhelm Bunsen ja Gustav Robert Kirchhoff vesinäytteiden spektroskooppisen analyysin avulla. Cesium oli ensimmäinen kemiallinen alkuaine, joka löydettiin spektroskopialla.
Näiden analyysien tulos osoitti kaksi kirkkaan sinistä viivaa, joita seurasi muita viivoja muilla aallonpituuksilla, jotka liittyvät punaiseen, vihreään ja keltaiseen väreihin. Spektrissä tunnistettujen sinisten viivojen vuoksi Tiedemiehet käyttivät termiä "cesium", sana, joka tarkoittaa "sinistä taivasta"..
Kuvatekstit
[1] geogif / shutterstock
[2] Wikimedia Commons (jäljentäminen)
Kirjailija: Ana Luiza Lorenzen Lima
Kemian opettaja
Haluatko viitata tähän tekstiin koulussa tai akateemisessa työssä? Katso:
LIMA, Ana Luiza Lorenzen. "Cesium (Cs)"; Brasilian koulu. Saatavilla: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/cesio-cs.htm. Käytetty 25.8.2022.