Cezij (Cs): svojstva, primjena, akcident

protection click fraud

O cezij je metalni element koji pripada skupini 1 TLjepota Perodičan. Ima srebrnast izgled, reaktivan je s vodom i ima brojne izotope. Neki od tih izotopa su radioaktivni i imaju poluživot u rasponu od godina do milijuna godina. Prirodni izvor cezija je mineral pollucit, koji se nalazi u velikim količinama u određenoj regiji Kanade.

O Najpoznatiji izotop cezija je cezij-137, koji je odgovoran za radioaktivnu nesreću koja se dogodila u Goianiji 1987. godine.

Unatoč tome što su otrovni za životinje i ljude, ako se njima pravilno rukuje, radioaktivni su izotopi cezija donose prednosti, mogu se koristiti u medicinskom području, u fizici, pa čak i u sterilizaciji mulja i namirnice.

Pročitajte također: Uran — radioaktivni element od velike važnosti za proizvodnju energije

Sažetak o ceziju

  • Cezij je rijedak metalni element koji pripada skupini 1 periodnog sustava elemenata.

  • Cezij ima točka spajanja relativno nizak, može prijeći iz krutog u tekuće na 28 °C.

  • Cezij je visoko reaktivan s vodom i lako oksidira kisik.

  • instagram story viewer
  • Cezij-133 je jedini stabilni izotop cezija, uz preostalih 39 radioaktivnih izotopa.

  • Glavni mineralni izvor cezija je pollucit, čiji su rudnici koncentrirani u Kanadi.

  • Glavna primjena cezija je u atomski satovi, koji su vrlo precizna oprema za mjerenje vremena.

  • Cezij također nalazi primjenu u uređajima za fotoemisiju, u pogonskim sustavima svemirskih letjelica u sastavu tekućina za bušenje naftnih bušotina te u medicinskoj opremi i terapijama ljekovito.

Svojstva cezija

  • Simbol: Cs.

  • Atomski broj: 55.

  • atomska masa: 132.905 u.

  • Elektronička konfiguracija: [Xe] 6s¹.

  • psihičko stanje: čvrsti (na 20 °C) i tekući (na 28 °C).

  • Točka spajanja: 28,5°C.

  • Vrelište: 671°C.

  • Gustoća: 1,93 g cm-3.

  • elektronegativnost: 0,79 (Paulingova elektronegativnost).

  • kemijske serije: reprezentativni elementi.

  • Mjesto u tablici Perotično: grupa 1, period 6, blok s.

  • izotopi: 133Cs (100%).

karakteristike cezija

Cezij je a metal rijetke pojave koji pripada skupini 1 periodnog sustava, poznatoj kao skupina alkalijskih metala. Cezij je srebrno-zlatnog izgleda, mekan je, rastegljiv metal i ima talište od približno 28 °C. Budući da je temperatura taljenja relativno niska, ovaj se element može naći u tekućem stanju, ovisno o temperaturi okoline.

Staklena ampula koja sadrži element cezij
Staklena ampula koja sadrži element cezij

Kao i drugi alkalni metali, cezij burno reagira s vodom i toliko je reaktivan da može reagirati čak i s ledom na temperaturama iznad -116 °C. U dodiru s atmosferskim zrakom cezij se lako oksidira. Zbog ove vrlo reaktivne prirode, njegov najčešći oblik manipulacije je u vezi s dušik, u obliku cezijevog azida (CsN). Cezij se skladišti u metalnom obliku uranjanjem u nepolarna otapala ili u prisutnosti inertnih plinova.

cezij ima 39 poznatih izotopa. Od njih samo cezij-133 (133Cs) je prirodno stabilan. Ostali jesu atomske mase koji se kreću od 112 do 151 u, a većina ih ima Pola zivota smanjena, u rasponu od djelića sekunde do čak nekoliko dana.

Neki radioaktivni izotopi cezija mogu se naći u prirodi, budući da su izvedeni iz nuklearna fizija drugih elemenata. Radioizotop cezij-135 (135Cs) ima dug poluživot na ljestvici od 2,3 milijuna godina. Vrijeme poluraspada cezija-137 (137Cs) star je oko 30 godina, a cezij-134 (134Cs) ima nešto više od dvije godine.

Na fizikalno-kemijska svojstva cezija slična su onima kalij To je od rubidij, ovaj posljednji element jedan je od kontaminanata ruda koje sadrže cezij.

U periodnom sustavu, cezij se nalazi na donjem lijevom kraju, kao kemijski element s najmanjom elektronegativnošću.

Spoj cezijev hidroksid (CsOH) je najjača poznata baza koja može napasti staklo. Drugi češći spojevi cezija su cezijev nitrat (CsNO3) i cezijev klorid (CsCl), oba se koriste industrijski za dobivanje drugih kemijskih proizvoda.

cezij smatra se rijetkim elementom, budući da zauzima 45. mjesto među najzastupljenijim elementima u zemljinoj kori, s procijenjenom količinom od 2,6 ppm. cezij je otrovan i radioaktivan metal.

Pročitajte također: Koji su kemijski elementi radioaktivni?

Gdje se nalazi cezij?

O Glavni mineral poznat kao izvor cezija je pollucit, hidratirani cezijev silikat i aluminij, čija je molekulska formula CsAlSi2O6. Pollucite sadrži između 5% i 32% cezijevog oksida. Lepidolit također može biti izvorna ruda za cezij, ovisno o mjestu vađenja.

Minerali zagađuju.
Minerali zagađuju.

regija od lAug Bernic, koji se nalazi u Manitobi, Kanada, jedan je od glavnih izvora cezija na planetu, koncentrirajući oko 82% svih postojećih polucita u svijetu, što je količina ekvivalentna 300 tisuća tona rude. Procjenjuje se da postojeći polucit u ovoj regiji ima sastav od približno 20% cezija.

Postoje i druge rezerve koje sadrže polucit Zambija i namibija, koji se nalazi na afričkom kontinentu. Minerali koji sadrže cezij već su zabilježeni u Afganistanu, Kini, Italiji, Tibetu i Čileu.

Ostale rude koje sadrže cezij su beril (Be3Al2(SiO3)6), s oko 9% cezija, avogadrit ((K, Cs) BF4), s različitim količinama cezija, te rodizit (hidratizirani aluminijev, berilijev, natrijev i cezijev borat različitog sastava), s maksimalnim sadržajem od 3% cezija. Ipak, jedini ekonomski isplativ mineral za ekstrakciju cezija je pollucit.

Dobivanje cezija

cezij je prisutan u nekim mineralima, kao što je polucit, koji se obično dobiva u nečistom obliku. Glavna kontaminacija cezijem dobivenim iz prirodnih izvora je zbog prisutnosti elementa rubidija, zbog kemijskih sličnosti između ove dvije vrste.

THE ekstrakcija cezija dolazak polucita može se izvesti pomoću tri glavne metode: kisela probava, alkalna probava ili izravna redukcija.

Kisela digestija je najčešće korištena metoda i izvodi se na visokoj temperaturi, a bromovodična, klorovodična, sumporna ili fluorovodična. U tom procesu nastaje otopina koja sadrži cezij i nečistoće, koja se pročišćava hidrolizom, čime se dobiva cezijeva sol visoke čistoće.

U alkalnoj probavi, mineral polucit se prži s mješavinom natrijevih ili kalcijevih soli. Ispiranjem dobivene krutine vodom ili razrijeđenim amonijakom dobiva se otopina cezijevih soli veće čistoće.

U metodi izravne redukcije, izolacija cezija odvija se drobljenjem i zagrijavanjem ruda koje sadrže cezij i rubidij, u prisutnosti metalnog natrija na temperaturi od 650 °C. U ovom procesu nastaje metalna legura koja se podvrgava postupku odvajanja poznatom kao frakcijska destilacija. U destilaciji se temperatura legure postupno povećava, a zbog različitih temperatura vrenja metala moguće ih je izdvojiti iz smjese i pojedinačno izolirati.

Cezij u svom metalnom obliku vrlo je reaktivan, pa je tako najčešće njegovu komercijalizaciju i manipulaciju u obliku cezijevog azida (CsN3), pri čemu se cezij može obnoviti jednostavnim zagrijavanjem na približno 390 °C. Cezijev azid se dobiva reakcijom između otopine cezijevog sulfata i barijevog azida.

Primjene cezija

Primjena cezija je ograničena zbog njegove niske točke taljenja i stoga ima vrlo specifične namjene.

Jedna od glavnih upotreba elementa cezija je u atomskim satovima.,koji su satovi visoke preciznosti koji se koriste u sustavima za mjerenje vremena. Ova vrsta opreme koristi prijelaz elektroni između dvije različite i dobro poznate razine osnovnog stanja atoma cezija kako bi se definirala vremenska jedinica sekunda. Korištenje ove vrste prijelaza za mjerenje vremena je zbog njegove stabilnosti, činjenice da se ne mijenja od atoma do atoma i ne troši se tijekom vremena.

Atomski sat temeljen na prijelazima atoma cezija koji se nalazi u laboratoriju u Njemačkoj. [1]
Atomski sat temeljen na prijelazima atoma cezija koji se nalazi u laboratoriju u Njemačkoj. [1]

Zbog fotoemisionih svojstava cezij je koristi se u fotoelektričnim i solarnim ćelijama, slikovni uređaji u televizorima i oprema za noćno gledanje. Ovaj element još uvijek čini neke vrste stakla u posebnim lećama i optičkim vlaknima.

U kemijskoj industriji cezij se koristi kao katalizator u organskim reakcijama hidrogeniranje i metode pročišćavanja Nafta.

Trenutno je jedna od najvažnijih primjena ovog elementa u sastavu tekućina za bušenje za industriju prirodnog plina i nafte.

U kombinaciji s kisikom stvara spoj koji se koristi za uklanjanje otpadnih plinova u vakuumskim cijevima.

Ioni cezija, zbog svoje velike molekularne mase, koriste se u ionskim pogonskim sustavima u motorima svemirskih letjelica.

Radioaktivni izotop cezij-137 nalazi primjenu u medicini i industriji kao emiter gama zračenje.

Pročitajte također:Kurij — sintetski element kojeg odlikuje veliki radioaktivni kapacitet

Mjere opreza s cezijem

Cezij je element izuzetno reaktivan u prisutnosti vode, stoga je klasificiran kao opasan, a njegov transport i skladištenje moraju se provoditi odvojeno od drugih reagensa.

U dodiru s vodom cezij stvara cezijev hidroksid. Ovaj spoj je a baza vrlo jaka sposobna napasti staklo.

cezij sadrži neke radioizotope koji su izuzetno opasni po zdravlje ljudski i životinjski. O 137Cs je uzrok neplodnosti, Rak, oštećenje koštane srži i kože i može dovesti do smrti.

Uzorak cezija-137 s oznakom na pakiranju radioaktivne tvari
Uzorak cezija-137 s oznakom na pakiranju radioaktivne tvari

Ioni cezija, zbog svoje kemijske sličnosti s kalijem, možeš nazvati The receptore za kalij u živim organizmima, inhibirajući rad natrij-kalijeve pumpe, mehanizma uključenog u nekoliko bioloških funkcija.

Cezij-137 i nesreća u Goianiji

Cezij-137 (137Cs) jedan je od radioizotopi elementa cezija, s vremenom poluraspada od oko 30 godina. Kao izotop cezija, vrste 137Cs ima isti broj protona (Z = 55), a različit broj neutrona. Vrijednost “137” opisuje zbroj protona i neutrona (55 + 82 = 137).

O137Cs je nestabilna i radioaktivna vrsta. To znači da njegova jezgra emitira zračenje tipa beta, pretvarajući se u kemijski element barij-137 (137Ba). Ovaj proces je predstavljen nuklearnom reakcijom:

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

Zračenje koje emitira 137Cs je vrlo štetan za ljudsko zdravlje jer nastaje ionizirajućim česticama i elektromagnetska radijacijaovdje, koji prodiru u tkiva, dovodeći do niza komplikacija, uključujući moguće promjene u DNK.

proizvod od radioaktivni raspad od 137Cs - the 137Ba ― oslobađa gama zračenje, koje ima još veću moć prodiranja od beta zračenja.

Šteta uzrokovana zračenjem je zbog njegove sposobnosti da istisne elektrone iz atoma, tvoreći katione (vrste s pozitivni), koji su vrlo reaktivni i sposobni potaknuti ozbiljne promjene u stanicama tkiva, pa čak iu DNK.

Međutim, ako se pažljivo rukuje, zračenje koje emitira 137Cs može biti koristan i stoga se ova kemijska vrsta koristi u terapijama raka, u nekim industrijama, u sterilizaciji hrane, u obradi otpadnih voda iu opremi kirurški.

Međutim nedostatak odgovarajućih uputa može dovesti do The ozbiljne ekološke nesreće, poput one koja se dogodila u Goianiji 1987. godine. Tom su prilikom dva radnika reciklaže pronašla napuštenu opremu za radioterapiju u kojoj se nalazila kapsula s cezijem-137, u obliku soli cezijevog klorida (CsCl).

Prilikom preprodaje metalne opreme za smetlište, kapsulu je otvorio vlasnik lokala, koji je pronašao bijeli prah koji je u mraku postao jarko plav. Zbog ljepote pronađenog materijala podijelio ga je ljudima u kraju. Nakon nekoliko dana, gradski zdravstveni sustav identificirao je skrb za desetke ljudi sa simptomima kontaminacije radioaktivnim elementom.

Fotografija radioaktivnog izvora uključenog u nesreću u Goianiji 1987.
Fotografija radioaktivnog izvora uključenog u nesreću u Goianiji 1987. Ovaj metalni dio pripadao je opremi za radioterapiju. [2]

Tada su poginule četiri osobe., a stotine drugih imalo je ili mora živjeti sa simptomima trovanja radioaktivnim materijalom. Kako je cezijev klorid topiv u vodi i higroskopan, lako se proširio cijelom regijom, zagađujući tlo, vodu, životinje i hranu.

U ovoj epizodi oko sedam tona atomski otpad bili su izolirani u posebnim zgradama radi zadržavanja zračenja i tamo moraju ostati najmanje 180 godina, vrijeme potrebno da se koncentracija radioaktivnog materijala smanji značajno.

Cezij-137 također se može ispustiti u atmosferu aktivacijom nuklearno oružje i nuklearne elektrane. Jedan drugi izvor kontaminacije okoliša cezijem-137 bio je događaj koji se dogodio u Černobil, 1986., budući da je ovaj radioaktivni element izveden iz mehanizama radioaktivnog raspada urana.

  • Video lekcije Cezij-137: najveća radiološka nesreća na svijetu

povijest cezija

Element cezija bio je otkriven 1860 njemački znanstvenici Robert Wilhelm Bunsen i Gustav Robert Kirchhoff spektroskopskom analizom uzoraka vode. Cezij je bio prvi kemijski element koji je otkriven spektroskopijom.

Rezultat ovih analiza pokazao je dvije svijetle plave linije, popraćene drugim linijama na drugim valnim duljinama, povezane s bojama crvenom, zelenom i žutom. Zbog plavih linija identificiranih u spektru, Znanstvenici su upotrijebili izraz "cezij", riječ koja znači "plavo nebo".

Zasluge za slike

[1] geogif / shutterstock

[2] Wikimedia Commons (reprodukcija)

Ana Luiza Lorenzen Lima
Profesor kemije

Teachs.ru

Znanstvenici upozoravaju: Najveća svjetska jezera nestaju

Više od polovice najvećih svjetskih jezera i brana doživjelo je značajno smanjenje količine vode ...

read more

Nakon pandemije, Japanci se ponovno UČE smiješiti

Japanci su primijetili da su zbog nošenja maski tijekom pandemije covida-19 izgubili sposobnost o...

read more

Rijetka bolest tjera mladića da unese 20 kg majcene mjesečno

Vjeruje se da diljem svijeta postoji više od 7500 različitih vrsta rijetkih bolesti. Unatoč tome ...

read more
instagram viewer