O cézium az 1. csoportjába tartozó fémes elem TA szépség Perodikus. Ezüstös megjelenésű, vízzel reagál, és számos izotópja van. Ezen izotópok némelyike radioaktív, és felezési idejük évektől több millió évig terjed. A cézium természetes forrása az ásványi pollucit, amely Kanada egy bizonyos régiójában nagy mennyiségben található.
O A legismertebb cézium izotóp az cézium-137, amely az 1987-ben Goiâniában történt radioaktív balesetért volt felelős.
Annak ellenére, hogy megfelelő kezelés esetén mérgező az állatokra és az emberekre, radioaktív cézium izotópokat tartalmaz előnyökkel jár, felhasználható az orvosi területen, a fizikában, sőt még az iszap sterilizálásában is élelmiszerek.
Olvass te is: Az urán – az energiatermelés szempontjából nagy jelentőségű radioaktív elem
Összefoglaló a céziumról
A cézium egy ritka fémelem, amely a periódusos rendszer 1. csoportjába tartozik.
A céziumnak van fúziós pont viszonylag alacsony, 28 °C-on szilárdból folyékonyra tud változni.
A cézium nagyon reakcióképes vízzel és könnyen oxidálódik oxigén.
A cézium-133 a cézium egyetlen stabil izotópja, a fennmaradó 39 radioaktív izotóppal.
A cézium fő ásványi forrása a pollucit, amelynek kitermelő bányái Kanadában koncentrálódnak.
A cézium fő alkalmazása a atomórák, amelyek nagyon nagy pontosságú időmérő berendezések.
A céziumot fotoemissziós eszközökben, űrhajók meghajtórendszereiben is alkalmazzák olajkútfúró folyadékok összetételében és az orvosi berendezésekben és terápiákban gyógyászati.
A cézium tulajdonságai
Szimbólum: Cs.
Atomszám: 55.
atomtömeg: 132.905 u.
Elektronikus konfiguráció: [Xe] 6s¹.
fizikai állapot: szilárd (20 °C-on) és folyékony (28 °C-on).
Fúziós pont: 28,5 °C.
Forráspont: 671 °C.
Sűrűség: 1,93 g cm-3.
elektronegativitás: 0,79 (Pauling elektronegativitás).
kémiai sorozat: reprezentatív elemek.
Hely a táblázatban Perodikus: 1. csoport, 6. időszak, s blokk.
izotópok: 133Cs (100%).
a cézium jellemzői
A cézium a fém ritka előfordulású a periódusos rendszer 1. csoportjába tartozó, alkálifém-csoportként ismert. A cézium ezüstös-arany megjelenésű, puha, képlékeny fém, olvadáspontja körülbelül 28 °C. Mivel az olvadási hőmérséklet viszonylag alacsony, ez az elem a környezeti hőmérséklettől függően folyékony állapotban is megtalálható.
A többi alkálifémhez hasonlóan a cézium vízzel hevesen reagál és annyira reakcióképes, hogy még -116 °C feletti hőmérsékleten is reagál a jéggel. Légköri levegővel érintkezve a cézium könnyen oxidálódik. Ennek a nagyon reaktív természetnek köszönhetően a manipuláció leggyakoribb formája a nitrogéncézium-azid (CsN) formájában. A cézium fémes formában tárolódik nem poláris oldószerekbe merítéssel vagy inert gázok jelenlétében.
a cézium 39 ismert izotópja van. Ezek közül csak a cézium-133 (133Cs) természetesen stabil. A többieknek van atomtömegek amelyek 112-től 151 u-ig terjednek, és a legtöbbjük rendelkezik fél élet csökkent, a másodperc töredékétől akár néhány napig is.
A cézium néhány radioaktív izotópja megtalálható a természetben, mivel ezekből származnak nukleáris maghasadás egyéb elemekről. A cézium-135 radioizotóp (135Cs) felezési ideje 2,3 millió év. A cézium-137 felezési ideje137Cs) körülbelül 30 éves és cézium-134 (134Cs) alig több mint két éves.
Nál nél A cézium fizikai-kémiai tulajdonságai hasonlóak a céziuméhoz kálium Ból van rubídiumEz utóbbi elem a céziumot tartalmazó ércek egyik szennyezője.
A periódusos rendszerben a cézium a bal alsó végén található, ez a legalacsonyabb elektronegativitású kémiai elem.
A cézium-hidroxid (CsOH) vegyület a legerősebb ismert bázis, amely képes megtámadni az üveget. További gyakori céziumvegyületek a cézium-nitrát (CsNO3) és cézium-klorid (CsCl), mindkettőt iparilag használják más vegyi termékek előállítására.
a cézium ritka elemnek számít, mivel a 45. helyet foglalja el a földkéreg legelterjedtebb elemei között, becsült mennyisége 2,6 ppm. a cézium mérgező és radioaktív fém.
Olvasd el te is: Mely kémiai elemek radioaktívak?
Hol található a cézium?
O A céziumforrásként ismert fő ásvány a pollucit, egy hidratált cézium-szilikát és alumínium, melynek molekulaképlete CsAlSi2O6. A pollucit 5% és 32% közötti cézium-oxidot tartalmaz. A lepidolit a cézium forrása is lehet, a kitermelés helyétől függően.
a régió lAug Bernic, Manitoba városában található, Kanada, a bolygó egyik fő céziumforrása, amely a világ összes létező szennyezőanyagának körülbelül 82%-át koncentrálja, ami 300 ezer tonna ércnek felel meg. Becslések szerint az ebben a régióban meglévő szennyeződés körülbelül 20%-os céziumtartalmú.
Vannak más, pollucitot tartalmazó tartalékok is Zambia és namíbia, amely az afrikai kontinensen található. Afganisztánban, Kínában, Olaszországban, Tibetben és Chilében már regisztráltak céziumot tartalmazó ásványi anyagokat.
Egyéb céziumot tartalmazó ércek a berill (Be3Al2(SiO3)6), körülbelül 9% céziummal, avogadrittal ((K, Cs) BF4), változó mennyiségű céziummal és rodozittal (változatos összetételű hidratált alumínium, berillium, nátrium és cézium-borát), legfeljebb 3% céziumtartalommal. Ennek ellenére a cézium kitermelésének egyetlen gazdaságilag életképes ásványa a pollucit.
Cézium beszerzése
a cézium az egyes ásványokban jelen van, mint például a pollucit, amelyet általában tisztátalan formában nyernek. A természetes forrásokból nyert cézium fő szennyeződése a rubídium elem jelenlétének köszönhető, a két faj közötti kémiai hasonlóságok miatt.
AZ cézium extrakció eljövetel A pollucit három fő módszerrel hajtható végre: savas emésztés, lúgos emésztés vagy közvetlen redukció.
A savas emésztés a leggyakrabban használt módszer, amelyet magas hőmérsékleten, hidrogén-bromiddal, sósavval, kénes vagy hidrogén-fluoridos. Ebben a folyamatban céziumot és szennyeződéseket tartalmazó oldat keletkezik, amelyet hidrolízissel tisztítanak, így nagy tisztaságú céziumsót kapnak.
A lúgos emésztés során az ásványi pollucitot nátrium- vagy kalcium-sók keverékével pörkölik. A kapott szilárd anyagot vízzel vagy híg ammóniával mosva nagyobb tisztaságú céziumsó-oldatot kapunk.
A közvetlen redukciós módszerben a cézium izolálása a céziumot és rubídiumot tartalmazó ércek zúzásával és hevítésével történik fémes nátrium jelenlétében 650 °C-on. Ebben az eljárásban fémötvözet keletkezik, amelyet az úgynevezett elválasztási eljárásnak vetnek alá frakcionált desztilláció. A desztilláció során az ötvözet hőmérsékletét fokozatosan emelik, és a fémek eltérő forráspontjai miatt lehetőség nyílik a keverékből való elkülönítésre és egyenkénti elkülönítésre.
A cézium fémes formájában erősen reaktív, tehát az leggyakrabban cézium-azid formájában történő kereskedelmi forgalomba hozatala és manipulálása (CsN3), ahol a cézium kinyerhető egyszerűen körülbelül 390 °C-ra való melegítéssel. A cézium-azidot cézium-szulfát és bárium-azid oldatának reakciójával állítják elő.
Cézium alkalmazások
A cézium alkalmazása korlátozott az alacsony olvadáspontja miatt, ezért nagyon specifikus felhasználási területei vannak.
A cézium elem egyik fő felhasználási területe az atomórák., amelyek az időmérő rendszerekben használt nagy pontosságú órák. Az ilyen típusú berendezések az átmenetet használják elektronok a céziumatom alapállapotának két különböző és jól ismert szintje között a másodperc időegységének meghatározásához. Az ilyen típusú átmenet alkalmazása az idő mérésére a stabilitásának köszönhető, annak, hogy nem változik atomról atomra, és nem kopik el az idő múlásával.
![Céziumatomok átmenetein alapuló atomóra egy németországi laboratóriumban. [1]](/f/b929677c7ce47f86150f2774f63c4f16.jpg)
A fotoemissziós tulajdonságok miatt a cézium az fotoelektromos és napelemekben használják, képalkotó eszközök televíziókban és éjjellátó berendezésekben. Ez az elem még mindig bizonyos típusú üvegeket tartalmaz speciális lencsékben és optikai szálban.
A vegyiparban a céziumot katalizátorként használják szerves reakcióiban hidrogénezés és tisztítási módszerek Petróleum.
Jelenleg ennek az elemnek az egyik legfontosabb alkalmazása a földgáz- és olajipar fúrófolyadékainak összetételében van.
Oxigénnel kombinálva vegyületet képez, amelyet a füstgázok vákuumcsövekben történő eltávolítására használnak.
A cézium-ionokat nagy molekulatömegük miatt űrhajómotorok ionos meghajtórendszereiben használják.
A cézium-137 radioaktív izotóp az orvostudományban és az iparban kibocsátóként alkalmazható gamma-sugárzás.
Olvasd el te is:Kúrium – szintetikus elem, amelyet nagy radioaktív kapacitása jellemez
Óvintézkedések céziummal
A cézium egy elem víz jelenlétében rendkívül reakcióképes, ezért veszélyesnek minősül, szállítását és tárolását a többi reagenstől elkülönítve kell végezni.
Vízzel érintkezve a céziumból cézium-hidroxid képződik. Ez a vegyület a bázis nagyon erős képes megtámadni az üveget.
a cézium Vannak olyan radioizotópok, amelyek rendkívül veszélyesek az egészségre ember és állat. O 137A Cs a meddőség oka, rák, csontvelő- és bőrkárosodás, és halálhoz vezethet.
A cézium-ionok a káliumhoz való kémiai hasonlóságuk miatt, hívhatsz Az kálium receptorok az élő szervezetekben, gátolja a nátrium-kálium pumpa működését, amely mechanizmus számos biológiai funkcióban részt vesz.
Cesium-137 és a goiânia-i baleset
cézium-137 (137Cs) az egyik radioizotópok a cézium elem, amelynek felezési ideje körülbelül 30 év. A cézium izotópjaként a faj 137A Cs azonos számú protonnal (Z = 55) és eltérő számú neutronnal rendelkezik. A „137” érték a protonok és neutronok összegét írja le (55 + 82 = 137).
O137A Cs instabil és radioaktív faj. Ez azt jelenti, hogy magja ilyen típusú sugárzást bocsát ki béta, átalakulva bárium-137 kémiai elemmé (137Ba). Ezt a folyamatot a magreakció képviseli:
\({_{55}^{137}}Cs⟶{_{-1}^{0}}β+{_{56}^{137}}Ba\)
A kibocsátott sugárzás a 137A Cs rendkívül káros az emberi egészségre, mivel ionizáló részecskék és elektromágneses sugárzásitt, amelyek behatolnak a szövetekbe, ami egy sor szövődményhez vezet, beleértve az esetleges elváltozásokat a DNS.
terméke radioaktív bomlás nak,-nek 137Cs - a 137Ba ― gamma típusú sugárzást bocsát ki, amelynek még mélyebb behatoló ereje van, mint a béta sugárzásnak.
A sugárzás által okozott károsodás abból adódik, hogy képes elektronokat kiszorítani az atomokból, kationokat képezve (a pozitív), amelyek nagyon reaktívak és képesek súlyos változásokat előidézni a szöveti sejtekben, sőt a DNS.
Óvatos kezelés esetén azonban a kibocsátott sugárzás a 137A Cs előnyös lehet, ezért ezt a vegyületet a rákterápiákban használják egyes iparágakban, az élelmiszerek sterilizálásában, a szennyvízkezelésben és a berendezésekben sebészeti.
Azonban a a megfelelő oktatás hiánya vezethet Az súlyos környezeti balesetek, mint például a Goiâniában történt 1987-ben. Ekkor két újrahasznosító munkás egy elhagyott sugárterápiás berendezést talált, amelyben cézium-137-es kapszula cézium-klorid só (CsCl) formájában volt.
Egy roncstelep fémes berendezéseinek továbbértékesítésekor a kapszulát a hely tulajdonosa nyitotta ki, aki egy fehér port talált, ami a sötétben élénkkék lett. A talált anyag szépsége miatt kiosztotta a környék lakosságának. Néhány nap elteltével a város egészségügyi rendszere több tucat olyan ember ellátását azonosította, akiknél a radioaktív elem okozta szennyeződés tünetei jelentkeztek.
Ekkor négy ember halt meg., és több százan élték át vagy kell együtt élniük a radioaktív anyagmérgezés tüneteivel. Mivel a cézium-klorid vízben oldódik és higroszkópos, könnyen elterjed az egész régióban, szennyezve a talajt, a vizet, az állatokat és az élelmiszereket.
Ebben az epizódban körülbelül hét tonna atomi hulladék meghatározott épületekben elszigetelték a sugárzás visszaszorítása érdekében, és legalább egy ideig ott kell maradniuk 180 év, a radioaktív anyagok koncentrációjának csökkenéséhez szükséges idő szignifikánsan.
A cézium-137 aktiválása révén is kikerülhet a légkörbe nukleáris fegyverek és atomerőművek. Egy A környezet cézium-137-tel való szennyezésének másik forrása a ben bekövetkezett esemény volt Csernobil, 1986-ban, mivel ez a radioaktív elem az urán radioaktív bomlási mechanizmusaiból származik.
Videó leckék Cézium-137: a világ legnagyobb radiológiai balesete
cézium története
A cézium elem volt 1860-ban fedezték fel Robert Wilhelm Bunsen és Gustav Robert Kirchhoff német tudósok vízminták spektroszkópiai elemzésével. A cézium volt az első kémiai elem, amelyet spektroszkópiával fedeztek fel.
Ezen elemzések eredménye két élénkkék vonalat mutatott, amelyeket más hullámhosszú vonalak kísértek, amelyek a vörös, zöld és sárga színekhez kapcsolódnak. A spektrumban azonosított kék vonalak miatt a A tudósok a „cézium” kifejezést használták, ami „kék eget” jelent..
Kép kreditek
[1] geogif / shutterstock
[2] Wikimedia Commons (reprodukció)
Írta: Ana Luiza Lorenzen Lima
Kémia tanár