Cesium (Cs): properti, aplikasi, kecelakaan

HAI sesium adalah unsur logam yang termasuk golongan 1 dari TKecantikan Perosi. Ini memiliki penampilan keperakan, reaktif dengan air, dan memiliki sejumlah isotop. Beberapa dari isotop ini bersifat radioaktif dan memiliki waktu paruh mulai dari tahun hingga jutaan tahun. Sumber alami cesium adalah mineral pollucite, ditemukan dalam jumlah besar di wilayah tertentu di Kanada.

HAI Isotop cesium yang paling terkenal adalah sesium-137, yang bertanggung jawab atas kecelakaan radioaktif yang terjadi di Goiânia pada tahun 1987.

Meskipun beracun bagi hewan dan manusia, jika ditangani dengan benar, isotop cesium radioaktif membawa manfaat, dapat digunakan di bidang medis, dalam Fisika dan bahkan dalam sterilisasi lumpur dan makanan.

Baca juga: Uranium — elemen radioaktif yang sangat penting untuk pembangkit energi

Topik dalam artikel ini

• 1 - Ringkasan tentang cesium
• 2 - Sifat sesium
• 3 - Karakteristik cesium
• 4 - Di mana cesium ditemukan?
• 5 - Mendapatkan sesium
• 6 - Aplikasi cesium
• 7 - Tindakan pencegahan dengan cesium
• 8 - Cesium-137 dan kecelakaan di Goiânia
  • Pelajaran video Cesium-137: kecelakaan radiologi terbesar di dunia
• 9 - Sejarah cesium

Ringkasan tentang cesium

• Cesium adalah unsur logam langka, milik kelompok 1 dari Tabel Periodik.

• Cesium memiliki titik fusi relatif rendah, mampu berubah dari padat menjadi cair pada 28 °C.

• Cesium sangat reaktif dengan air dan mudah teroksidasi oleh oksigen.

• Cesium-133 adalah satu-satunya isotop cesium yang stabil, dengan 39 isotop radioaktif yang tersisa.

• Sumber mineral utama cesium adalah pollucite, yang tambang ekstraksinya terkonsentrasi di Kanada.

• Aplikasi utama cesium adalah dalam jam atom, yang merupakan peralatan pengukuran waktu presisi sangat tinggi.

• Cesium juga menemukan aplikasi dalam perangkat photoemission, dalam sistem propulsi pesawat ruang angkasa dalam komposisi cairan pengeboran sumur minyak dan peralatan medis dan terapi obat.

Sifat sesium

• Simbol: Cs.

• Nomor atom: 55.

• massa atom: 132.905 u.

• Konfigurasi elektronik: [Xe] 6s¹.

• keadaan fisik: padat (pada 20 °C) dan cair (pada 28 °C).

• Titik fusi: 28,5 °C.

• Titik didih: 671°C.

• Kepadatan: 1,93 g cm^-3.

• keelektronegatifan: 0,79 (Keelektronegatifan Pauling).

• seri kimia: elemen perwakilan.

• Lokasi di Tabel Perosi: kelompok 1, periode 6, blok s.

• isotop: ¹³³Cs (100%).

Jangan berhenti sekarang... Ada lagi setelah iklan ;)

ciri-ciri cesium

Cesium adalah logam kejadian langka milik kelompok 1 dari Tabel Periodik, yang dikenal sebagai kelompok logam alkali. Cesium memiliki penampilan keperakan-emas, merupakan logam lunak, ulet dan memiliki titik leleh sekitar 28 °C. Karena suhu lelehnya relatif rendah, unsur ini dapat ditemukan dalam keadaan cair, tergantung pada suhu lingkungan.

Ampul kaca yang mengandung unsur cesium

Seperti logam alkali lainnya, cesium bereaksi hebat dengan air dan sangat reaktif sehingga bahkan dapat bereaksi dengan es pada suhu di atas -116 °C. Dalam kontak dengan udara atmosfer, cesium mudah teroksidasi. Karena sifatnya yang sangat reaktif ini, bentuk manipulasi yang paling umum adalah terkait dengan nitrogendalam bentuk cesium azida (CsN). Cesium disimpan dalam bentuk logam dengan perendaman dalam pelarut nonpolar atau dengan adanya gas inert.

sesium memiliki 39 isotop yang diketahui. Dari jumlah tersebut, hanya cesium-133 (¹³³Cs) secara alami stabil. Yang lain punya massa atom yang membentang dari 112 hingga 151 u, dan kebanyakan dari mereka memiliki setengah hidup berkurang, mulai dari sepersekian detik hingga beberapa hari.

Beberapa isotop radioaktif cesium dapat ditemukan di alam, karena berasal dari fisi nuklir dari elemen lainnya. Radioisotop cesium-135 (¹³⁵Cs) memiliki waktu paruh yang panjang dalam skala 2,3 juta tahun. Waktu paruh sesium-137 (¹³⁷Cs) berumur sekitar 30 tahun dan cesium-134 (¹³⁴Cs) hanya lebih dari dua tahun.

Pada Sifat fisikokimia cesium mirip dengan kalium Ini berasal rubidium, elemen terakhir ini menjadi salah satu kontaminan bijih yang mengandung cesium.

Dalam Tabel Periodik, cesium terletak di ujung kiri bawah, menjadi unsur kimia dengan elektronegativitas terendah.

Senyawa cesium hidroksida (CsOH) adalah basa terkuat yang diketahui, mampu menyerang kaca. Senyawa cesium lain yang lebih umum adalah cesium nitrat (CsNO₃) dan sesium klorida (CsCl), keduanya digunakan secara industri untuk mendapatkan produk kimia lainnya.

sesium dianggap sebagai elemen langka, karena menempati posisi ke-45 di antara unsur-unsur yang paling melimpah di kerak bumi, dengan perkiraan jumlah 2,6 ppm. sesium adalah logam beracun dan radioaktif.

Baca juga: Unsur kimia manakah yang bersifat radioaktif?

Di mana cesium ditemukan?

HAI Mineral utama yang dikenal sebagai sumber cesium adalah pollucite, cesium silikat terhidrasi dan aluminium, yang rumus molekulnya adalah CsAlSi₂HAI₆. Pollucite mengandung antara 5% dan 32% cesium oksida. Lepidolite juga dapat menjadi sumber bijih cesium, tergantung pada lokasi ekstraksi.

Polusi mineral.

wilayah akuAug Bernic, terletak di Manitoba, Kanada, adalah salah satu sumber utama cesium di planet ini, berkonsentrasi sekitar 82% dari semua polutan yang ada di dunia, jumlah yang setara dengan 300 ribu ton bijih. Diperkirakan polutan yang ada di wilayah ini memiliki komposisi sekitar 20% dalam cesium.

Ada cadangan lain yang mengandung pollucite di Zambia dan namibia, terletak di benua Afrika. Mineral yang mengandung cesium telah tercatat di Afghanistan, Cina, Italia, Tibet dan Chili.

Bijih lain yang mengandung cesium adalah beryl (Be₃Al₂(SiO₃)₆), dengan sekitar 9% cesium, avogadrite ((K, Cs) BF₄), dengan jumlah cesium yang bervariasi, dan rhodizite (aluminium terhidrasi, berilium, natrium, dan cesium borat dengan komposisi bervariasi), mengandung kandungan maksimum 3% cesium. Meski begitu, satu-satunya mineral yang layak secara ekonomi untuk ekstraksi cesium adalah pollucite.

Mendapatkan sesium

cesium adalah hadir dalam beberapa mineral, seperti pollucite, yang biasanya diperoleh dalam bentuk tidak murni. Kontaminasi utama dalam cesium yang diperoleh dari sumber alami adalah karena adanya unsur rubidium, karena kesamaan kimia antara kedua spesies ini.

ITU ekstraksi cesium yang akan datang pollucite dapat dilakukan dengan tiga metode utama:: pencernaan asam, pencernaan basa atau reduksi langsung.

Pencernaan asam adalah metode yang paling banyak digunakan dan dilakukan pada suhu tinggi, dan hidrobromik, hidroklorida, sulfat atau hidrofluorik. Dalam proses ini, larutan yang mengandung cesium dan pengotor terbentuk, yang dimurnikan dengan hidrolisis, memperoleh garam cesium dengan kemurnian tinggi.

Dalam pencernaan basa, pollucite mineral dipanggang dengan campuran garam natrium atau kalsium. Dengan mencuci padatan yang dihasilkan dengan air atau amonia encer, larutan garam cesium dengan kemurnian lebih tinggi diperoleh.

Dalam metode reduksi langsung, isolasi cesium terjadi dengan menghancurkan dan memanaskan bijih yang mengandung cesium dan rubidium, dengan adanya logam natrium pada suhu 650 °C. Dalam proses ini, paduan logam terbentuk yang mengalami proses pemisahan yang dikenal sebagai: distilasi fraksional. Dalam distilasi, suhu paduan dinaikkan secara bertahap dan, karena perbedaan suhu didih logam, dimungkinkan untuk memisahkannya dari campuran dan mengisolasinya satu per satu.

Cesium dalam bentuk logamnya sangat reaktif, jadi paling umum komersialisasi dan manipulasi dalam bentuk cesium azida (CsN₃), dimana cesium dapat diperoleh kembali hanya dengan pemanasan sampai kira-kira 390 °C. Cesium azida dibuat dengan reaksi antara larutan cesium sulfat dan barium azida.

Aplikasi sesium

Aplikasi Cesium terbatas karena titik lelehnya yang rendah dan, oleh karena itu, memiliki kegunaan yang sangat spesifik.

Salah satu kegunaan utama dari elemen cesium adalah dalam jam atom., yang merupakan jam tangan presisi tinggi yang digunakan dalam sistem pengaturan waktu. Jenis peralatan ini menggunakan transisi elektron antara dua tingkat yang berbeda dan terkenal dari keadaan dasar atom cesium untuk menentukan satuan waktu detik. Penggunaan jenis transisi ini untuk mengukur waktu adalah karena stabilitasnya, fakta bahwa transisi ini tidak berubah dari atom ke atom dan tidak aus seiring waktu.

Jam atom berdasarkan transisi atom cesium yang terletak di laboratorium di Jerman. [1]

Karena sifat fotoemisif, cesium adalah digunakan dalam fotolistrik dan sel surya, perangkat pencitraan di televisi dan peralatan penglihatan malam. Elemen ini masih menyusun beberapa jenis kaca dalam lensa khusus dan serat optik.

Dalam industri kimia, cesium digunakan sebagai katalis dalam reaksi organik dari hidrogenasi dan metode pemurnian Minyak bumi.

Saat ini, salah satu aplikasi terpenting dari elemen ini adalah dalam komposisi cairan pengeboran untuk industri gas alam dan minyak.

Dalam kombinasi dengan oksigen, ia membentuk senyawa yang digunakan untuk menghilangkan gas limbah dalam tabung vakum.

Ion cesium, karena massa molekulnya yang tinggi, digunakan dalam sistem propulsi ionik di mesin pesawat ruang angkasa.

Isotop radioaktif cesium-137 menemukan aplikasi dalam kedokteran dan industri sebagai penghasil radiasi gamma.

Baca juga:Curium — elemen sintetis yang ditandai dengan kapasitas radioaktifnya yang besar

Tindakan pencegahan dengan cesium

Cesium adalah elemen sangat reaktif dengan adanya air, sehingga diklasifikasikan sebagai berbahaya, dan pengangkutan serta penyimpanannya harus dilakukan secara terpisah dari reagen lain.

Dalam kontak dengan air, cesium menimbulkan cesium hidroksida. Senyawa ini adalah basis sangat kuat mampu menyerang kaca.

sesium memiliki beberapa radioisotop yang sangat berbahaya bagi kesehatan manusia dan hewan. HAI ¹³⁷Cs adalah penyebab infertilitas, kanker, sumsum tulang dan kerusakan kulit dan dapat menyebabkan kematian.

Sampel cesium-137 dengan indikasi pada kemasan zat radioaktif

Ion cesium, karena kesamaan kimianya dengan kalium, kamu bisa menelepon Itu reseptor kalium pada organisme hidup, menghambat fungsi pompa natrium-kalium, suatu mekanisme yang terlibat dalam beberapa fungsi biologis.

Cesium-137 dan kecelakaan di Goiânia

Cesium-137 (¹³⁷Cs) adalah salah satu radioisotop dari elemen cesium, memiliki waktu paruh sekitar 30 tahun. Sebagai isotop cesium, spesies ¹³⁷Cs memiliki jumlah proton yang sama (Z = 55) dan jumlah neutron yang berbeda. Nilai “137” menggambarkan jumlah proton dan neutron (55 + 82 = 137).

HAI¹³⁷Cs adalah spesies yang tidak stabil dan radioaktif. Ini berarti bahwa intinya memancarkan radiasi jenis beta, berubah menjadi unsur kimia barium-137 (¹³⁷Ba). Proses ini diwakili oleh reaksi nuklir:

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

Radiasi yang dipancarkan oleh ¹³⁷Cs sangat berbahaya bagi kesehatan manusia, karena dibentuk oleh partikel pengion dan radiasi elektromagnetikdi sini, yang menembus jaringan, menyebabkan serangkaian komplikasi, termasuk kemungkinan perubahan dalam DNA.

produk dari peluruhan radioaktif dari ¹³⁷Cs - itu ¹³⁷Ba melepaskan radiasi tipe gamma, yang memiliki daya tembus lebih dalam daripada radiasi beta.

Kerusakan yang disebabkan oleh radiasi adalah karena kemampuannya untuk menggantikan elektron dari atom, membentuk kation (spesies dengan ). positif), yang sangat reaktif dan mampu mendorong perubahan parah pada sel jaringan dan bahkan di DNA.

Namun, bila ditangani dengan hati-hati, radiasi yang dipancarkan oleh ¹³⁷Cs dapat menguntungkan dan, oleh karena itu, spesies kimia ini digunakan dalam terapi kanker, dalam beberapa industri, dalam sterilisasi makanan, dalam pengolahan limbah dan peralatan bedah.

Namun, kurangnya instruksi yang tepat dapat menyebabkan Itu kecelakaan lingkungan yang serius, seperti yang terjadi di Goiânia pada tahun 1987. Pada kesempatan itu, dua pekerja daur ulang menemukan peralatan radioterapi terbengkalai, yang berisi kapsul dengan cesium-137, berupa garam cesium klorida (CsCl).

Ketika menjual kembali peralatan logam untuk tempat barang rongsokan, kapsul dibuka oleh pemilik tempat, yang menemukan bubuk putih yang berubah menjadi biru cerah dalam gelap. Karena keindahan bahan yang ditemukan, ia membagikannya kepada masyarakat di wilayah tersebut. Setelah beberapa hari, sistem kesehatan kota mengidentifikasi perawatan puluhan orang dengan gejala kontaminasi oleh unsur radioaktif.

Foto sumber radioaktif yang terlibat dalam kecelakaan 1987 di Goiânia. Bagian logam ini milik peralatan radioterapi. [2]

Saat itu, empat orang tewas., dan ratusan lainnya telah atau harus hidup dengan gejala keracunan bahan radioaktif. Karena cesium klorida larut dalam air dan higroskopis, ia dengan mudah menyebar ke seluruh wilayah, mencemari tanah, air, hewan, dan makanan.

Dalam episode ini, sekitar tujuh ton limbah atom diisolasi di gedung-gedung tertentu untuk menampung radiasi dan harus tetap berada di sana setidaknya selama 180 tahun, waktu yang dibutuhkan untuk mengurangi konsentrasi bahan radioaktif secara signifikan.

Cesium-137 juga dapat dilepaskan ke atmosfer melalui aktivasi senjata nuklir dan pembangkit listrik tenaga nuklir. Satu sumber lain pencemaran lingkungan oleh cesium-137 adalah peristiwa yang terjadi di Chernobyl, pada tahun 1986, karena unsur radioaktif ini berasal dari mekanisme peluruhan radioaktif uranium.

• Pelajaran video Cesium-137: kecelakaan radiologi terbesar di dunia

sejarah cesium

Unsur cesium adalah ditemukan pada tahun 1860 oleh ilmuwan Jerman Robert Wilhelm Bunsen dan Gustav Robert Kirchhoff melalui analisis spektroskopi sampel air. Cesium adalah unsur kimia pertama yang ditemukan dengan spektroskopi.

Hasil analisis tersebut menunjukkan dua garis biru terang, disertai garis lain pada panjang gelombang lain, berasosiasi dengan warna merah, hijau dan kuning. Karena garis biru diidentifikasi dalam spektrum, Para ilmuwan menggunakan istilah "cesium", sebuah kata yang berarti "langit biru".

Kredit gambar

[1] geogif / stok rana

[2] Wikimedia Commons (reproduksi)

Oleh Ana Luiza Lorenzen Lima
guru kimia

Apakah Anda ingin mereferensikan teks ini di sekolah atau karya akademis? Lihat:

LIMA, Ana Luiza Lorenzen. "Sesium (Cs)"; Sekolah Brasil. Tersedia di: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/cesio-cs.htm. Diakses pada 25 Agustus 2022.