Cesio (Cs): proprietà, applicazioni, incidente

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o cesio è un elemento metallico appartenente al gruppo 1 del TLa bellezza Perodico. Ha un aspetto argenteo, è reattivo con l'acqua e presenta numerosi isotopi. Alcuni di questi isotopi sono radioattivi e hanno un'emivita che varia da anni a milioni di anni. La fonte naturale di cesio è il minerale pollucite, presente in grandi quantità in una certa regione del Canada.

o L'isotopo di cesio più noto è cesio-137, responsabile dell'incidente radioattivo verificatosi a Goiânia nel 1987.

Nonostante siano tossici per animali e persone, se maneggiati correttamente, gli isotopi radioattivi del cesio portare benefici, potendo essere utilizzato in ambito medico, in Fisica e anche nella sterilizzazione di fanghi e Alimenti.

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Argomenti in questo articolo

  • 1 - Riepilogo sul cesio
  • 2 - Proprietà del cesio
  • 3 - Caratteristiche del cesio
  • 4 - Dove si trova il cesio?
  • 5 - Ottenere il cesio
  • 6 - Applicazioni di cesio
  • 7 - Precauzioni con cesio
  • instagram story viewer
  • 8 - Cesium-137 e l'incidente di Goiânia
    • Videolezione Cesium-137: il più grande incidente radiologico del mondo
  • 9 - Storia del cesio

Riepilogo sul cesio

  • Il cesio è un elemento metallico raro, appartenente al gruppo 1 della Tavola Periodica.

  • Cesio ha punto di fusione relativamente basso, essendo in grado di passare da solido a liquido a 28 °C.

  • Il cesio è altamente reattivo con l'acqua e facilmente ossidato da ossigeno.

  • Il cesio-133 è l'unico isotopo stabile del cesio, con i restanti 39 isotopi radioattivi.

  • La principale fonte mineraria di cesio è la pollucite, le cui miniere di estrazione sono concentrate in Canada.

  • L'applicazione principale del cesio è in orologi atomici, che sono apparecchiature di misurazione del tempo di altissima precisione.

  • Il cesio trova applicazione anche nei dispositivi di fotoemissione, nei sistemi di propulsione di veicoli spaziali nella composizione dei fluidi di perforazione di pozzi petroliferi e nelle apparecchiature e terapie mediche medicinale.

Proprietà del cesio

  • Simbolo: Cs.

  • Numero atomico: 55.

  • massa atomica: 132.905 u.

  • Configurazione elettronica: [Xe] 6s¹.

  • stato fisico: solido (a 20 °C) e liquido (a 28 °C).

  • Punto di fusione: 28,5°C.

  • Punto di ebollizione: 671°C.

  • Densità: 1,93 g cm-3.

  • elettronegatività: 0,79 (elettronegatività di Pauling).

  • serie chimica: elementi rappresentativi.

  • Posizione nella tabella Perodico: gruppo 1, periodo 6, blocco s.

  • isotopi: 133C (100%).

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caratteristiche del cesio

Il cesio è un metallo di raro avvenimento appartenente al gruppo 1 della Tavola Periodica, noto come gruppo dei metalli alcalini. Il cesio ha un aspetto argenteo-dorato, è un metallo morbido e duttile e ha un punto di fusione di circa 28 °C. Poiché la temperatura di fusione è relativamente bassa, questo elemento può essere trovato allo stato liquido, a seconda della temperatura ambiente.

Fiala di vetro contenente l'elemento cesio
Fiala di vetro contenente l'elemento cesio

Come gli altri metalli alcalini, il cesio reagisce violentemente con l'acqua ed è così reattivo che può anche reagire con il ghiaccio a temperature superiori a -116 °C. A contatto con l'aria atmosferica, il cesio si ossida facilmente. A causa di questa natura molto reattiva, la sua forma più comune di manipolazione è in associazione con il azoto, sotto forma di cesio azide (CsN). Il cesio viene immagazzinato in forma metallica per immersione in solventi apolari o in presenza di gas inerti.

il cesio ha 39 isotopi conosciuti. Di questi, solo cesio-133 (133Cs) è naturalmente stabile. Gli altri hanno masse atomiche che vanno da 112 a 151 u, e la maggior parte di loro lo ha metà vita ridotto, che va da frazioni di secondo anche a pochi giorni.

Alcuni isotopi radioattivi del cesio possono essere trovati in natura, da cui derivano fissione nucleare di altri elementi. Il radioisotopo cesio-135 (135Cs) ha una lunga emivita della scala di 2,3 milioni di anni. L'emivita del cesio-137 (137Cs) ha circa 30 anni e cesio-134 (134Cs) è poco più di due anni.

In le proprietà fisico-chimiche del cesio sono simili a quelle di potassio Viene da rubidio, quest'ultimo elemento essendo uno dei contaminanti dei minerali contenenti cesio.

Nella tavola periodica, il cesio si trova all'estremità inferiore sinistra, essendo l'elemento chimico con l'elettronegatività più bassa.

Il composto idrossido di cesio (CsOH) è la base più forte conosciuta, essendo in grado di attaccare il vetro. Altri composti di cesio più comuni sono il nitrato di cesio (CsNO3) e cloruro di cesio (CsCl), entrambi usati industrialmente per ottenere altri prodotti chimici.

il cesio è considerato un elemento raro, in quanto occupa la 45a posizione tra gli elementi più abbondanti nella crosta terrestre, con una quantità stimata di 2,6 ppm. il cesio è un metallo tossico e radioattivo.

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Dove si trova il cesio?

o Il principale minerale noto come fonte di cesio è la pollucite, un silicato di cesio idratato e alluminio, la cui formula molecolare è CsAlSi2o6. La pollucite contiene tra il 5% e il 32% di ossido di cesio. La lepidolite può anche essere un minerale fonte di cesio, a seconda del sito di estrazione.

Inquinamento minerale.
Inquinamento minerale.

la regione di lAug Bernic, con sede a Manitoba, Canada, è una delle principali fonti di cesio del pianeta, concentrando circa l'82% di tutto l'inquinamento esistente nel mondo, una quantità equivalente a 300mila tonnellate di minerale. Si stima che l'inquinamento esistente in questa regione abbia una composizione di circa il 20% in cesio.

Ci sono altre riserve contenenti inquinamento nel Zambia e namibia, situata nel continente africano. Minerali contenenti cesio sono già stati registrati in Afghanistan, Cina, Italia, Tibet e Cile.

Altri minerali che contengono cesio sono il berillo (Be3Al2(SiO3)6), con circa il 9% di cesio, avogadrite ((K, Cs) BF4), con quantità variabili di cesio, e rodizite (alluminio idrato, berillio, sodio e cesio borato di varia composizione), contenenti un contenuto massimo del 3% di cesio. Anche così, l'unico minerale economicamente valido per l'estrazione del cesio è la pollucite.

Ottenere il cesio

il cesio è presente in alcuni minerali, come la pollucite, essendo normalmente ottenuta nella sua forma impura. La principale contaminazione del cesio ottenuto da fonti naturali è dovuta alla presenza dell'elemento rubidio, per le somiglianze chimiche tra queste due specie.

IL estrazione di cesio In arrivo di pollucite può essere eseguita con tre metodi principali: digestione acida, digestione alcalina o riduzione diretta.

La digestione acida è il metodo più utilizzato e viene eseguita ad alta temperatura, e bromidrico, cloridrico, solforico o fluoridrico. In questo processo si forma una soluzione contenente cesio e impurità, che viene purificata per idrolisi, ottenendo un sale di cesio di elevata purezza.

Nella digestione alcalina, la pollucite minerale viene tostata con una miscela di sali di sodio o di calcio. Lavando il solido risultante con acqua o ammoniaca diluita si ottiene una soluzione di sali di cesio di purezza superiore.

Nel metodo della riduzione diretta, l'isolamento del cesio avviene per frantumazione e riscaldamento dei minerali contenenti cesio e rubidio, in presenza di sodio metallico ad una temperatura di 650 °C. In questo processo si forma una lega metallica che viene sottoposta a un processo di separazione noto come distillazione frazionata. Nella distillazione la temperatura della lega viene gradualmente aumentata e, a causa delle diverse temperature di ebollizione dei metalli, è possibile separarli dalla miscela e isolarli singolarmente.

Il cesio nella sua forma metallica è altamente reattivo, quindi lo è più comunemente la sua commercializzazione e manipolazione sotto forma di cesio azide (CsN3), per cui il cesio può essere recuperato semplicemente riscaldandolo a circa 390 °C. Il cesio azide viene preparato dalla reazione tra una soluzione di cesio solfato e bario azide.

Applicazioni al cesio

Le applicazioni del cesio sono limitate a causa del suo basso punto di fusione e, quindi, ha usi molto specifici.

Uno degli usi principali dell'elemento cesio è negli orologi atomici.,che sono orologi di alta precisione utilizzati nei sistemi di cronometraggio. Questo tipo di apparecchiatura utilizza la transizione di elettroni tra due diversi e ben noti livelli dello stato fondamentale dell'atomo di cesio per definire l'unità di tempo del secondo. L'uso di questo tipo di transizione per misurare il tempo è dovuto alla sua stabilità, al fatto che non cambia da atomo ad atomo e non si consuma nel tempo.

Orologio atomico basato sulle transizioni di atomi di cesio situato in un laboratorio in Germania. [1]
Orologio atomico basato sulle transizioni di atomi di cesio situato in un laboratorio in Germania. [1]

A causa delle proprietà fotoemissive, il cesio lo è utilizzato nelle celle fotoelettriche e solari, dispositivi di imaging in televisori e apparecchiature per la visione notturna. Questo elemento compone ancora alcuni tipi di vetro in lenti speciali e fibra ottica.

Nell'industria chimica, il cesio è usato come catalizzatore nelle reazioni organiche di idrogenazione e metodi di purificazione Petrolio.

Attualmente, una delle applicazioni più importanti di questo elemento è nella composizione di fluidi di perforazione per l'industria del gas naturale e del petrolio.

In combinazione con l'ossigeno, forma un composto utilizzato per la rimozione dei gas di scarico nei tubi a vuoto.

Gli ioni cesio, a causa della loro elevata massa molecolare, sono utilizzati nei sistemi di propulsione ionica nei motori dei veicoli spaziali.

L'isotopo radioattivo cesio-137 trova applicazione in medicina e nell'industria come emettitore di radiazioni gamma.

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Precauzioni con cesio

Il cesio è un elemento estremamente reattivo in presenza di acqua, quindi è classificato come pericoloso e il suo trasporto e stoccaggio deve essere effettuato in isolamento dagli altri reagenti.

A contatto con l'acqua, il cesio dà origine a idrossido di cesio. Questo composto è un base molto forte in grado di aggredire il vetro.

il cesio ha alcuni radioisotopi estremamente pericolosi per la salute umano e animale. o 137Cs è una causa di infertilità, cancro, midollo osseo e danni alla pelle e può portare alla morte.

Campione di cesio-137 con indicazione sulla confezione di sostanza radioattiva
Campione di cesio-137 con indicazione sulla confezione di sostanza radioattiva

Gli ioni cesio, a causa della loro somiglianza chimica con il potassio, Puoi chiamare Il recettori del potassio negli organismi viventi, inibendo il funzionamento della pompa sodio-potassio, meccanismo coinvolto in diverse funzioni biologiche.

Cesium-137 e l'incidente di Goiânia

Cesio-137 (137Cs) è uno dei radioisotopi dell'elemento cesio, con un'emivita di circa 30 anni. Come isotopo del cesio, la specie 137Cs ha lo stesso numero di protoni (Z = 55) e diverso numero di neutroni. Il valore “137” descrive la somma di protoni e neutroni (55 + 82 = 137).

o137Cs è una specie instabile e radioattiva. Ciò significa che il suo nucleo emette radiazioni del tipo beta, trasformandosi nell'elemento chimico bario-137 (137Ba). Questo processo è rappresentato dalla reazione nucleare:

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

La radiazione emessa dal 137Cs è altamente dannoso per la salute umana, in quanto è formato da particelle ionizzanti e radiazioni elettromagnetichequi, che penetrano nei tessuti, portando a una serie di complicazioni, comprese possibili alterazioni del DNA.

il prodotto di decadimento radioattivo di 137Cs - il 137Ba ― rilascia radiazioni di tipo gamma, che hanno un potere di penetrazione ancora più profondo rispetto alle radiazioni beta.

Il danno causato dalle radiazioni è dovuto alla sua capacità di spostare gli elettroni dagli atomi, formando cationi (specie con positivi), che sono altamente reattivi e in grado di promuovere gravi modificazioni nelle cellule dei tessuti e persino nel DNA.

Tuttavia, se maneggiato con cura, la radiazione emessa dal 137Cs può essere vantaggioso e, quindi, questa specie chimica viene utilizzata nelle terapie del cancro, in alcune industrie, nella sterilizzazione degli alimenti, nel trattamento delle acque reflue e nelle attrezzature chirurgico.

in ogni caso, il la mancanza di un'istruzione adeguata può portare a Il gravi incidenti ambientali, come quello verificatosi a Goiânia nel 1987. In quell'occasione due addetti al riciclaggio hanno trovato un'apparecchiatura di radioterapia abbandonata, che conteneva una capsula con cesio-137, sotto forma di sale di cloruro di cesio (CsCl).

Quando ha rivenduto l'attrezzatura metallica per una discarica, la capsula è stata aperta dal proprietario del locale, che ha trovato una polvere bianca che diventava di un blu brillante al buio. Per la bellezza del materiale trovato, lo distribuì alla gente della regione. Dopo pochi giorni, il sistema sanitario cittadino ha individuato le cure di decine di persone con sintomi di contaminazione da parte dell'elemento radioattivo.

Foto della sorgente radioattiva coinvolta nell'incidente del 1987 a Goiânia.
Foto della sorgente radioattiva coinvolta nell'incidente del 1987 a Goiânia. Questa parte metallica apparteneva ad un'apparecchiatura per radioterapia. [2]

All'epoca morirono quattro persone.e altre centinaia hanno avuto o devono convivere con i sintomi dell'avvelenamento da materiale radioattivo. Poiché il cloruro di cesio è solubile in acqua e igroscopico, si diffonde facilmente in tutta la regione, contaminando il suolo, l'acqua, gli animali e il cibo.

In questo episodio, circa sette tonnellate di rifiuti atomici sono stati isolati in edifici specifici per contenere le radiazioni e devono rimanervi almeno per un periodo 180 anni, tempo necessario affinché la concentrazione di materiale radioattivo diminuisca in modo significativo.

Il cesio-137 può anche essere rilasciato nell'atmosfera attraverso l'attivazione di armi nucleari e centrali nucleari. Uno un'altra fonte di contaminazione dell'ambiente da cesio-137 è stato l'evento che si è verificato in Chernobyl, nel 1986, poiché questo elemento radioattivo è derivato dai meccanismi di decadimento radioattivo dell'uranio.

  • Videolezioni Cesio-137: il più grande incidente radiologico del mondo

storia del cesio

L'elemento di cesio era scoperto nel 1860 dagli scienziati tedeschi Robert Wilhelm Bunsen e Gustav Robert Kirchhoff attraverso l'analisi spettroscopica di campioni d'acqua. Il cesio è stato il primo elemento chimico ad essere scoperto mediante spettroscopia.

Il risultato di queste analisi ha mostrato due linee blu brillante, accompagnate da altre linee ad altre lunghezze d'onda, associate ai colori rosso, verde e giallo. A causa delle linee blu identificate nello spettro, il Gli scienziati hanno usato il termine "cesio", una parola che significa "cielo blu".

Crediti immagine

[1] geogif / persiane

[2] Wikimedia Commons (riproduzione)

Di Ana Luiza Lorenzen Lima
Insegnante di chimica

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LIMA, Ana Luiza Lorenzen. "Cesio (Cs)"; Scuola Brasile. Disponibile in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/cesio-cs.htm. Accesso il 25 agosto 2022.

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