세슘(Cs): 속성, 응용, 사고

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영형 세슘 는 1족에 속하는 금속 원소이다. 아름다움 에로딕한. 그것은 은빛 외관을 가지고 있으며 물과 반응성이 있으며 많은 동위 원소를 가지고 있습니다. 이러한 동위 원소 중 일부는 방사성이며 반감기가 수년에서 수백만 년입니다. 세슘의 천연 공급원은 캐나다의 특정 지역에서 대량으로 발견되는 광물성 오염석입니다.

영형 가장 잘 알려진 세슘 동위원소는 세슘-137, 1987년 고이아니아에서 발생한 방사능 사고의 원인이 되었습니다.

동물과 사람에게 독성이 있음에도 불구하고 올바르게 취급하면 방사성 세슘 동위원소가 의료 분야, 물리학 및 슬러지 살균에도 사용할 수 있어 이점을 제공합니다. 식품.

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이 기사의 주제

  • 1 - 세슘에 대한 요약
  • 2 - 세슘 속성
  • 3 - 세슘의 특성
  • 4 - 세슘은 어디에서 발견됩니까?
  • 5 - 세슘 얻기
  • 6 - 세슘의 응용
  • 7 - 세슘 사용 시 주의사항
  • 8 - 세슘-137과 고이아니아 사고
    • 세슘-137 비디오 강의: 세계 최대 방사능 사고
  • 9 - 세슘의 역사

세슘에 대한 요약

  • 세슘은 주기율표 1족에 속하는 희귀 금속 원소입니다.

  • 세슘은 융합점 상대적으로 낮고 28 °C에서 고체에서 액체로 변할 수 있습니다.

  • 세슘은 물과 반응성이 높아 쉽게 산화된다. 산소.

  • 세슘-133은 세슘의 유일한 안정 동위 원소이며 나머지 39개의 방사성 동위 원소가 있습니다.

  • 세슘의 주요 광물 공급원은 캐나다에 집중된 채굴광인 폴루사이트(pollucite)입니다.

  • 세슘의 주요 용도는 다음과 같습니다. 원자 시계, 매우 고정밀 시간 측정 장비입니다.

  • 세슘은 또한 광 방출 장치, 우주선 추진 시스템에서 응용 프로그램을 찾습니다. 유정 드릴링 유체의 구성 및 의료 장비 및 요법 약용.

세슘 속성

  • 상징: 씨.

  • 원자 번호: 55.

  • 원자 질량: 132.905 u.

  • 전자 구성: [Xe] 6s¹.

  • 건강 상태: 고체(20°C에서) 및 액체(28°C에서).

  • 퓨전 포인트: 28.5°C

  • 비점: 671°C

  • 밀도: 1.93g cm-3.

  • 전기 음성도: 0.79(폴링 전기음성도).

  • 화학 시리즈: 대표적인 요소.

  • 테이블의 위치 에로딕: 그룹 1, 기간 6, 블록 s.

  • 동위원소: 133Cs(100%).

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세슘의 특성

세슘은 금속 드물게 발생하는 알칼리 금속족으로 알려진 주기율표 1족에 속한다. 세슘은 은빛 황금색 외관을 가지고 있으며 부드럽고 연성이 있는 금속이며 융점은 약 28°C입니다. 용융 온도가 상대적으로 낮기 때문에 이 원소는 주변 온도에 따라 액체 상태로 발견될 수 있습니다.

세슘 원소를 함유한 글라스 앰플
세슘 원소를 함유한 글라스 앰플

다른 알칼리 금속과 마찬가지로 세슘 물과 격렬하게 반응 반응성이 너무 커서 -116°C 이상의 온도에서 얼음과도 반응할 수 있습니다. 대기와 접촉하면 세슘이 쉽게 산화됩니다. 이러한 매우 반응적인 특성으로 인해 가장 일반적인 조작 형태는 질소, 세슘 아자이드(CsN)의 형태로. 세슘은 비극성 용매에 담그거나 불활성 가스가 있는 상태에서 금속 형태로 저장됩니다.

세슘 39개의 알려진 동위 원소가 있습니다. 이 중 세슘-133(133C) 자연적으로 안정하다. 다른 사람들은 원자 질량 112에서 151 u에 걸쳐 있으며 대부분은 반감기 몇 초에서 며칠에 이르기까지 감소합니다.

세슘의 일부 방사성 동위원소는 자연에서 찾을 수 있습니다. 핵분열 다른 요소의. 방사성 동위원소 세슘-135(135Cs)는 230만 년 규모의 긴 반감기를 가지고 있습니다. 세슘-137의 반감기(137Cs)는 약 30년, 세슘-134(134Cs) 2년이 조금 넘었습니다.

~에 세슘의 물리화학적 성질은 칼륨 그것은 ~로부터 루비듐, 이 마지막 원소는 세슘을 함유한 광석의 오염 물질 중 하나입니다.

주기율표에서 세슘은 왼쪽 하단에 위치하며 전기 음성도가 가장 낮은 화학 원소입니다.

화합물 수산화세슘(CsOH)은 알려진 가장 강한 염기로 유리를 공격할 수 있습니다. 다른 일반적인 세슘 화합물은 질산세슘(CsNO3) 및 염화세슘(CsCl), 둘 다 다른 화학 제품을 얻기 위해 산업적으로 사용됩니다.

세슘 희귀 요소로 간주됩니다, 지각에서 가장 풍부한 원소 중 45위를 차지하며 추정량은 2.6ppm입니다. 세슘 독성 및 방사성 금속입니다.

너무 읽기: 어떤 화학 원소가 방사성입니까?

세슘은 어디에서 발견됩니까?

영형 세슘의 원천으로 알려진 주요 광물은 폴루사이트(pollucite)입니다., 수화된 세슘 실리케이트 및 알류미늄, 분자식은 CsAlSi2영형6. 폴루사이트에는 5~32%의 산화세슘이 포함되어 있습니다. Lepidolite는 추출 위치에 따라 세슘의 원천 광석이 될 수도 있습니다.

광물 오염.
광물 오염.

지역 매니토바에 위치한 Aug Bernic, 캐나다, 지구상의 세슘의 주요 공급원 중 하나입니다., 전 세계에 존재하는 모든 오염물질의 약 82%를 농축하고 있으며, 이는 광석 30만 톤에 해당하는 양입니다. 이 지역에 존재하는 오염물질은 세슘이 약 20%의 조성을 갖고 있는 것으로 추정된다.

오염물질을 함유한 다른 매장량이 잠비아 그리고 나미비아, 아프리카 대륙에 위치. 세슘을 함유한 광물은 이미 아프가니스탄, 중국, 이탈리아, 티베트 및 칠레에서 기록되었습니다.

세슘을 포함하는 다른 광석은 베릴(Be32(SiO3)6), 약 9% 세슘, 아보가드라이트((K, Cs) BF4), 다양한 양의 세슘 및 로다이자이트(다양한 조성의 수화 알루미늄, 베릴륨, 나트륨 및 세슘 붕산염), 최대 3%의 세슘 함유. 그럼에도 불구하고 세슘 추출을 위해 경제적으로 실행 가능한 유일한 광물은 오염석입니다.

세슘 얻기

세슘은 일부 미네랄에 존재, 예를 들어 오염석은 일반적으로 불순한 형태로 얻어집니다. 천연 공급원에서 얻은 세슘의 주요 오염은 이 두 종 사이의 화학적 유사성으로 인한 루비듐 원소의 존재 때문입니다.

그만큼 세슘 추출 오는 오염 물질의 세 가지 주요 방법으로 수행할 수 있습니다: 산성 소화, 알칼리 소화 또는 직접 환원.

산 소화는 가장 많이 사용되는 방법으로 고온에서 수행되며 브롬화수소, 염산, 황의 또는 불화수소. 이 과정에서 세슘과 불순물을 포함하는 용액이 형성되고 가수분해에 의해 정제되어 고순도의 세슘염이 얻어진다.

알칼리성 소화에서 오염된 광물은 나트륨 또는 칼슘 염의 혼합물과 함께 로스팅됩니다. 생성된 고체를 물 또는 묽은 암모니아로 세척함으로써 더 높은 순도의 세슘 염 용액을 얻을 수 있습니다.

직접환원법에서 세슘의 분리는 세슘과 루비듐을 함유한 광석을 650°C의 온도에서 금속 나트륨의 존재하에 분쇄 및 가열함으로써 발생합니다. 이 과정에서 금속 합금이 형성되어 다음으로 알려진 분리 과정을 거칩니다. 분별 증류. 증류에서 합금의 온도는 점차 증가하고 금속의 비등 온도가 다르기 때문에 혼합물에서 금속을 분리하고 개별적으로 분리할 수 있습니다.

금속 형태의 세슘은 반응성이 높기 때문에 가장 일반적으로 세슘 아지드 형태의 상업화 및 조작 (CsN3), 세슘은 약 390 °C까지 가열함으로써 회수될 수 있습니다. 세슘 아지드는 세슘 설페이트와 바륨 아지드의 반응에 의해 제조됩니다.

세슘 응용

세슘은 낮은 융점으로 인해 응용 분야가 제한적이며 따라서 매우 구체적인 용도가 있습니다.

세슘 원소의 주요 용도 중 하나는 원자 시계에 있습니다., 타이밍 시스템에 사용되는 고정밀 시계입니다. 이 유형의 장비는 전환을 사용합니다. 전자 초의 시간 단위를 정의하기 위해 세슘 원자의 바닥 상태의 두 가지 서로 다른 잘 알려진 수준 사이. 시간을 측정하기 위해 이러한 유형의 전환을 사용하는 것은 안정성, 즉 원자에서 원자로 변경되지 않고 시간이 지남에 따라 마모되지 않는다는 사실 때문입니다.

독일의 한 실험실에 있는 세슘 원자의 전이를 기반으로 한 원자 시계. [1]
독일의 한 실험실에 있는 세슘 원자의 전이를 기반으로 한 원자 시계. [1]

광 방출 특성으로 인해 세슘은 광전 및 태양 전지에 사용, 텔레비전 및 야간 투시경 장비의 이미징 장치. 이 요소는 여전히 특수 렌즈 및 광섬유에서 일부 유형의 유리를 구성합니다.

화학 산업에서 세슘은 촉매로 사용됩니다. 유기 반응에서 수소화 및 정제 방법 석유.

현재 이 요소의 가장 중요한 응용 분야 중 하나는 천연 가스 및 석유 산업을 위한 시추 유체 구성입니다.

산소와 결합하여 진공관의 폐가스 제거에 사용되는 화합물을 형성합니다.

고분자량의 세슘 이온은 우주선 엔진의 이온 추진 시스템에 사용됩니다.

방사성 동위원소 세슘-137은 의약 및 산업 분야에서 감마선.

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세슘 사용시 주의사항

세슘은 원소이다 물이 있을 때 극도로 반응성, 그래서 위험한 것으로 분류되며, 다른 시약과 분리하여 운반 및 보관해야 합니다.

물과 접촉하면 세슘이 수산화세슘을 생성합니다. 이 화합물은 베이스 유리를 공격할 수 있는 매우 강한.

세슘 건강에 극도로 위험한 일부 방사성 동위원소가 있습니다. 인간과 동물. 영형 137Cs는 불임의 원인, , 골수 및 피부 손상 및 사망에 이를 수 있습니다.

방사성 물질 포장에 표시된 세슘-137 샘플
방사성 물질 포장에 표시된 세슘-137 샘플

세슘 이온은 칼륨과 화학적 유사성 때문에 전화해도됩니다 그만큼 살아있는 유기체의 칼륨 수용체, 여러 생물학적 기능과 관련된 메커니즘인 나트륨-칼륨 펌프의 기능을 억제합니다.

세슘-137과 고이아니아 사고

세슘-137(137Cs)는 다음 중 하나입니다. 방사성 동위원소 반감기가 약 30년인 세슘 원소. 세슘의 동위원소로서 종 137Cs는 동일한 수의 양성자(Z = 55)와 다른 수의 중성자를 가집니다. 값 "137"은 양성자와 중성자의 합을 나타냅니다(55 + 82 = 137).

영형137Cs는 불안정한 방사성 종입니다.. 이것은 코어가 다음 유형의 방사선을 방출한다는 것을 의미합니다. 베타, 화학 원소인 바륨-137(137바). 이 과정은 핵 반응으로 표현됩니다.

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

에 의해 방출되는 방사선 137Cs는 이온화 입자와 전자기 방사선여기, 조직을 관통하여 가능한 변경을 포함하여 일련의 합병증을 유발합니다. DNA.

의 제품 방사성 붕괴137CS - 137Ba ― 베타 방사선보다 더 깊은 침투력을 갖는 감마형 방사선을 방출합니다.

방사선으로 인한 손상은 원자에서 전자를 대체하여 양이온을 형성하는 능력 때문입니다. 양성), 반응성이 높고 조직 세포 및 심지어 조직의 심각한 변화를 촉진할 수 있습니다. DNA.

그러나 조심스럽게 취급할 때 방출되는 방사선은 137C는 유리할 수 있으므로 이 화학종은 암 치료에 사용됩니다. 일부 산업, 식품 살균, 하수 처리 및 장비 수술.

그러나, 그 적절한 교육의 부족으로 이어질 수 있습니다 그만큼 고이아니아에서 발생한 것과 같은 심각한 환경 사고 1987년. 그 때 두 명의 재활용 작업자가 염화세슘염(CsCl) 형태의 세슘-137 캡슐이 들어 있는 버려진 방사선 치료 장비를 발견했습니다.

폐차장용 금속 장비를 재판매할 때, 그 장소의 주인이 캡슐을 열었고 어둠 속에서 밝은 파란색으로 변하는 흰색 가루를 발견했습니다. 발견한 자료의 아름다움 때문에 그는 그것을 지역 사람들에게 나누어주었습니다. 며칠 후, 시의 보건 시스템은 방사성 요소에 의한 오염 증상이 있는 수십 명의 사람들을 돌보고 있음을 확인했습니다.

1987년 고이아니아 사고와 관련된 방사능원의 사진.
1987년 고이아니아 사고와 관련된 방사능원의 사진. 이 금속 부품은 방사선 치료 장비에 속했습니다. [2]

당시 4명이 사망했다., 그리고 수백 명이 방사성 물질 중독의 증상을 겪었거나 겪어야 했습니다. 염화세슘은 수용성이고 흡습성이기 때문에 지역 전체에 쉽게 퍼져 토양, 물, 동물 및 식품을 오염시킵니다.

이번 에피소드에서는 약 7톤의 원자 폐기물 방사선을 차단하기 위해 특정 건물에 격리되었으며 적어도 180년, 방사성 물질 농도 감소에 필요한 시간 상당히.

세슘-137은 또한 활성화를 통해 대기 중으로 방출될 수 있습니다. 핵무기 그리고 원자력 발전소. 하나 세슘-137에 의한 환경 오염의 또 다른 원인은 체르노빌, 1986년에 이 방사성 원소가 우라늄의 방사성 붕괴 메커니즘에서 파생되었기 때문입니다.

  • 비디오 수업 세슘-137: 세계 최대 방사능 사고

세슘의 역사

세슘 원소는 1860년에 발견 독일 과학자 Robert Wilhelm Bunsen과 Gustav Robert Kirchhoff가 물 샘플의 분광 분석을 통해 수행했습니다. 세슘은 분광학에 의해 발견된 최초의 화학 원소였습니다.

이러한 분석의 결과는 빨간색, 녹색 및 노란색 색상과 관련된 다른 파장의 다른 선과 함께 두 개의 밝은 파란색 선을 보여주었습니다. 스펙트럼에서 식별된 파란색 선으로 인해, 과학자들은 "푸른 하늘"을 의미하는 단어 "세슘"이라는 용어를 사용했습니다..

이미지 크레딧

[1] 지리 / 셔터스톡

[2] 위키미디어 공용 (생식)

아나 루이자 로렌젠 리마
화학 선생님

학교나 학업에서 이 텍스트를 참조하시겠습니까? 바라보다:

리마, 아나 루이자 로렌젠. "세슘(Cs)"; 브라질 학교. 가능: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/cesio-cs.htm. 2022년 8월 25일에 확인함.

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