Cezis (Cs): savybės, pritaikymas, avarija

O cezis yra metalinis elementas, priklausantis 1 grupei TGrožis Perodinis. Jis atrodo sidabriškai, reaguoja su vandeniu ir turi daug izotopų. Kai kurie iš šių izotopų yra radioaktyvūs ir jų pusinės eliminacijos laikas svyruoja nuo metų iki milijonų metų. Natūralus cezio šaltinis yra mineralinis pollucitas, kurio dideli kiekiai randami tam tikrame Kanados regione.

O Labiausiai žinomas cezio izotopas yra cezis-137, kuris buvo atsakingas už radioaktyvią avariją, įvykusią Gojanijoje 1987 m.

Nepaisant to, kad jie yra toksiški gyvūnams ir žmonėms, tinkamai naudojant, radioaktyvūs cezio izotopai atneša naudos, nes gali būti naudojamas medicinos srityje, fizikoje ir net dumblo sterilizavimui ir maisto produktai.

Taip pat skaitykite: Uranas yra radioaktyvus elementas, labai svarbus energijos gamybai

Šio straipsnio temos

• 1 – Santrauka apie cezį
• 2 – cezio savybės
• 3 – cezio savybės
• 4 – Kur randamas cezis?
• 5 – cezio gavimas
• 6 - Cezio panaudojimas
• 7 - Atsargumo priemonės su ceziu
• 8 – Cezis-137 ir avarija Gojanijoje
  • Cezis-137 vaizdo pamoka: didžiausia radiologinė avarija pasaulyje
• 9 – cezio istorija

Santrauka apie cezį

• Cezis yra retas metalinis elementas, priklausantis 1 periodinės lentelės grupei.

• Cezis turi susiliejimo taškas santykinai žemas, galintis 28 °C temperatūroje iš kieto virsti skystu.

• Cezis labai reaguoja su vandeniu ir lengvai oksiduojasi deguonies.

• Cezis-133 yra vienintelis stabilus cezio izotopas su likusiais 39 radioaktyviais izotopais.

• Pagrindinis mineralinis cezio šaltinis yra pollucitas, kurio gavybos kasyklos yra sutelktos Kanadoje.

• Pagrindinis cezio panaudojimas yra atominiai laikrodžiai, kurie yra labai didelio tikslumo laiko matavimo įranga.

• Cezis taip pat pritaikomas fotoemisijos įrenginiuose, erdvėlaivių varymo sistemose naftos gręžinių gręžimo skysčių sudėtyje ir medicinos įrangoje bei terapijose vaistinis.

Cezio savybės

• Simbolis: Cs.

• Atominis skaičius: 55.

• atominė masė: 132.905 u.

• Elektroninė konfigūracija: [Xe] 6s¹.

• fizinė būklė: kietas (esant 20 °C) ir skystas (esant 28 °C).

• Susiliejimo taškas: 28,5°C.

• Virimo taškas: 671°C.

• Tankis: 1,93 g cm^-3.

• elektronegatyvumas: 0,79 (Paulingo elektronegatyvumas).

• cheminė serija: reprezentaciniai elementai.

• Vieta lentelėje Perodinis: 1 grupė, 6 laikotarpis, s blokas.

• izotopų: ¹³³Cs (100 %).

Nesustok dabar... Po skelbimo dar daugiau ;)

cezio savybės

Cezis yra a metalo reto pasireiškimo priklausantys 1 periodinės lentelės grupei, vadinamai šarminių metalų grupe. Cezis yra sidabriškai auksinės spalvos, minkštas, kalus metalas, jo lydymosi temperatūra yra maždaug 28 °C. Kadangi lydymosi temperatūra yra palyginti žema, šį elementą galima rasti skysto pavidalo, priklausomai nuo aplinkos temperatūros.

Stiklinė ampulė, kurioje yra cezio elementas

Kaip ir kiti šarminiai metalai, cezis smarkiai reaguoja su vandeniu ir yra toks reaktyvus, kad gali reaguoti net su ledu esant aukštesnei nei -116 °C temperatūrai. Sąlytyje su atmosferos oru cezis lengvai oksiduojasi. Dėl šio labai reaktyvaus pobūdžio jo dažniausiai manipuliuojama kartu su azoto, cezio azido (CsN) pavidalu. Cezis saugomas metalo pavidalu, panardinus į nepolinius tirpiklius arba esant inertinėms dujoms.

cezis turi 39 žinomus izotopus. Iš jų tik cezis-133 (¹³³Cs) yra natūraliai stabilus. Kiti turi atominės masės kurie svyruoja nuo 112 iki 151 u, ir dauguma jų turi pusė gyvenimo sumažintas – nuo ​​sekundės dalių iki net kelių dienų.

Kai kurių radioaktyvių cezio izotopų galima rasti gamtoje, nes jie yra kilę iš branduolio dalijimasis kitų elementų. radioizotopas cezis-135 (¹³⁵Cs) pusinės eliminacijos laikas yra 2,3 milijono metų. Cezio-137 pusinės eliminacijos laikas¹³⁷Cs) yra apie 30 metų, o cezis-134 (¹³⁴Cs) yra šiek tiek daugiau nei dveji metai.

At cezio fizikinės ir cheminės savybės yra panašios į kalio Tai iš rubidis, šis paskutinis elementas yra vienas iš rūdų, kuriose yra cezio, teršalų.

Periodinėje lentelėje cezis yra apatiniame kairiajame gale ir yra mažiausio elektronegatyvumo cheminis elementas.

Junginys cezio hidroksidas (CsOH) yra stipriausia žinoma bazė, galinti atakuoti stiklą. Kiti labiau paplitę cezio junginiai yra cezio nitratas (CsNO₃) ir cezio chloridas (CsCl), abu naudojami pramonėje kitiems cheminiams produktams gauti.

cezis laikomas retu elementu, nes užima 45 vietą tarp gausiausių elementų žemės plutoje, o jo kiekis yra 2,6 ppm. cezis yra toksiškas ir radioaktyvus metalas.

Taip pat skaitykite: Kurie cheminiai elementai yra radioaktyvūs?

Kur randamas cezis?

O Pagrindinis mineralas, žinomas kaip cezio šaltinis, yra pollucitas, hidratuotas cezio silikatas ir aliuminio, kurio molekulinė formulė yra CsAlSi₂O₆. Pollucite yra nuo 5% iki 32% cezio oksido. Lepidolitas taip pat gali būti cezio rūdos šaltinis, priklausomai nuo gavybos vietos.

Mineraliniai teršalai.

regionas lAug Bernic, įsikūręs Manitoboje, Kanada, yra vienas iš pagrindinių cezio šaltinių planetoje, kuriame koncentruojasi apie 82% viso pasaulyje esančio teršalo, o tai atitinka 300 tūkst. tonų rūdos. Apskaičiuota, kad šiame regione esančio pollucito sudėtyje yra apie 20 % cezio.

Yra ir kitų rezervų, kuriuose yra pollucito Zambija ir Namibija, esantis Afrikos žemyne. Mineralai, kurių sudėtyje yra cezio, jau buvo užregistruoti Afganistane, Kinijoje, Italijoje, Tibete ir Čilėje.

Kitos rūdos, kuriose yra cezio, yra berilis (Be₃Al₂(SiO₃)₆), su maždaug 9% cezio, avogadrito ((K, Cs) BF₄), su įvairiais cezio kiekiais ir rodozitu (įvairios sudėties hidratuotu aliuminiu, beriliu, natriu ir cezio boratu), kuriame cezio kiekis ne didesnis kaip 3 %. Nepaisant to, vienintelis ekonomiškai perspektyvus mineralas ceziui išgauti yra pollucitas.

Cezio gavimas

cezis yra yra kai kuriuose mineraluose, pavyzdžiui, pollucitas, paprastai gaunamas nešvariu pavidalu. Pagrindinis užterštumas ceziu, gaunamu iš natūralių šaltinių, yra dėl elemento rubidžio buvimo, dėl cheminių šių dviejų rūšių panašumų.

THE cezio ekstrahavimas ateina pollucitas gali būti atliekamas trimis pagrindiniais metodais: rūgštinis virškinimas, šarminis virškinimas arba tiesioginis redukavimas.

Rūgštinis skaidymas yra dažniausiai naudojamas metodas, jis atliekamas aukštoje temperatūroje ir vandenilio bromo, druskos, sieros arba vandenilio fluorido. Šiame procese susidaro cezio ir priemaišų turintis tirpalas, kuris išvalomas hidrolizės būdu, gaunant didelio grynumo cezio druską.

Šarminio virškinimo metu mineralinis pollucitas skrudinamas natrio arba kalcio druskų mišiniu. Gautą kietą medžiagą plaunant vandeniu arba atskiestu amoniaku, gaunamas didesnio grynumo cezio druskų tirpalas.

Taikant tiesioginio redukcijos metodą, cezis išskiriamas susmulkinant ir kaitinant rūdas, kuriose yra cezio ir rubidžio, esant metaliniam natriui 650 °C temperatūroje. Šiame procese susidaro metalo lydinys, kuriam taikomas atskyrimo procesas, žinomas kaip frakcinis distiliavimas. Distiliuojant lydinio temperatūra palaipsniui didinama ir dėl skirtingų metalų virimo temperatūrų juos galima atskirti iš mišinio ir atskirti atskirai.

Cezis savo metalo pavidalu yra labai reaktyvus, todėl jis yra dažniausiai jo komercializavimas ir manipuliavimas cezio azido pavidalu (CsN₃), kai cezis gali būti atgaunamas tiesiog kaitinant iki maždaug 390 °C. Cezio azidas gaunamas reaguojant tarp cezio sulfato tirpalo ir bario azido.

Cezio aplikacijos

Cezio panaudojimas yra ribotas dėl žemos lydymosi temperatūros, todėl jis yra labai specifinis.

Vienas iš pagrindinių elemento cezio panaudojimo būdų yra atominiuose laikrodžiuose., kurie yra didelio tikslumo laikrodžiai, naudojami laiko matavimo sistemose. Šio tipo įranga naudoja perėjimą elektronų tarp dviejų skirtingų ir gerai žinomų cezio atomo pagrindinės būsenos lygių, kad būtų apibrėžtas sekundės laiko vienetas. Šio tipo perėjimo laikas matuoti naudojamas dėl jo stabilumo, dėl to, kad jis nesikeičia iš atomo į atomą ir laikui bėgant nesusidėvi.

Atominis laikrodis, pagrįstas cezio atomų perėjimais, esantis laboratorijoje Vokietijoje. [1]

Dėl fotoemisinių savybių cezis yra naudojamas fotoelektriniuose ir saulės elementuose, vaizdo gavimo įrenginiai televizoriuose ir naktinio matymo įranga. Šis elementas vis dar sudaro kai kuriuos stiklo tipus specialiuose lęšiuose ir optiniame pluošte.

Chemijos pramonėje cezis naudojamas kaip katalizatorius organinėse reakcijose hidrinimas ir valymo metodai Naftos.

Šiuo metu vienas iš svarbiausių šio elemento panaudojimo būdų yra gręžimo skysčių, skirtų gamtinių dujų ir naftos pramonei, sudėtis.

Kartu su deguonimi jis sudaro junginį, naudojamą išmetamosioms dujoms vakuuminiuose vamzdeliuose pašalinti.

Cezio jonai dėl didelės molekulinės masės naudojami erdvėlaivių variklių joninėse varymo sistemose.

Radioaktyvusis izotopas cezis-137 yra naudojamas medicinoje ir pramonėje kaip spinduliuotės šaltinis gama spinduliuotė.

Taip pat skaitykite:Kuris – sintetinis elementas, pasižymintis dideliu radioaktyviuoju pajėgumu

Atsargumo priemonės su ceziu

Cezis yra elementas ypač reaktyvus esant vandeniui, todėl jis priskiriamas pavojingiems, o jo gabenimas ir sandėliavimas turi būti atliekamas atskirai nuo kitų reagentų.

Susilietus su vandeniu, cezis sukelia cezio hidroksidą. Šis junginys yra a bazė labai stiprus, galintis pulti stiklą.

cezis turi kai kurių sveikatai itin pavojingų radioizotopų žmogus ir gyvūnas. O ¹³⁷Cs yra nevaisingumo priežastis, vėžys, kaulų čiulpų ir odos pažeidimai ir gali baigtis mirtimi.

Cezio-137 mėginys su nuoroda ant pakuotės radioaktyviosios medžiagos

Cezio jonai dėl jų cheminio panašumo į kalį, tu gali paskambinti The kalio receptoriai gyvuose organizmuose, slopina natrio ir kalio pompos, mechanizmo, dalyvaujančio keliose biologinėse funkcijose, veikimą.

Cezis-137 ir avarija Gojanijoje

Cezis-137 (¹³⁷Cs) yra vienas iš radioizotopai elemento cezis, kurio pusinės eliminacijos laikas yra apie 30 metų. Kaip cezio izotopas, rūšis ¹³⁷Cs turi vienodą protonų skaičių (Z = 55) ir skirtingą neutronų skaičių. Reikšmė „137“ apibūdina protonų ir neutronų sumą (55 + 82 = 137).

O¹³⁷Cs yra nestabili ir radioaktyvi rūšis. Tai reiškia, kad jo šerdis skleidžia tokio tipo spinduliuotę beta versija, virsta cheminiu elementu bariu-137 (¹³⁷Ba). Šį procesą vaizduoja branduolinė reakcija:

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

Spinduliuotė, kurią skleidžia ¹³⁷Cs yra labai kenksmingas žmonių sveikatai, nes susidaro jonizuojantis dalelėms ir elektromagnetinė radiacijačia, kurios prasiskverbia į audinius ir sukelia daugybę komplikacijų, įskaitant galimus pokyčius DNR.

produktas radioaktyvusis skilimas apie ¹³⁷Cs – ¹³⁷Ba – išskiria gama tipo spinduliuotę, kuri turi net gilesnę prasiskverbimo galią nei beta spinduliuotė.

Radiacijos daroma žala atsiranda dėl jos gebėjimo išstumti elektronus iš atomų, sudaryti katijonus (rūšis su teigiami), kurie yra labai reaktyvūs ir gali sukelti didelius audinių ląstelių ir net jų pokyčius DNR.

Tačiau, kai elgiamasi atsargiai, spinduliuotė, kurią skleidžia ¹³⁷Cs gali būti naudingas, todėl ši cheminė rūšis naudojama vėžio terapijoje kai kuriose pramonės šakose, maisto sterilizavimo, nuotekų valymo ir įrangos srityse chirurginis.

Tačiau, tinkamo mokymo trūkumas gali sukelti The rimtų aplinkos nelaimingų atsitikimų, tokių kaip Gojania 1987 metais. Ta proga du perdirbimo darbuotojai rado apleistą radioterapijos įrangą, kurioje buvo kapsulė su ceziu-137, cezio chlorido druskos (CsCl) pavidalu.

Perparduodant metalinę įrangą, skirtą šiukšlynui, kapsulę atidarė tos vietos savininkas, kuris rado baltų miltelių, kurie tamsoje nusidažė ryškiai mėlyna spalva. Dėl rastos medžiagos grožio jis išplatino ją krašto žmonėms. Po kelių dienų miesto sveikatos sistema nustatė dešimčių žmonių, turinčių užteršimo radioaktyviuoju elementu simptomus, priežiūrą.

Radioaktyvaus šaltinio, dalyvavusio 1987 m. avarijoje Gojanijoje, nuotrauka. Ši metalinė dalis priklausė radioterapijos įrangai. [2]

Tuo metu žuvo keturi žmonės., o dar šimtai turėjo arba turi gyventi su apsinuodijimo radioaktyviosiomis medžiagomis simptomais. Kadangi cezio chloridas yra vandenyje tirpus ir higroskopiškas, jis lengvai plinta visame regione, užteršdamas dirvožemį, vandenį, gyvūnus ir maistą.

Šiame epizode apie septynias tonas atominės atliekos buvo izoliuoti tam tikruose pastatuose, kad sulaikytų spinduliuotę, ir turi likti ten bent jau 180 metų, laikas, reikalingas radioaktyviųjų medžiagų koncentracijai sumažėti gerokai.

Cezis-137 taip pat gali būti išleistas į atmosferą aktyvuojant atominiai ginklai ir atominės elektrinės. Vienas Kitas aplinkos užteršimo ceziu-137 šaltinis buvo įvykis, įvykęs m Černobylis, 1986 m., nes šis radioaktyvus elementas yra gautas iš urano radioaktyvaus skilimo mechanizmų.

• Video pamokos Cezis-137: didžiausia radiologinė avarija pasaulyje

cezio istorija

Cezio elementas buvo atrasta 1860 m Vokiečių mokslininkai Robertas Wilhelmas Bunsenas ir Gustavas Robertas Kirchhoffas atliko vandens mėginių spektroskopinę analizę. Cezis buvo pirmasis cheminis elementas, atrastas spektroskopijos būdu.

Šių analizių rezultatai parodė dvi ryškiai mėlynas linijas, kartu su kitomis linijomis kitais bangos ilgiais, susijusiomis su raudona, žalia ir geltona spalvomis. Dėl spektre nustatytų mėlynų linijų, Mokslininkai vartojo terminą „cezis“, kuris reiškia „mėlynas dangus“..

Vaizdo kreditai

[1] geogif / shutterstock

[2] Wikimedia Commons (reprodukcija)

Ana Luiza Lorenzen Lima
Chemijos mokytojas

Ar norėtumėte remtis šiuo tekstu mokykloje ar akademiniame darbe? Žiūrėk:

LIMA, Ana Luiza Lorenzen. "Cezis (Cs)"; Brazilijos mokykla. Galima įsigyti: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/cesio-cs.htm. Žiūrėta 2022 m. rugpjūčio 25 d.