Cesium (Cs): egenskaper, applikasjoner, ulykke

protection click fraud

O cesium er et metallisk grunnstoff som tilhører gruppe 1 av TSkjønnheten Perodisk. Den har et sølvfarget utseende, er reaktivt med vann og har en rekke isotoper. Noen av disse isotopene er radioaktive og har halveringstider som varierer fra år til millioner av år. Den naturlige kilden til cesium er mineralet forurensing, som finnes i store mengder i en viss region i Canada.

O Den mest kjente cesiumisotopen er cesium-137, som var ansvarlig for den radioaktive ulykken som skjedde i Goiânia i 1987.

Til tross for at det er giftig for dyr og mennesker, når det håndteres riktig, radioaktive cesiumisotoper gi fordeler, å kunne brukes i det medisinske området, i fysikk og til og med i sterilisering av slam og matvarer.

Les også: Uran - radioaktivt element av stor betydning for energiproduksjon

Sammendrag om cesium

  • Cesium er et sjeldent metallisk grunnstoff, som tilhører gruppe 1 i det periodiske system.

  • Cesium har fusjonspunkt relativt lav, og kan endres fra fast til flytende ved 28 °C.

  • Cesium er svært reaktivt med vann og oksideres lett av oksygen.

  • instagram story viewer
  • Cesium-133 er den eneste stabile isotopen av cesium, med de resterende 39 radioaktive isotoper.

  • Den viktigste mineralkilden til cesium er forurenset, hvis utvinningsgruver er konsentrert i Canada.

  • Hovedanvendelsen av cesium er i atomklokker, som er meget høy presisjon tidsmålingsutstyr.

  • Cesium finner også anvendelse i fotoemisjonsenheter, i fremdriftssystemer for romfartøy i sammensetningen av oljebrønnborevæsker og i medisinsk utstyr og terapier medisinsk.

Cesium egenskaper

  • Symbol: Cs.

  • Atomnummer: 55.

  • atommasse: 132.905 u.

  • Elektronisk konfigurasjon: [Xe] 6s¹.

  • fysisk tilstand: fast (ved 20 °C) og flytende (ved 28 °C).

  • Fusjonspunkt: 28,5°C.

  • Kokepunkt: 671°C.

  • Tetthet: 1,93 g cm-3.

  • elektronegativitet: 0,79 (Pauling elektronegativitet).

  • kjemisk serie: representative elementer.

  • Plassering i tabell Perodisk: gruppe 1, periode 6, blokk s.

  • isotoper: 133Cs (100%).

egenskaper til cesium

Cesium er en metall av sjelden forekomst som tilhører gruppe 1 i det periodiske system, kjent som alkalimetallgruppen. Cesium har et sølvgyldent utseende, er et mykt, duktilt metall og har et smeltepunkt på omtrent 28 °C. Fordi smeltetemperaturen er relativt lav, kan dette elementet finnes i flytende tilstand, avhengig av omgivelsestemperaturen.

Glassampull som inneholder grunnstoffet cesium
Glassampull som inneholder grunnstoffet cesium

Som de andre alkalimetallene, cesium reagerer voldsomt med vann og er så reaktiv at den til og med kan reagere med is ved temperaturer over -116 °C. I kontakt med atmosfærisk luft oksideres cesium lett. På grunn av denne svært reaktive naturen, er dens vanligste form for manipulasjon i forbindelse med nitrogen, i form av cesiumazid (CsN). Cesium lagres i metallisk form ved nedsenking i upolare løsningsmidler eller i nærvær av inerte gasser.

cesiumet har 39 kjente isotoper. Av disse er det bare cesium-133 (133Cs) er naturlig stabil. De andre har atommasser som spenner fra 112 til 151 u, og de fleste av dem har halvt liv redusert, alt fra brøkdeler av et sekund til til og med noen få dager.

Noen radioaktive isotoper av cesium kan finnes i naturen, som de er avledet fra atomfisjon av andre elementer. Radioisotopen cesium-135 (135Cs) har en lang halveringstid på skalaen 2,3 millioner år. Halveringstiden til cesium-137 (137Cs) er omtrent 30 år gammel og cesium-134 (134Cs) er litt over to år.

de fysisk-kjemiske egenskapene til cesium er lik de til kalium Det er fra rubidium, dette siste elementet er en av forurensningene til malmer som inneholder cesium.

I det periodiske systemet er cesium plassert i nedre venstre ende, og er det kjemiske elementet med lavest elektronegativitet.

Forbindelsen cesiumhydroksid (CsOH) er den sterkeste basen som er kjent, og er i stand til å angripe glass. Andre mer vanlige cesiumforbindelser er cesiumnitrat (CsNO3) og cesiumklorid (CsCl), begge brukt industrielt for å oppnå andre kjemiske produkter.

cesiumet regnes som et sjeldent element, ettersom den inntar den 45. posisjonen blant de mest tallrike elementene i jordskorpen, med en estimert mengde på 2,6 ppm. cesiumet er et giftig og radioaktivt metall.

Les også: Hvilke kjemiske grunnstoffer er radioaktive?

Hvor finnes cesium?

O Det viktigste mineralet kjent som en kilde til cesium er forurenset, et hydratisert cesiumsilikat og aluminium, hvis molekylformel er CsAlSi2O6. Pollucite inneholder mellom 5 % og 32 % cesiumoksid. Lepidolitt kan også være en kildemalm for cesium, avhengig av utvinningsstedet.

Mineral forurenser.
Mineral forurenser.

regionen til lAug Bernic, som ligger i Manitoba, Canada, er en av de viktigste kildene til cesium på planeten, konsentrerer rundt 82 % av all eksisterende forurensing i verden, en mengde tilsvarende 300 tusen tonn malm. Det er anslått at den eksisterende forurensingen i denne regionen har en sammensetning på omtrent 20 % i cesium.

Det er andre reserver som inneholder forurensing i Zambia og Namibia, som ligger på det afrikanske kontinentet. Mineraler som inneholder cesium er allerede registrert i Afghanistan, Kina, Italia, Tibet og Chile.

Andre malmer som inneholder cesium er beryl (Be3Al2(SiO3)69 % cesium, avogadritt ((K, Cs) BF4), med varierende mengder cesium, og rhodizite (hydratisert aluminium, beryllium, natrium og cesiumborat med variert sammensetning), som inneholder et maksimalt innhold på 3 % cesium. Likevel er det eneste økonomisk levedyktige mineralet for utvinning av cesium forurenset.

Å få cesium

cesiumet er finnes i noen mineraler, slik som forurenset, som normalt oppnås i sin urene form. Hovedforurensningen i cesium hentet fra naturlige kilder skyldes tilstedeværelsen av elementet rubidium, på grunn av de kjemiske likhetene mellom disse to artene.

DE cesium ekstraksjon kommer av forurensing kan utføres ved tre hovedmetoder: sur fordøyelse, alkalisk fordøyelse eller direkte reduksjon.

Syrefordøyelse er den mest brukte metoden og utføres ved høy temperatur, og hydrobromid, saltsyre, svovelholdig eller flussyre. I denne prosessen dannes en løsning som inneholder cesium og urenheter, som renses ved hydrolyse, og oppnår et cesiumsalt med høy renhet.

Ved alkalisk fordøyelse brennes mineralet forurenset med en blanding av natrium- eller kalsiumsalter. Ved å vaske det resulterende faststoffet med vann eller fortynnet ammoniakk, oppnås en løsning av cesiumsalter med høyere renhet.

I den direkte reduksjonsmetoden skjer isoleringen av cesium ved å knuse og varme opp malmene som inneholder cesium og rubidium, i nærvær av metallisk natrium ved en temperatur på 650 °C. I denne prosessen dannes en metallegering som utsettes for en separasjonsprosess kjent som fraksjonert destillasjon. Ved destillasjon økes temperaturen på legeringen gradvis, og på grunn av de forskjellige koketemperaturene til metallene er det mulig å skille dem fra blandingen og isolere dem individuelt.

Cesium i sin metalliske form er svært reaktivt, så det er det oftest kommersialisering og manipulering i form av cesiumazid (CsN3), hvorved cesium kan gjenvinnes ved ganske enkelt oppvarming til omtrent 390 °C. Cesiumazid fremstilles ved reaksjon mellom en løsning av cesiumsulfat og bariumazid.

Cesium applikasjoner

Cesiums bruksområder er begrenset på grunn av dets lave smeltepunkt, og derfor har det svært spesifikke bruksområder.

En av hovedbrukene til grunnstoffet cesium er i atomklokker.,som er høypresisjonsklokker som brukes i tidsstyringssystemer. Denne typen utstyr bruker overgangen til elektroner mellom to forskjellige og velkjente nivåer av grunntilstanden til cesiumatomet for å definere tidsenheten sekund. Bruken av denne typen overganger for å måle tid skyldes dens stabilitet, det faktum at den ikke endres fra atom til atom og ikke slites ut over tid.

Atomklokke basert på overgangene til cesiumatomer plassert i et laboratorium i Tyskland. [1]
Atomklokke basert på overgangene til cesiumatomer plassert i et laboratorium i Tyskland. [1]

På grunn av de fotoemissive egenskapene er cesium brukes i fotoelektriske og solceller, bildeenheter i TV-er og nattsynsutstyr. Dette elementet komponerer fortsatt noen typer glass i spesiallinser og optisk fiber.

I den kjemiske industrien brukes cesium som katalysator i organiske reaksjoner av hydrogenering og rensemetoder Petroleum.

For tiden er en av de viktigste bruksområdene for dette elementet i sammensetningen av borevæsker for naturgass- og oljeindustrien.

I kombinasjon med oksygen danner det en forbindelse som brukes til fjerning av avfallsgasser i vakuumrør.

Cesiumioner, på grunn av deres høye molekylmasse, brukes i ioniske fremdriftssystemer i romfartøysmotorer.

Den radioaktive isotopen cesium-137 finner anvendelse i medisin og industri som utsender av gammastråling.

Les også:Curium - syntetisk grunnstoff preget av sin store radioaktive kapasitet

Forholdsregler med cesium

Cesium er et grunnstoff ekstremt reaktiv i nærvær av vann, så det er klassifisert som farlig, og transport og lagring må utføres isolert fra andre reagenser.

I kontakt med vann gir cesium opphav til cesiumhydroksid. Denne forbindelsen er en utgangspunkt veldig sterk i stand til å angripe glasset.

cesiumet har noen radioisotoper som er ekstremt helsefarlige menneske og dyr. O 137Cs er en årsak til infertilitet, kreft, benmarg og hudskader og kan føre til døden.

Cesium-137 prøve med indikasjon på pakken med radioaktivt stoff
Cesium-137 prøve med indikasjon på pakken med radioaktivt stoff

Cesiumioner, på grunn av deres kjemiske likhet med kalium, du kan ringe De kaliumreseptorer i levende organismer, hemmer funksjonen til natrium-kalium-pumpen, en mekanisme involvert i flere biologiske funksjoner.

Cesium-137 og ulykken i Goiânia

Cesium-137 (137Cs) er en av de radioisotoper av grunnstoffet cesium, med en halveringstid på omtrent 30 år. Som en isotop av cesium, arten 137Cs har samme antall protoner (Z = 55) og forskjellig antall nøytroner. Verdien "137" beskriver summen av protoner og nøytroner (55 + 82 = 137).

O137Cs er en ustabil og radioaktiv art. Dette betyr at kjernen sender ut stråling av denne typen beta, transformerer til det kjemiske elementet barium-137 (137Ba). Denne prosessen er representert ved kjernereaksjonen:

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

Strålingen som sendes ut av 137Cs er svært skadelig for menneskers helse, da det dannes av ioniserende partikler og elektromagnetisk strålingher, som trenger inn i vevet, noe som fører til en rekke komplikasjoner, inkludert mulige endringer i DNA.

produktet av radioaktivt forfall av 137Cs - den 137Ba ― frigjør gamma-type stråling, som har enda dypere penetrerende kraft enn betastråling.

Skaden forårsaket av stråling skyldes dens evne til å fortrenge elektroner fra atomer og danne kationer (arter med positive), som er svært reaktive og i stand til å fremme alvorlige endringer i vevsceller og til og med i DNA.

Imidlertid, når den håndteres med forsiktighet, vil strålingen som sendes ut av 137Cs kan være fordelaktig, og derfor brukes denne kjemiske arten i kreftbehandlinger, i enkelte bransjer, innen matsterilisering, innen kloakkbehandling og innen utstyr kirurgisk.

Imidlertid mangel på riktig instruksjon kan føre til De alvorlige miljøulykker, som den som skjedde i Goiânia i 1987. I den anledning fant to gjenvinningsarbeidere et forlatt strålebehandlingsutstyr, som inneholdt en kapsel med cesium-137, i form av cesiumkloridsalt (CsCl).

Ved videresalg av metallutstyret til et søppelplass ble kapselen åpnet av stedets eier, som fant et hvitt pulver som ble knallblått i mørket. På grunn av skjønnheten i materialet som ble funnet, distribuerte han det til befolkningen i regionen. Etter noen dager identifiserte byens helsesystem omsorgen for dusinvis av mennesker med symptomer på forurensning av det radioaktive elementet.

Foto av den radioaktive kilden involvert i ulykken i 1987 i Goiânia.
Foto av den radioaktive kilden involvert i ulykken i 1987 i Goiânia. Denne metalldelen tilhørte et strålebehandlingsutstyr. [2]

På det tidspunktet døde fire personer., og hundrevis flere har hatt eller må leve med symptomene på forgiftning av radioaktivt materiale. Siden cesiumklorid er vannløselig og hygroskopisk, sprer det seg lett over hele regionen og forurenser jord, vann, dyr og mat.

I denne episoden, rundt syv tonn atomavfall ble isolert i bestemte bygninger for å inneholde strålingen og må forbli der i minst 180 år, tiden det tar før konsentrasjonen av radioaktivt materiale skal synke betydelig.

Cesium-137 kan også slippes ut i atmosfæren gjennom aktivering av atomvåpen og atomkraftverk. En en annen kilde til forurensning av miljøet med cesium-137 var hendelsen som skjedde i Tsjernobyl, i 1986, siden dette radioaktive elementet er avledet fra de radioaktive nedbrytningsmekanismene til uran.

  • Video leksjoner Cesium-137: den største radiologiske ulykken i verden

cesiums historie

Cesiumelementet var oppdaget i 1860 av tyske forskere Robert Wilhelm Bunsen og Gustav Robert Kirchhoff gjennom spektroskopisk analyse av vannprøver. Cesium var det første kjemiske grunnstoffet som ble oppdaget ved spektroskopi.

Resultatet av disse analysene viste to knallblå linjer, ledsaget av andre linjer ved andre bølgelengder, assosiert med fargene rød, grønn og gul. På grunn av de blå linjene identifisert i spekteret, Forskere brukte begrepet "cesium", et ord som betyr "blå himmel".

Bildekreditt

[1] geogif / lukkerstokk

[2] Wikimedia Commons (reproduksjon)

Av Ana Luiza Lorenzen Lima
Kjemilærer

Teachs.ru
Ideell gass: konsept, egenskaper og øvelser

Ideell gass: konsept, egenskaper og øvelser

Gassideell er den der kollisjoner mellom partiklene er perfekt elastiske. Mellom partiklene hans ...

read more
Diplopods: hva de er, egenskaper, eksempler

Diplopods: hva de er, egenskaper, eksempler

diplopoder er en gruppe dyr som tilhører Arthropoda phylum som har som sitt mest slående trekk de...

read more
Årsak: definisjon, andel, representasjoner

Årsak: definisjon, andel, representasjoner

DE grunnen til mellom to tall er gitt av din inndeling adlyde rekkefølgen de ble gitt i. Slike fo...

read more
instagram viewer