O cez jest pierwiastkiem metalicznym należącym do grupy 1 TPiękno Perotyczny. Ma srebrzysty wygląd, reaguje z wodą i zawiera wiele izotopów. Niektóre z tych izotopów są radioaktywne i mają okres półtrwania od lat do milionów lat. Naturalnym źródłem cezu jest pollucyt mineralny, występujący w dużych ilościach w pewnym regionie Kanady.
O Najbardziej znanym izotopem cezu jest cez-137, który był odpowiedzialny za wypadek radioaktywny, który miał miejsce w Goiânia w 1987 roku.
Radioaktywne izotopy cezu, mimo że są toksyczne dla zwierząt i ludzi, przy prawidłowym obchodzeniu się z nimi przynoszą korzyści, mogąc być stosowany w medycynie, w fizyce, a nawet w sterylizacji osadów i żywność.
Przeczytaj też: Uran — pierwiastek promieniotwórczy o dużym znaczeniu dla wytwarzania energii
Podsumowanie dotyczące cezu
Cez jest rzadkim pierwiastkiem metalicznym, należącym do pierwszej grupy układu okresowego.
cez ma punkt fuzji stosunkowo niski, z możliwością zmiany ze stanu stałego na ciekły w temperaturze 28 °C.
Cez jest wysoce reaktywny z wodą i łatwo utlenia się przez tlen.
Cez-133 jest jedynym stabilnym izotopem cezu, a pozostałe 39 izotopów promieniotwórczych.
Głównym mineralnym źródłem cezu jest pollucyt, którego kopalnie wydobywcze są skoncentrowane w Kanadzie.
Głównym zastosowaniem cezu jest in zegary atomowe, które są bardzo precyzyjnymi urządzeniami do pomiaru czasu.
Cez znajduje również zastosowanie w urządzeniach fotoemisyjnych, w układach napędowych statków kosmicznych w składzie płynów wiertniczych oraz w sprzęcie medycznym i terapiach leczniczy.
Właściwości cezu
Symbol: Cs.
Liczba atomowa: 55.
masa atomowa: 132,905 godz.
Elektroniczna Konfiguracja: [Xe] 6s¹.
stan fizyczny: stały (w 20 °C) i ciekły (w 28 °C).
Punkt fuzji: 28,5°C.
Temperatura wrzenia: 671°C.
Gęstość: 1,93g cm-3.
elektroujemność: 0,79 (elektroujemność Paulinga).
seria chemiczna: Reprezentatywne elementy.
Lokalizacja w tabeli Perotyczna: grupa 1, okres 6, blok s.
izotopy: 133Cs (100%).
charakterystyka cezu
Cez jest metal rzadkiego występowania należący do grupy 1 układu okresowego, znanej jako grupa metali alkalicznych. Cez ma srebrzysto-złoty wygląd, jest miękkim, ciągliwym metalem i ma temperaturę topnienia około 28 °C. Ponieważ temperatura topnienia jest stosunkowo niska, pierwiastek ten może znajdować się w stanie ciekłym, w zależności od temperatury otoczenia.
Podobnie jak inne metale alkaliczne, cez reaguje gwałtownie z wodą i jest tak reaktywny, że może nawet reagować z lodem w temperaturach powyżej -116 °C. W kontakcie z powietrzem atmosferycznym cez łatwo ulega utlenieniu. Ze względu na ten bardzo reaktywny charakter, jego najczęstszą formą manipulacji jest powiązanie z azot, w postaci azydku cezu (CsN). Cez jest przechowywany w postaci metalicznej przez zanurzenie w rozpuszczalnikach niepolarnych lub w obecności gazów obojętnych.
cez ma 39 znanych izotopów. Spośród nich tylko cez-133 (133Cs) jest naturalnie stabilny. Inni mają masy atomowe które rozciągają się od 112 do 151 u, a większość z nich ma pół życia skrócony, od ułamków sekundy do nawet kilku dni.
Niektóre radioaktywne izotopy cezu można znaleźć w przyrodzie, ponieważ pochodzą one z rozszczepienia jądrowego innych elementów. Radioizotop cezu-135 (135Cs) ma długi okres półtrwania w skali 2,3 miliona lat. Okres półtrwania cezu-137 (137Cs) ma około 30 lat, a cez-134 (134Cs) to niewiele ponad dwa lata.
Na właściwości fizykochemiczne cezu są podobne do właściwości potas Jest od rubid, ten ostatni pierwiastek jest jednym z zanieczyszczeń rud zawierających cez.
W układzie okresowym cez znajduje się na dolnym lewym końcu, będąc pierwiastkiem chemicznym o najniższej elektroujemności.
Związek wodorotlenek cezu (CsOH) jest najsilniejszą znaną zasadą, która może atakować szkło. Innymi bardziej powszechnymi związkami cezu są azotan cezu (CsNO3) i chlorek cezu (CsCl), oba wykorzystywane przemysłowo do otrzymywania innych produktów chemicznych.
cez jest uważany za rzadki pierwiastek, ponieważ zajmuje 45. pozycję wśród najliczniejszych pierwiastków w skorupie ziemskiej, z szacowaną ilością 2,6 ppm. cez jest metalem toksycznym i radioaktywnym.
Przeczytaj też: Które pierwiastki chemiczne są radioaktywne?
Gdzie znajduje się cez?
O Głównym minerałem znanym jako źródło cezu jest pollucyt, uwodniony krzemian cezu i aluminium, którego wzór cząsteczkowy to CsAlSi2O6. Pollucite zawiera od 5% do 32% tlenku cezu. Lepidolit może być również źródłem rudy cezu, w zależności od miejsca wydobycia.
region jaAug Bernic, z siedzibą w Manitobie, Kanada, jest jednym z głównych źródeł cezu na planecie, skupiając około 82% wszystkich istniejących pollucytów na świecie, co odpowiada 300 tysiącom ton rudy. Szacuje się, że istniejący w tym regionie pollucyt zawiera około 20% cezu.
Istnieją inne rezerwy zawierające pollucyt w Zambia oraz Namibia, położony na kontynencie afrykańskim. Minerały zawierające cez zostały już odnotowane w Afganistanie, Chinach, Włoszech, Tybecie i Chile.
Inne rudy zawierające cez to beryl (Be3Glin2(SiO3)6), z około 9% cezu, avogadryt ((K, Cs) BF4), o różnej zawartości cezu i rodyzytu (uwodniony boran glinu, berylu, sodu i cezu o różnym składzie), zawierający maksymalnie 3% cezu. Mimo to jedynym ekonomicznie opłacalnym minerałem do wydobycia cezu jest pollucyt.
Pozyskiwanie cezu
cez to obecny w niektórych minerałach, takie jak pollucyt, zwykle otrzymywany w swojej nieczystej formie. Główne zanieczyszczenie cezu pozyskiwanego ze źródeł naturalnych wynika z obecności pierwiastka rubidu, ze względu na podobieństwa chemiczne między tymi dwoma gatunkami.
TEN ekstrakcja cezu nadchodzący pollucytu można wykonać trzema głównymi metodami: mineralizacja kwasowa, mineralizacja alkaliczna lub redukcja bezpośrednia.
Roztwarzanie kwasem jest najczęściej stosowaną metodą i jest przeprowadzane w wysokiej temperaturze, a bromowodorowy, chlorowodorowy, siarkowy lub fluorowodorowy. W procesie tym powstaje roztwór zawierający cez i zanieczyszczenia, który oczyszcza się metodą hydrolizy, otrzymując sól cezową o wysokiej czystości.
W trawieniu alkalicznym mineralny pollucyt jest prażony z mieszaniną soli sodowych lub wapniowych. Przez przemycie powstałego ciała stałego wodą lub rozcieńczonym amoniakiem otrzymuje się roztwór soli cezu o wyższej czystości.
W metodzie redukcji bezpośredniej izolacja cezu następuje poprzez kruszenie i ogrzewanie rud zawierających cez i rubid w obecności metalicznego sodu w temperaturze 650 °C. W tym procesie powstaje stop metalu, który jest poddawany procesowi separacji znanemu jako destylacja frakcyjna. W destylacji temperatura stopu jest stopniowo podwyższana, a ze względu na różne temperatury wrzenia metali można je oddzielić od mieszaniny i izolować pojedynczo.
Cez w postaci metalicznej jest wysoce reaktywny, więc jest najczęściej jego komercjalizacja i manipulacja w postaci azydku cezu (CsN3), dzięki czemu cez można odzyskać przez zwykłe podgrzanie do około 390 °C. Azydek cezu wytwarza się w reakcji roztworu siarczanu cezu i azydku baru.
Zastosowania cezu
Zastosowania cezu są ograniczone ze względu na jego niską temperaturę topnienia i dlatego ma bardzo specyficzne zastosowania.
Jednym z głównych zastosowań pierwiastka cezu są zegary atomowe., które są precyzyjnymi zegarkami stosowanymi w systemach pomiaru czasu. Ten typ sprzętu wykorzystuje przejście elektrony między dwoma różnymi i dobrze znanymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu w celu określenia jednostki czasu sekundy. Zastosowanie tego typu przejścia do pomiaru czasu wynika z jego stabilności, faktu, że nie zmienia się z atomu na atom i nie zużywa się w czasie.
![Zegar atomowy oparty na przejściach atomów cezu znajdujący się w laboratorium w Niemczech. [1]](/f/b929677c7ce47f86150f2774f63c4f16.jpg)
Ze względu na właściwości fotoemisyjne cez jest stosowane w ogniwach fotoelektrycznych i słonecznych, urządzenia do obrazowania w telewizorach i noktowizorach. Ten element nadal tworzy niektóre rodzaje szkła w specjalnych soczewkach i światłowodach.
W przemyśle chemicznym jako katalizator stosuje się cez w reakcjach organicznych uwodornienie i metody oczyszczania Ropa naftowa.
Obecnie jednym z najważniejszych zastosowań tego pierwiastka jest komponowanie płynów wiertniczych dla przemysłu gazowniczego i naftowego.
W połączeniu z tlenem tworzy związek używany do usuwania gazów odlotowych w rurach próżniowych.
Jony cezu, ze względu na swoją dużą masę cząsteczkową, są wykorzystywane w jonowych układach napędowych silników statków kosmicznych.
Radioaktywny izotop cezu-137 znajduje zastosowanie w medycynie i przemyśle jako emiter promieniowanie gamma.
Przeczytaj też:Curium — pierwiastek syntetyczny charakteryzujący się dużą zdolnością radioaktywną
Środki ostrożności z cezem
Cez jest pierwiastkiem wyjątkowo reaktywny w obecności wody, dlatego jest klasyfikowany jako niebezpieczny, a jego transport i przechowywanie musi odbywać się w oderwaniu od innych odczynników.
W kontakcie z wodą cez powoduje powstanie wodorotlenku cezu. Ten związek jest baza bardzo silny, zdolny do ataku na szkło.
cez ma pewne radioizotopy, które są wyjątkowo niebezpieczne dla zdrowia ludzi i zwierząt. O 137Cs jest przyczyną niepłodności, nowotwór, uszkodzenie szpiku kostnego i skóry i może prowadzić do śmierci.
Jony cezu, ze względu na chemiczne podobieństwo do potasu, możesz zadzwonić The receptory potasu w organizmach żywych, hamując działanie pompy sodowo-potasowej, mechanizmu zaangażowanego w kilka funkcji biologicznych.
Cez-137 i wypadek w Goiânia
cez-137 (137Cs) jest jednym z radioizotopy cezu, którego okres półtrwania wynosi około 30 lat. Jako izotop cezu gatunek 137Cs ma taką samą liczbę protonów (Z = 55) i różną liczbę neutronów. Wartość „137” opisuje sumę protonów i neutronów (55 + 82 = 137).
O137Cs jest niestabilnym i radioaktywnym gatunkiem. Oznacza to, że jego rdzeń emituje promieniowanie typu beta, przekształcając się w pierwiastek chemiczny bar-137 (137Ba). Proces ten jest reprezentowany przez reakcję jądrową:
\({_{55}^{137}}Cs⟶{_{-1}^{0}}β+{_{56}^{137}}Ba\)
Promieniowanie emitowane przez 137Cs jest wysoce szkodliwy dla zdrowia ludzkiego, ponieważ powstaje przez cząsteczki jonizujące i promieniowanie elektromagnetycznetutaj, które wnikają do tkanek, prowadząc do szeregu powikłań, w tym możliwych zmian w DNA.
produkt rozpad radioaktywny z 137Cs - the 137Ba ― uwalnia promieniowanie typu gamma, które ma jeszcze głębszą moc przenikania niż promieniowanie beta.
Uszkodzenia powodowane przez promieniowanie wynikają z jego zdolności do wypierania elektronów z atomów, tworząc kationy (gatunki z pozytywne), które są wysoce reaktywne i zdolne do promowania poważnych zmian w komórkach tkankowych, a nawet w DNA.
Jednak przy ostrożnym obchodzeniu się, promieniowanie emitowane przez 137Cs może być korzystny i dlatego ten związek chemiczny jest stosowany w terapiach nowotworowych, w niektórych gałęziach przemysłu, w sterylizacji żywności, w oczyszczaniu ścieków i w sprzęcie chirurgiczny.
Jednakże brak odpowiedniej instrukcji może prowadzić do The poważne wypadki środowiskowe, takie jak ten, który miał miejsce w Goiânia w 1987 roku. Przy tej okazji dwóch pracowników recyklingu znalazło porzucony sprzęt do radioterapii, który zawierał kapsułkę z cezem-137 w postaci chlorku cezu (CsCl).
Odsprzedając metalowy sprzęt na złomowisko, kapsuła została otwarta przez właściciela lokalu, który znalazł biały proszek, który w ciemności zmieniał kolor na jasnoniebieski. Ze względu na piękno znalezionego materiału rozdał go mieszkańcom regionu. Po kilku dniach miejski system opieki zdrowotnej zidentyfikował opiekę kilkudziesięciu osób z objawami skażenia pierwiastkiem promieniotwórczym.
Zginęły wówczas cztery osoby., a setki innych miało lub musi żyć z objawami zatrucia materiałem radioaktywnym. Ponieważ chlorek cezu jest rozpuszczalny w wodzie i higroskopijny, łatwo rozprzestrzenia się po całym regionie, zanieczyszczając glebę, wodę, zwierzęta i żywność.
W tym odcinku około siedmiu ton odpady atomowe zostały izolowane w określonych budynkach, aby powstrzymać promieniowanie i muszą tam pozostać co najmniej 180 lat, czas potrzebny na zmniejszenie stężenia materiału promieniotwórczego znacznie.
Cez-137 może być również uwalniany do atmosfery poprzez aktywację bronie nuklearne oraz elektrownie jądrowe. Jeden kolejnym źródłem skażenia środowiska cezem-137 było zdarzenie, które miało miejsce w Czarnobyl, w 1986 roku, ponieważ ten pierwiastek promieniotwórczy pochodzi z radioaktywnych mechanizmów rozpadu uranu.
Lekcje wideo Cez-137: największa awaria radiologiczna na świecie
historia cezu
Element cezu był odkryty w 1860 przez niemieckich naukowców Roberta Wilhelma Bunsena i Gustava Roberta Kirchhoffa poprzez analizę spektroskopową próbek wody. Cez był pierwszym pierwiastkiem chemicznym odkrytym przez spektroskopię.
Wynik tych analiz pokazał dwie jasne niebieskie linie, którym towarzyszą inne linie na innych długościach fal, związane z kolorami czerwonym, zielonym i żółtym. Ze względu na niebieskie linie zidentyfikowane w widmie, Naukowcy użyli terminu „cez”, słowa oznaczającego „błękitne niebo”.
Kredyty obrazkowe
[1] geogif / żaluzja
[2] Wikimedia Commons (reprodukcja)
Autor: Ana Luiza Lorenzen Lima
Nauczyciel chemii