Цезий (Cs): свойства, применение, случайность

protection click fraud

О цезий Металлический элемент, относящийся к 1 группе ТКрасота пэродирующий. Он имеет серебристый вид, вступает в реакцию с водой и имеет ряд изотопов. Некоторые из этих изотопов радиоактивны и имеют период полураспада от нескольких лет до миллионов лет. Природным источником цезия является минерал поллюцит, в больших количествах встречающийся в одном районе Канады.

О Самый известный изотоп цезия цезий-137, который был ответственен за радиоактивную аварию, произошедшую в Гоянии в 1987 году.

Несмотря на токсичность для животных и людей, при правильном обращении радиоактивные изотопы цезия приносят пользу, будучи в состоянии использоваться в области медицины, в физике и даже в стерилизации осадка и еда.

Читать тоже: Уран — радиоактивный элемент, имеющий большое значение для производства энергии.

Темы в этой статье

  • 1 - Резюме о цезии
  • 2 - Свойства цезия
  • 3 - Характеристики цезия
  • 4 - Где содержится цезий?
  • 5 - Получение цезия
  • 6 - Применение цезия
  • 7 - Меры предосторожности при обращении с цезием
  • 8 - Цезий-137 и авария в Гоянии
    • Видеоурок по цезию-137: самая крупная радиологическая авария в мире
  • instagram story viewer
  • 9 - История цезия

Резюме о цезии

  • Цезий — редкий металлический элемент, относящийся к 1-й группе Периодической таблицы.

  • Цезий имеет точка слияния относительно низкий, способный переходить из твердого состояния в жидкое при 28 ° C.

  • Цезий очень активно взаимодействует с водой и легко окисляется кислород.

  • Цезий-133 — единственный стабильный изотоп цезия, остальные 39 радиоактивных изотопов.

  • Основным минеральным источником цезия является поллуцит, добыча которого сосредоточена в Канаде.

  • Основное применение цезия в атомные часы, которые являются очень высокоточным оборудованием для измерения времени.

  • Цезий также находит применение в фотоэмиссионных устройствах, в двигательных установках космических аппаратов. в составе растворов для бурения нефтяных скважин и в медицинском оборудовании и терапии лекарственный.

Свойства цезия

  • Символ: Сс.

  • Атомный номер: 55.

  • атомная масса: 132.905 у.е.

  • Электронная конфигурация: [Хе] 6s¹.

  • физическое состояние: твердое (при 20°С) и жидкое (при 28°С).

  • Точка слияния: 28,5°С.

  • Точка кипения: 671°С.

  • Плотность: 1,93 г см-3.

  • электроотрицательность: 0,79 (электроотрицательность Полинга).

  • химический ряд: репрезентативные элементы.

  • Расположение в таблице пэродирующий: группа 1, период 6, блок с.

  • изотопы: 133Cs (100%).

Не останавливайся сейчас... После рекламы есть еще ;)

характеристики цезия

Цезий – это металл редко встречающийся принадлежащий к группе 1 Периодической таблицы, известной как группа щелочных металлов. Цезий имеет серебристо-золотистый цвет, это мягкий, пластичный металл с температурой плавления около 28 °C. Поскольку температура плавления относительно низкая, этот элемент можно найти в жидком состоянии в зависимости от температуры окружающей среды.

Стеклянная ампула, содержащая элемент цезий
Стеклянная ампула, содержащая элемент цезий

Как и другие щелочные металлы, цезий бурно реагирует с водой и настолько реакционноспособен, что может реагировать даже со льдом при температуре выше -116 °C. При контакте с атмосферным воздухом цезий легко окисляется. Из-за этой очень реактивной природы его наиболее распространенная форма манипуляции связана с азот, в форме азида цезия (CsN). Цезий хранят в металлическом виде погружением в неполярные растворители или в присутствии инертных газов.

цезий имеет 39 известных изотопов. Из них только цезий-133 (133Cs) естественно стабилен. У других есть атомные массы которые охватывают от 112 до 151 u, и большинство из них имеют период полураспада сокращается, начиная от долей секунды и даже до нескольких дней.

Некоторые радиоактивные изотопы цезия можно найти в природе, так как они получены из ядерное деление других элементов. Радиоизотоп цезий-135 (135Cs) имеет длительный период полураспада в масштабе 2,3 миллиона лет. Период полураспада цезия-137 (137Cs) около 30 лет, а цезий-134 (134Cs) чуть больше двух лет.

В физико-химические свойства цезия аналогичны калий Это из рубидий, причем этот последний элемент является одним из загрязнителей руд, содержащих цезий.

В Периодической таблице цезий расположен в нижнем левом углу, будучи химическим элементом с самой низкой электроотрицательностью.

Соединение гидроксида цезия (CsOH) является самым сильным известным основанием, способным разъедать стекло. Другими более распространенными соединениями цезия являются нитрат цезия ( CsNO3) и хлорид цезия (CsCl), которые используются в промышленности для получения других химических продуктов.

цезий считается редким элементом, так как он занимает 45-е место среди самых распространенных элементов в земной коре с расчетным количеством 2,6 частей на миллион. цезий является токсичным и радиоактивным металлом.

Читайте также: Какие химические элементы радиоактивны?

Где содержится цезий?

О Основным минералом, известным как источник цезия, является поллуцит., гидратированный силикат цезия и алюминий, молекулярная формула которого CsAlSi2О6. Поллуцит содержит от 5% до 32% оксида цезия. Лепидолит также может быть исходной рудой для цезия, в зависимости от места добычи.

Минеральные загрязнения.
Минеральные загрязнения.

регион лАвгуст Берник, расположенный в Манитобе, Канада, является одним из основных источников цезия на планете, в котором сосредоточено около 82 % всего существующего в мире поллюцита, что эквивалентно 300 тысячам тонн руды. Подсчитано, что существующий поллуцит в этом регионе имеет состав примерно 20% цезия.

Имеются и другие запасы, содержащие поллуцит в Замбия а также Намибия, расположенный на Африканском континенте. Минералы, содержащие цезий, уже зарегистрированы в Афганистане, Китае, Италии, Тибете и Чили.

Другими рудами, содержащими цезий, являются берилл (Be3Ал2(SiO3)6), с содержанием цезия около 9%, авогадрит ((K, Cs) BF4), с различным содержанием цезия, и родизит (гидратированный борат алюминия, бериллия, натрия и цезия различного состава), содержащий максимальное содержание цезия 3%. Тем не менее, единственным экономически выгодным минералом для добычи цезия является поллуцит.

Получение цезия

цезий присутствует в некоторых минералах, такие как поллуцит, обычно получают в нечистой форме. Основное загрязнение цезия, полученного из природных источников, связано с присутствием элемента рубидия из-за химического сходства между этими двумя видами.

НАШИ извлечение цезия приходящий поллуцита можно выполнить тремя основными методами: кислотное расщепление, щелочное расщепление или прямое восстановление.

Кислотное разложение является наиболее используемым методом и проводится при высокой температуре, а также бромистоводородной, соляной, серный или фтористоводородный. При этом образуется раствор, содержащий цезий и примеси, который очищают гидролизом с получением соли цезия высокой чистоты.

При щелочном разложении минерал поллуцит обжигают со смесью солей натрия или кальция. Путем промывки полученного твердого вещества водой или разбавленным аммиаком получают более чистый раствор солей цезия.

В методе прямого восстановления выделение цезия происходит путем дробления и нагревания руд, содержащих цезий и рубидий, в присутствии металлического натрия при температуре 650 °С. В этом процессе образуется металлический сплав, который подвергается процессу разделения, известному как фракционная перегонка. При перегонке температуру сплава постепенно повышают и благодаря разной температуре кипения металлов удается отделить их от смеси и выделить по отдельности.

Цезий в металлической форме очень активен, поэтому он чаще всего его коммерциализация и манипулирование в виде азида цезия. (ЧСН3), при этом цезий можно восстановить, просто нагрев примерно до 390 ° C. Азид цезия получают реакцией между раствором сульфата цезия и азидом бария.

Применение цезия

Применение цезия ограничено из-за его низкой температуры плавления, поэтому он имеет очень специфическое применение.

Одним из основных применений элемента цезия являются атомные часы., которые представляют собой высокоточные часы, используемые в системах хронометража. Этот тип оборудования использует переход электроны между двумя разными и хорошо известными уровнями основного состояния атома цезия для определения единицы времени секунды. Использование этого вида перехода для измерения времени обусловлено его устойчивостью, тем, что он не изменяется от атома к атому и не изнашивается со временем.

Атомные часы, основанные на переходах атомов цезия, находятся в лаборатории в Германии. [1]
Атомные часы, основанные на переходах атомов цезия, находятся в лаборатории в Германии. [1]

Благодаря фотоэмиссионным свойствам цезий используется в фотоэлектрических и солнечных элементах, устройства обработки изображений в телевизорах и приборах ночного видения. Этот элемент до сих пор входит в состав некоторых видов стекла в специальных линзах и оптических волокнах.

В химической промышленности цезий используется в качестве катализатора. в органических реакциях гидрирование и методы очистки Нефть.

В настоящее время одним из наиболее важных применений этого элемента является состав буровых растворов для газовой и нефтяной промышленности.

В сочетании с кислородом он образует соединение, используемое для удаления отработанных газов в вакуумных трубках.

Ионы цезия из-за их высокой молекулярной массы используются в ионных двигательных установках двигателей космических аппаратов.

Радиоактивный изотоп цезий-137 находит применение в медицине и промышленности в качестве излучателя гамма-излучение.

Читайте также:Кюрий — синтетический элемент, отличающийся большой радиоактивностью.

Меры предосторожности при обращении с цезием

Цезий — это элемент чрезвычайно реакционноспособен в присутствии воды, поэтому он классифицируется как опасный, а его транспортировка и хранение должны осуществляться изолированно от других реагентов.

При контакте с водой цезий образует гидроксид цезия. Это соединение представляет собой база очень сильный, способный атаковать стекло.

цезий содержит некоторые радиоизотопы, чрезвычайно опасные для здоровья человек и животное. О 137Cs является причиной бесплодия, рак, повреждение костного мозга и кожи и может привести к смерти.

Проба цезия-137 с указанием на упаковке радиоактивного вещества
Проба цезия-137 с указанием на упаковке радиоактивного вещества

Ионы цезия из-за их химического сходства с калием вы можете позвонить рецепторы калия в живых организмах, ингибируя функционирование натрий-калиевого насоса, механизма, участвующего в нескольких биологических функциях.

Цезий-137 и авария в Гоянии

Цезий-137 (137С) является одним из радиоизотопы элемента цезия с периодом полураспада около 30 лет. Как изотоп цезия, виды 137Cs имеет одинаковое количество протонов (Z = 55) и разное количество нейтронов. Значение «137» описывает сумму протонов и нейтронов (55 + 82 = 137).

О137Cs - нестабильный и радиоактивный вид.. Это означает, что его ядро ​​излучает излучение типа бета, превращаясь в химический элемент барий-137 (137Ба). Этот процесс представлен ядерной реакцией:

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

Излучение, испускаемое 137Cs очень вреден для здоровья человека, так как образуется за счет ионизирующих частиц и электромагнитное излучениездесь, которые проникают в ткани, приводя к ряду осложнений, включая возможные изменения в ДНК.

продукт радиоактивный распад из 137Cs - 137Ba ― испускает излучение гамма-типа, обладающее еще более глубокой проникающей способностью, чем бета-излучение.

Вред, причиняемый излучением, обусловлен его способностью вытеснять электроны из атомов, образуя катионы (виды с положительные), обладающие высокой реактивностью и способные вызывать серьезные изменения в тканевых клетках и даже в ДНК.

Однако при осторожном обращении излучение, испускаемое 137Cs может быть полезным, и поэтому этот химический вид используется в терапии рака, в некоторые отрасли промышленности, стерилизация пищевых продуктов, очистка сточных вод и оборудование хирургический.

Тем не менее отсутствие надлежащего обучения может привести к серьезные экологические аварии, такие как та, что произошла в Гоянии в 1987 году. Тогда двое переработчиков обнаружили брошенное радиотерапевтическое оборудование, в котором находилась капсула с цезием-137 в форме хлорида цезия (CsCl).

При перепродаже металлического оборудования на свалку капсулу открыл владелец места, который обнаружил белый порошок, который в темноте становился ярко-синим. Из-за красоты найденного материала он раздал его жителям региона. Через несколько дней городская система здравоохранения выявила на попечении десятки человек с симптомами заражения радиоактивным элементом.

Фотография радиоактивного источника, причастного к аварии 1987 года в Гоянии.
Фотография радиоактивного источника, причастного к аварии 1987 года в Гоянии. Эта металлическая часть принадлежала радиотерапевтическому оборудованию. [2]

Тогда погибли четыре человека., и сотни других имели или вынуждены жить с симптомами отравления радиоактивными материалами. Поскольку хлорид цезия водорастворим и гигроскопичен, он легко распространяется по региону, загрязняя почву, воду, животных и продукты питания.

В этом эпизоде ​​около семи тонн атомные отходы были изолированы в определенных зданиях для сдерживания радиации и должны оставаться там не менее 180 лет, время, необходимое для снижения концентрации радиоактивного материала существенно.

Цезий-137 также может выбрасываться в атмосферу при активации ядерное оружие а также атомная электростанция. Один еще одним источником загрязнения окружающей среды цезием-137 стало событие, произошедшее в Чернобыль, в 1986 году, поскольку этот радиоактивный элемент является производным от механизмов радиоактивного распада урана.

  • Видео уроки Цезий-137: крупнейшая радиологическая авария в мире

история цезия

Элемент цезия был обнаружен в 1860 г. немецкими учеными Робертом Вильгельмом Бунзеном и Густавом Робертом Кирхгофом посредством спектроскопического анализа проб воды. Цезий был первым химическим элементом, открытым с помощью спектроскопии.

Результат этих анализов показал две ярко-синие линии, сопровождаемые другими линиями с другими длинами волн, связанными с красным, зеленым и желтым цветами. Из-за выделенных в спектре синих линий Ученые использовали термин «цезий», слово, означающее «голубое небо»..

Авторы изображений

[1] геогиф / затвор

[2] Викисклад (репродукция)

Ана Луиза Лоренцен Лима
Учитель химии

Хотели бы вы сослаться на этот текст в школьной или академической работе? Смотреть:

ЛИМА, Ана Луиза Лоренцен. «Цезий (Cs)»; Бразильская школа. Доступно в: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/cesio-cs.htm. По состоянию на 25 августа 2022 г.

Teachs.ru

Статьи... анализируя ваши обстоятельства использования

На протяжении всего нашего студенческого пути, а точнее, когда мы посещаем базовое образование, ...

read more

Третья Пуническая война (150 - 146 гг. Ç.)

После победы над карфагенянами во Второй Пунической войне у римлян, казалось, был чистый путь к з...

read more
Площадь треугольника

Площадь треугольника

Определим площадь треугольника с точки зрения аналитической геометрии. Итак, рассмотрим любые три...

read more
instagram viewer