O cezeň je kovový prvok patriaci do skupiny 1 TKrása Perodický. Má striebristý vzhľad, reaguje s vodou a má množstvo izotopov. Niektoré z týchto izotopov sú rádioaktívne a majú polčasy rozpadu v rozmedzí rokov až miliónov rokov. Prirodzeným zdrojom cézia je minerál pollucit, ktorý sa nachádza vo veľkých množstvách v určitej oblasti Kanady.
O Najznámejším izotopom cézia je cézium-137, ktorá bola zodpovedná za rádioaktívnu haváriu, ku ktorej došlo v Goiânia v roku 1987.
Napriek tomu, že je toxický pre zvieratá a ľudí, pri správnom zaobchádzaní, rádioaktívne izotopy cézia prinášajú výhody, pretože sa dajú použiť v lekárskej oblasti, vo fyzike a dokonca aj pri sterilizácii kalov a potravín.
Prečítajte si tiež: Urán – rádioaktívny prvok veľmi dôležitý pre výrobu energie
Zhrnutie o céziu
Cézium je vzácny kovový prvok, ktorý patrí do skupiny 1 periodickej tabuľky.
Cézium má fúzny bod relatívne nízka, pri 28 °C sa môže meniť z pevnej látky na kvapalnú.
Cézium je vysoko reaktívne s vodou a ľahko sa oxiduje kyslík.
Cézium-133 je jediným stabilným izotopom cézia so zvyšnými 39 rádioaktívnymi izotopmi.
Hlavným minerálnym zdrojom cézia je pollucit, ktorého ťažobné bane sú sústredené v Kanade.
Hlavná aplikácia cézia je v atómové hodiny, ktoré sú zariadeniami na meranie času s veľmi vysokou presnosťou.
Cézium nachádza uplatnenie aj vo fotoemisných zariadeniach, v pohonných systémoch kozmických lodí v zložení kvapalín na vŕtanie ropných vrtov a v lekárskych zariadeniach a terapiách liečivý.
Vlastnosti cézia
Symbol: Čs.
Atómové číslo: 55.
atómová hmotnosť: 132,905 u.
Elektronická konfigurácia: [Xe] 6 s¹.
fyzický stav: tuhá látka (pri 20 °C) a kvapalná (pri 28 °C).
Fúzny bod: 28,5 °C.
Bod varu: 671 °C.
Hustota: 1,93 g cm-3.
elektronegativita: 0,79 (Paulingova elektronegativita).
chemická séria: reprezentatívne prvky.
Umiestnenie v tabuľke Perodický: skupina 1, obdobie 6, blok s.
izotopy: 133Cs (100 %).
vlastnosti cézia
Cézium je a kov zriedkavého výskytu patriace do skupiny 1 periodickej tabuľky, známej ako skupina alkalických kovov. Cézium má strieborno-zlatý vzhľad, je to mäkký, tvárny kov a má teplotu topenia približne 28 °C. Pretože teplota topenia je relatívne nízka, možno tento prvok nájsť v kvapalnom stave v závislosti od teploty okolia.
Rovnako ako ostatné alkalické kovy, cézium prudko reaguje s vodou a je natoľko reaktívny, že môže reagovať aj s ľadom pri teplotách nad -116 °C. Pri kontakte s atmosférickým vzduchom sa cézium ľahko oxiduje. Vďaka tejto veľmi reaktívnej povahe je jeho najbežnejšia forma manipulácie v spojení s dusíkavo forme azidu cézneho (CsN). Cézium sa skladuje v kovovej forme ponorením do nepolárnych rozpúšťadiel alebo v prítomnosti inertných plynov.
cezeň má 39 známych izotopov. Z nich iba cézium-133 (133Cs) je prirodzene stabilný. Ostatní majú atómové hmotnosti ktoré sa pohybujú od 112 do 151 u a väčšina z nich má polovičný život znížená, v rozsahu od zlomkov sekundy až po niekoľko dní.
Niektoré rádioaktívne izotopy cézia možno nájsť v prírode, pretože sú z nej odvodené jadrové štiepenie iných prvkov. Rádioizotop cézium-135 (135Cs) má dlhý polčas rozpadu v rozsahu 2,3 milióna rokov. Polčas rozpadu cézia-137 (137Cs) má asi 30 rokov a cézium-134 (134Cs) je niečo vyše dvoch rokov.
o fyzikálno-chemické vlastnosti cézia sú podobné vlastnostiam cézia draslík Je to od rubídiumTento posledný prvok je jedným z kontaminantov rúd obsahujúcich cézium.
V periodickej tabuľke sa cézium nachádza na ľavom dolnom konci, čo je chemický prvok s najnižšou elektronegativitou.
Zlúčenina hydroxid cézny (CsOH) je najsilnejšia známa zásada, ktorá je schopná napádať sklo. Ďalšími bežnejšími zlúčeninami cézia sú dusičnan cézny (CsNO3) a chlorid cézny (CsCl), oba používané priemyselne na získanie iných chemických produktov.
cezeň sa považuje za vzácny prvok, keďže zaberá 45. miesto medzi najrozšírenejšími prvkami v zemskej kôre s odhadovaným množstvom 2,6 ppm. cezeň je toxický a rádioaktívny kov.
Prečítajte si tiež: Ktoré chemické prvky sú rádioaktívne?
Kde sa nachádza cézium?
O Hlavným minerálom známym ako zdroj cézia je pollucithydratovaný kremičitan cézny a hliník, ktorého molekulový vzorec je CsAlSi2O6. Pollucit obsahuje 5 % až 32 % oxidu cézneho. Lepidolit môže byť tiež zdrojovou rudou pre cézium, v závislosti od miesta ťažby.
región lAug Bernic so sídlom v Manitobe, Kanada, je jedným z hlavných zdrojov cézia na planétekoncentruje približne 82 % všetkých existujúcich pollucitov na svete, čo je množstvo ekvivalentné 300 000 tonám rudy. Odhaduje sa, že existujúci pollucit v tejto oblasti má zloženie približne 20 % v céziu.
Existujú aj ďalšie zásoby obsahujúce pollucit Zambia a Namíbia, ktorá sa nachádza na africkom kontinente. Minerály obsahujúce cézium už boli zaznamenané v Afganistane, Číne, Taliansku, Tibete a Čile.
Ďalšie rudy, ktoré obsahujú cézium, sú beryl (Be3Al2(SiO3)6), s približne 9 % cézia, avogadrit ((K, Cs) BF4), s rôznym množstvom cézia a rodizitu (hydratovaný boritan hliníka, berýlia, sodíka a cézia rôzneho zloženia), s obsahom cézia maximálne 3 %. Napriek tomu je jediným ekonomicky životaschopným minerálom na ťažbu cézia pollucit.
Získanie cézia
cezeň je prítomný v niektorých minerálochako je pollucit, ktorý sa bežne získava vo svojej nečistej forme. Hlavná kontaminácia v céziu získanom z prírodných zdrojov je spôsobená prítomnosťou prvku rubídium v dôsledku chemických podobností medzi týmito dvoma druhmi.
THE extrakcia cézia prichádza pollucitu možno vykonať tromi hlavnými metódami: kyslé trávenie, zásadité trávenie alebo priama redukcia.
Kyslá digescia je najpoužívanejšia metóda a vykonáva sa pri vysokej teplote a bromovodíkovej, chlorovodíkovej, sírový alebo fluorovodík. Pri tomto procese vzniká roztok obsahujúci cézium a nečistoty, ktorý sa čistí hydrolýzou, čím sa získa cézna soľ vysokej čistoty.
Pri alkalickom trávení sa minerál pollucit praží so zmesou sodných alebo vápenatých solí. Premytím výslednej pevnej látky vodou alebo zriedeným amoniakom sa získa roztok céznych solí vyššej čistoty.
Pri metóde priamej redukcie dochádza k izolácii cézia drvením a zahrievaním rúd obsahujúcich cézium a rubídium v prítomnosti kovového sodíka pri teplote 650 °C. V tomto procese sa vytvorí kovová zliatina, ktorá sa podrobí separačnému procesu známemu ako frakčná destilácia. Pri destilácii sa teplota zliatiny postupne zvyšuje a vzhľadom na rozdielne teploty varu kovov je možné ich oddeliť zo zmesi a izolovať jednotlivo.
Cézium vo svojej kovovej forme je vysoko reaktívne, teda je najčastejšie jeho komercializácia a manipulácia vo forme azidu cézneho (ČsN3), pričom cézium možno získať jednoduchým zahriatím na približne 390 °C. Azid cézny sa pripravuje reakciou roztoku síranu cézneho a azidu bárnatého.
Céziové aplikácie
Využitie cézia je obmedzené kvôli jeho nízkej teplote topenia, a preto má veľmi špecifické využitie.
Jedno z hlavných použití prvku cézia je v atómových hodinách.,čo sú vysoko presné hodinky používané v časovacích systémoch. Tento typ zariadenia využíva prechod z elektróny medzi dvoma rôznymi a dobre známymi úrovňami základného stavu atómu cézia na definovanie časovej jednotky sekundy. Použitie tohto typu prechodu na meranie času je spôsobené jeho stabilitou, tým, že sa nemení z atómu na atóm a časom sa neopotrebováva.
![Atómové hodiny založené na prechodoch atómov cézia umiestnené v laboratóriu v Nemecku. [1]](/f/b929677c7ce47f86150f2774f63c4f16.jpg)
Vďaka fotoemisným vlastnostiam je cézium používané vo fotoelektrických a solárnych článkoch, zobrazovacie zariadenia v televízoroch a zariadenia na nočné videnie. Tento prvok stále skladá niektoré druhy skla v špeciálnych šošovkách a optickom vlákne.
V chemickom priemysle sa cézium používa ako katalyzátor v organických reakciách hydrogenácia a metódy čistenia Ropa.
V súčasnosti je jednou z najdôležitejších aplikácií tohto prvku zloženie vrtných kvapalín pre priemysel zemného plynu a ropy.
V kombinácii s kyslíkom tvorí zlúčeninu používanú na odstraňovanie odpadových plynov vo vákuových trubiciach.
Céziové ióny sa vďaka svojej vysokej molekulovej hmotnosti používajú v iónových pohonných systémoch v motoroch kozmických lodí.
Rádioaktívny izotop cézium-137 nachádza uplatnenie v medicíne a priemysle ako žiarič gama žiarenia.
Prečítajte si tiež:Curium - syntetický prvok, ktorý sa vyznačuje veľkou rádioaktívnou kapacitou
Preventívne opatrenia s céziom
Cézium je prvok extrémne reaktívne v prítomnosti vody, preto je klasifikovaný ako nebezpečný a jeho preprava a skladovanie sa musia vykonávať oddelene od ostatných činidiel.
Pri kontakte s vodou z cézia vzniká hydroxid cézny. Táto zlúčenina je a základňu veľmi silný schopný napadnúť sklo.
cezeň obsahuje niektoré rádioizotopy, ktoré sú mimoriadne nebezpečné pre zdravie človeka a zvieraťa. O 137Cs je príčinou neplodnosti, rakovinapoškodenie kostnej drene a kože a môže viesť k smrti.
Céziové ióny, kvôli ich chemickej podobnosti s draslíkom, môžeš zavolať The draslíkové receptory v živých organizmochinhibuje fungovanie sodíkovo-draslíkovej pumpy, čo je mechanizmus zapojený do niekoľkých biologických funkcií.
Cézium-137 a nehoda v Goiânia
Cézium-137 (137Cs) je jedným z rádioizotopy prvku cézia s polčasom rozpadu asi 30 rokov. Ako izotop cézia je druh 137Cs má rovnaký počet protónov (Z = 55) a rôzny počet neutrónov. Hodnota „137“ popisuje súčet protónov a neutrónov (55 + 82 = 137).
O137Cs je nestabilný a rádioaktívny druh. To znamená, že jeho jadro vyžaruje žiarenie typu betatransformuje na chemický prvok bárium-137 (137Ba). Tento proces predstavuje jadrová reakcia:
\({_{55}^{137}}Cs⟶{_{-1}^{0}}β+{_{56}^{137}}Ba\)
Žiarenie vyžarované 137Cs je vysoko škodlivý pre ľudské zdravie, pretože je tvorený ionizujúcimi časticami a elektromagnetická radiáciatu, ktoré prenikajú do tkanív, čo vedie k sérii komplikácií, vrátane možných zmien v DNA.
produkt z rádioaktívny rozpad z 137Cs - the 137Ba ― uvoľňuje žiarenie typu gama, ktoré má ešte hlbšiu prenikavú silu ako žiarenie beta.
Poškodenie spôsobené žiarením je spôsobené jeho schopnosťou vytláčať elektróny z atómov a vytvárať katióny (druhy s pozitívne), ktoré sú vysoko reaktívne a schopné vyvolať závažné zmeny v tkanivových bunkách a dokonca aj v DNA.
Pri opatrnom zaobchádzaní však žiarenie vyžarované 137Cs môže byť výhodné, a preto sa tento chemický druh používa pri liečbe rakoviny niektorých priemyselných odvetviach, pri sterilizácii potravín, pri čistení odpadových vôd a v zariadeniach chirurgické.
Avšak, nedostatok náležitého poučenia môže viesť k The vážne environmentálne havárie, ako je tá, ktorá sa stala v Goiânia v roku 1987. Pri tej príležitosti našli dvaja pracovníci recyklácie opustené rádioterapeutické zariadenie, ktoré obsahovalo kapsulu s céziom-137 vo forme soli chloridu cézneho (CsCl).
Pri ďalšom predaji kovového zariadenia na smetisko kapsulu otvoril majiteľ miesta, ktorý našiel biely prášok, ktorý sa v tme zmenil na svetlomodrý. Kvôli kráse nájdeného materiálu ho rozdal ľuďom z regiónu. Zdravotníctvo mesta po niekoľkých dňoch identifikovalo starostlivosť o desiatky ľudí s príznakmi kontaminácie rádioaktívnym prvkom.
Vtedy zomreli štyria ľudia.a stovky ďalších mali alebo musia žiť s príznakmi otravy rádioaktívnym materiálom. Keďže chlorid cézny je rozpustný vo vode a je hygroskopický, ľahko sa šíri po celom regióne a kontaminuje pôdu, vodu, zvieratá a potraviny.
V tejto epizóde asi sedem ton atómový odpad boli izolované v špecifických budovách, aby zadržali radiáciu a musia tam zostať minimálne 180 rokov, čas potrebný na zníženie koncentrácie rádioaktívneho materiálu výrazne.
Cézium-137 sa môže tiež uvoľniť do atmosféry aktiváciou jadrové zbrane a jadrové elektrárne. Jeden ďalším zdrojom kontaminácie prostredia céziom-137 bola udalosť, ku ktorej došlo v r Černobyľ, v roku 1986, pretože tento rádioaktívny prvok pochádza z mechanizmov rádioaktívneho rozpadu uránu.
Video lekcie Cézium-137: najväčšia rádiologická nehoda na svete
história cézia
Cézny prvok bol objavený v roku 1860 od nemeckých vedcov Roberta Wilhelma Bunsena a Gustava Roberta Kirchhoffa prostredníctvom spektroskopickej analýzy vzoriek vody. Cézium bolo prvým chemickým prvkom, ktorý bol objavený spektroskopiou.
Výsledok týchto analýz ukázal dve jasne modré čiary, sprevádzané ďalšími čiarami na iných vlnových dĺžkach, spojené s červenou, zelenou a žltou farbou. Kvôli modrým čiaram identifikovaným v spektre, Vedci použili výraz „cézium“, slovo, ktoré znamená „modrá obloha“.
Obrazové kredity
[1] geogif / shutterstock
[2] Wikimedia Commons (reprodukcia)
Autor: Ana Luiza Lorenzen Lima
Učiteľ chémie
