Cezij (Cs): lastnosti, uporaba, nesreča

protection click fraud

O cezij je kovinski element, ki spada v skupino 1 TLepota perodičen. Je srebrnkastega videza, je reaktiven z vodo in ima številne izotope. Nekateri od teh izotopov so radioaktivni in imajo razpolovne dobe od let do milijonov let. Naravni vir cezija je mineral pollucit, ki ga najdemo v velikih količinah v določeni regiji Kanade.

O Najbolj znan izotop cezija je cezij-137, ki je bil odgovoren za radioaktivno nesrečo, ki se je zgodila v Goiânii leta 1987.

Čeprav so strupeni za živali in ljudi, so ob pravilnem ravnanju radioaktivni izotopi cezija prinašajo koristi, saj se lahko uporabljajo na medicinskem področju, v fiziki in celo pri sterilizaciji blata in živila.

Preberite tudi: Uran — radioaktivni element velikega pomena za pridobivanje energije

Teme v tem članku

  • 1 - Povzetek o ceziju
  • 2 - Lastnosti cezija
  • 3 - Značilnosti cezija
  • 4 - Kje se nahaja cezij?
  • 5 - Pridobivanje cezija
  • 6 - Uporaba cezija
  • 7 - Varnostni ukrepi s cezijem
  • 8 - Cezij-137 in nesreča v Goiâniji
    • Video lekcija o ceziju-137: največja radiološka nesreča na svetu
  • 9 - Zgodovina cezija
instagram story viewer

Povzetek o ceziju

  • Cezij je redek kovinski element, ki spada v 1. skupino periodnega sistema.

  • Cezij ima fuzijska točka razmeroma nizka, saj lahko pri 28 °C preide iz trdne v tekočo.

  • Cezij je zelo reaktiven z vodo in zlahka oksidira kisik.

  • Cezij-133 je edini stabilni izotop cezija, preostalih 39 radioaktivnih izotopov.

  • Glavni mineralni vir cezija je pollucit, katerega rudniki za pridobivanje so skoncentrirani v Kanadi.

  • Glavna uporaba cezija je v atomske ure, ki so zelo natančna oprema za merjenje časa.

  • Cezij se uporablja tudi v fotoemisijskih napravah, v pogonskih sistemih vesoljskih plovil v sestavi tekočin za vrtanje naftnih vrtin ter v medicinski opremi in terapijah zdravilna.

Lastnosti cezija

  • Simbol: Cs.

  • Atomsko število: 55.

  • atomska masa: 132.905 u.

  • Elektronska konfiguracija: [Xe] 6s¹.

  • agregatno stanje: trdno (pri 20 °C) in tekoče (pri 28 °C).

  • Fuzijska točka: 28,5°C.

  • Vrelišče: 671°C.

  • GostotaTeža: 1,93 g cm-3.

  • elektronegativnost: 0,79 (Paulingova elektronegativnost).

  • kemična serija: reprezentativni elementi.

  • Lokacija v tabeli perotično: skupina 1, obdobje 6, blok s.

  • izotopi: 133Cs (100%).

Ne nehaj zdaj... Več po oglasu ;)

značilnosti cezija

Cezij je a kovina redkega pojava ki spada v skupino 1 periodnega sistema, znano kot skupina alkalijskih kovin. Cezij je srebrno zlate barve, je mehka, duktilna kovina in ima tališče približno 28 °C. Ker je temperatura taljenja relativno nizka, lahko ta element najdemo v tekočem stanju, odvisno od temperature okolja.

Steklena ampula, ki vsebuje element cezij
Steklena ampula, ki vsebuje element cezij

Tako kot druge alkalijske kovine, cezij burno reagira z vodo in je tako reaktiven, da lahko reagira celo z ledom pri temperaturah nad -116 °C. V stiku z atmosferskim zrakom cezij hitro oksidira. Zaradi te zelo reaktivne narave je njegova najpogostejša oblika manipulacije v povezavi z dušik, v obliki cezijevega azida (CsN). Cezij je shranjen v kovinski obliki s potopitvijo v nepolarna topila ali v prisotnosti inertnih plinov.

cezij ima 39 znanih izotopov. Od tega le cezij-133 (133Cs) je naravno stabilen. Ostali imajo atomske mase ki segajo od 112 do 151 u, večina jih ima polovično življenje zmanjšana, in sicer od delčkov sekunde do celo nekaj dni.

Nekatere radioaktivne izotope cezija je mogoče najti v naravi, saj izhajajo iz jedrska cepitev drugih elementov. Radioizotop cezij-135 (135Cs) ima dolgo razpolovno dobo na lestvici 2,3 milijona let. Razpolovna doba cezija-137 (137Cs) je star približno 30 let in cezij-134 (134Cs) nekaj več kot dve leti.

pri fizikalno-kemijske lastnosti cezija so podobne kalij To je od rubidij, pri čemer je ta zadnji element eden od onesnaževalcev rud, ki vsebujejo cezij.

V periodnem sistemu se cezij nahaja na spodnjem levem koncu, saj je kemični element z najmanjšo elektronegativnostjo.

Spojina cezijev hidroksid (CsOH) je najmočnejša poznana baza, ki lahko napada steklo. Druge pogostejše cezijeve spojine so cezijev nitrat (CsNO3) in cezijev klorid (CsCl), ki se uporabljata industrijsko za pridobivanje drugih kemičnih izdelkov.

cezij velja za redek element, saj zaseda 45. mesto med najpogostejšimi elementi v zemeljski skorji, z ocenjeno količino 2,6 ppm. cezij je strupena in radioaktivna kovina.

Preberite tudi: Kateri kemični elementi so radioaktivni?

Kje se nahaja cezij?

O Glavni mineral, znan kot vir cezija, je pollucit, hidratirani cezijev silikat in aluminij, katerega molekulska formula je CsAlSi2O6. Pollucite vsebuje med 5 % in 32 % cezijevega oksida. Lepidolit je lahko tudi izvorna ruda za cezij, odvisno od mesta pridobivanja.

Minerali onesnažujejo.
Minerali onesnažujejo.

regija lAug Bernic, ki se nahaja v Manitobi, Kanada, je eden glavnih virov cezija na planetu, ki koncentrira okoli 82 % vsega obstoječega onesnaževala na svetu, kar je enako 300 tisoč tonam rude. Ocenjuje se, da ima obstoječi onesnaževalec v tej regiji sestavo približno 20 % cezija.

Obstajajo tudi druge rezerve, ki vsebujejo polucit Zambija in namibija, ki se nahaja na afriški celini. Minerale, ki vsebujejo cezij, so že zabeležili v Afganistanu, na Kitajskem, v Italiji, Tibetu in Čilu.

Druge rude, ki vsebujejo cezij, so beril (Be3Al2(SiO3)6), s približno 9 % cezija, avogadrit ((K, Cs) BF4), z različnimi količinami cezija, in rodizit (hidratizirani aluminijev, berilijev, natrijev in cezijev borat različne sestave), ki vsebuje največ 3 % cezija. Kljub temu je edini ekonomsko upravičen mineral za pridobivanje cezija pollucit.

Pridobivanje cezija

cezij je prisoten v nekaterih mineralih, kot je pollucit, ki se običajno pridobiva v nečisti obliki. Glavna kontaminacija cezija, pridobljenega iz naravnih virov, je posledica prisotnosti elementa rubidija zaradi kemijske podobnosti med tema vrstama.

THE pridobivanje cezija prihajajo onesnaženja je mogoče izvesti s tremi glavnimi metodami: kisla razgradnja, alkalna razgradnja ali neposredna redukcija.

Kisla razgradnja je najpogosteje uporabljena metoda in se izvaja pri visoki temperaturi, bromovodikova, klorovodikova, žveplov ali fluorovodikova. V tem procesu nastane raztopina, ki vsebuje cezij in nečistoče, ki se prečisti s hidrolizo, pri čemer dobimo cezijevo sol visoke čistosti.

Pri alkalni razgradnji se mineral pollucit praži z mešanico natrijevih ali kalcijevih soli. Z izpiranjem nastale trdne snovi z vodo ali razredčenim amoniakom dobimo raztopino cezijevih soli višje čistosti.

Pri metodi neposredne redukcije pride do izolacije cezija z drobljenjem in segrevanjem rud, ki vsebujejo cezij in rubidij, v prisotnosti kovinskega natrija pri temperaturi 650 °C. V tem procesu nastane kovinska zlitina, ki je izpostavljena postopku ločevanja, znanemu kot frakcijska destilacija. Pri destilaciji se temperatura zlitine postopoma zvišuje in zaradi različnih temperatur vrelišča kovin jih je možno ločiti od mešanice in izolirati posamezno.

Cezij v svoji kovinski obliki je zelo reaktiven, zato je najpogosteje njegova komercializacija in manipulacija v obliki cezijevega azida (CsN3), pri čemer lahko cezij pridobimo s preprostim segrevanjem na približno 390 °C. Cezijev azid se pripravi z reakcijo med raztopino cezijevega sulfata in barijevega azida.

Uporaba cezija

Uporaba cezija je omejena zaradi njegovega nizkega tališča, zato ima zelo specifične uporabe.

Ena glavnih uporab elementa cezija je v atomskih urah., ki so visoko natančne ure, ki se uporabljajo v sistemih za merjenje časa. Ta vrsta opreme uporablja prehod elektroni med dvema različnima in dobro znanima nivojema osnovnega stanja atoma cezija za določitev časovne enote sekunde. Uporaba tovrstnega prehoda za merjenje časa je posledica njegove stabilnosti, dejstva, da se ne spreminja od atoma do atoma in se s časom ne obrabi.

Atomska ura, ki temelji na prehodih atomov cezija, ki se nahaja v laboratoriju v Nemčiji. [1]
Atomska ura, ki temelji na prehodih atomov cezija, ki se nahaja v laboratoriju v Nemčiji. [1]

Zaradi fotoemisivnih lastnosti je cezij uporablja se v fotoelektričnih in sončnih celicah, slikovne naprave v televizorjih in opremi za nočno opazovanje. Ta element še vedno sestavlja nekatere vrste stekla v posebnih lečah in optičnih vlaknih.

V kemični industriji se cezij uporablja kot katalizator pri organskih reakcijah hidrogeniranje in metode čiščenja nafta.

Trenutno je ena najpomembnejših aplikacij tega elementa v sestavi vrtalnih tekočin za industrijo zemeljskega plina in nafte.

V kombinaciji s kisikom tvori spojino, ki se uporablja za odstranjevanje odpadnih plinov v vakuumskih ceveh.

Cezijevi ioni se zaradi svoje visoke molekulske mase uporabljajo v ionskih pogonskih sistemih v motorjih vesoljskih plovil.

Radioaktivni izotop cezij-137 se uporablja v medicini in industriji kot oddajnik sevanje gama.

Preberite tudi:Kurij — sintetični element, za katerega je značilna velika radioaktivna zmogljivost

Previdnostni ukrepi s cezijem

Cezij je element izjemno reaktiven v prisotnosti vode, zato je razvrščen kot nevaren, njegov prevoz in skladiščenje pa morata potekati ločeno od drugih reagentov.

V stiku z vodo iz cezija nastane cezijev hidroksid. Ta spojina je a osnova zelo močan, lahko napade steklo.

cezij vsebuje nekatere radioizotope, ki so izjemno nevarni za zdravje človek in žival. O 137Cs je vzrok neplodnosti, rakpoškodbe kostnega mozga in kože ter lahko povzročijo smrt.

Vzorec cezija-137 z navedbo na embalaži radioaktivne snovi
Vzorec cezija-137 z navedbo na embalaži radioaktivne snovi

Cezijevi ioni zaradi svoje kemijske podobnosti s kalijem, lahko pokličeš The kalijeve receptorje v živih organizmih, ki zavira delovanje natrijevo-kalijeve črpalke, mehanizma, ki sodeluje pri več bioloških funkcijah.

Cezij-137 in nesreča v Goiâniji

cezij-137 (137Cs) je eden od radioizotopi elementa cezija, ki ima razpolovno dobo približno 30 let. Kot izotop cezija je vrsta 137Cs ima enako število protonov (Z = 55) in različno število nevtronov. Vrednost “137” opisuje vsoto protonov in nevtronov (55 + 82 = 137).

O137Cs je nestabilna in radioaktivna vrsta. To pomeni, da njegovo jedro oddaja sevanje tipa beta, ki se spremeni v kemični element barij-137 (137Ba). Ta proces je predstavljen z jedrsko reakcijo:

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

Sevanje, ki ga oddaja 137Cs je zelo škodljiv za zdravje ljudi, saj ga tvorijo ionizirajoči delci in elektromagnetno sevanjetukaj, ki prodrejo v tkiva in povzročijo vrsto zapletov, vključno z možnimi spremembami v DNK.

izdelek radioaktivni razpad od 137Cs - the 137Ba ― sprošča sevanje tipa gama, ki ima celo globljo prodorno moč kot sevanje beta.

Škoda, ki jo povzroči sevanje, je posledica njegove sposobnosti, da izpodriva elektrone iz atomov in tvori katione (vrste z pozitivni), ki so zelo reaktivni in lahko povzročijo resne spremembe v tkivnih celicah in celo v DNK.

Če pa z njim ravnamo previdno, sevanje, ki ga oddaja 137Cs je lahko koristen, zato se ta kemična vrsta uporablja pri zdravljenju raka, v nekaterih industrijah, pri sterilizaciji hrane, čiščenju odplak in opremi kirurški.

Vendar pa je pomanjkanje ustreznih navodil lahko povzroči The resne okoljske nesreče, kot je tista, ki se je zgodila v Goiânii leta 1987. Takrat sta delavca na reciklaži našla zapuščeno radioterapevtsko opremo, v kateri je bila kapsula s cezijem-137 v obliki cezijeve kloridne soli (CsCl).

Pri preprodaji kovinske opreme za smetišče je kapsulo odprl lastnik lokala in našel bel prah, ki je v temi postal svetlo moder. Zaradi lepote najdenega materiala ga je razdelil ljudem v regiji. Po nekaj dneh je mestni zdravstveni sistem prepoznal oskrbo več deset ljudi s simptomi kontaminacije z radioaktivnim elementom.

Fotografija radioaktivnega vira, vpletenega v nesrečo leta 1987 v Goiâniji.
Fotografija radioaktivnega vira, vpletenega v nesrečo leta 1987 v Goiâniji. Ta kovinski del je pripadal opremi za radioterapijo. [2]

Takrat so umrli štirje ljudje., stotine drugih pa je imelo ali mora živeti s simptomi zastrupitve z radioaktivnimi snovmi. Ker je cezijev klorid topen v vodi in higroskopičen, se zlahka razširi po vsej regiji ter onesnaži tla, vodo, živali in hrano.

V tej epizodi približno sedem ton atomski odpadki so bili izolirani v posebnih zgradbah za zadrževanje sevanja in morajo tam ostati vsaj 180 let, čas, potreben za zmanjšanje koncentracije radioaktivnega materiala znatno.

Cezij-137 se lahko sprosti tudi v ozračje z aktivacijo jedrska orožja in jedrske elektrarne. ena drugi vir onesnaženja okolja s cezijem-137 je bil dogodek, ki se je zgodil v Černobil, leta 1986, saj ta radioaktivni element izhaja iz mehanizmov radioaktivnega razpada urana.

  • Video lekcije Cezij-137: največja radiološka nesreča na svetu

zgodovina cezija

Element cezij je bil odkrit leta 1860 nemška znanstvenika Robert Wilhelm Bunsen in Gustav Robert Kirchhoff s spektroskopsko analizo vzorcev vode. Cezij je bil prvi kemični element, ki so ga odkrili s spektroskopijo.

Rezultat teh analiz je pokazal dve svetlo modri črti, ki so ju spremljale druge črte na drugih valovnih dolžinah, povezane z rdečo, zeleno in rumeno barvo. Zaradi modrih črt, prepoznanih v spektru, je Znanstveniki so uporabili izraz "cezij", besedo, ki pomeni "modro nebo".

Zasluge za slike

[1] geogif / shutterstock

[2] Wikimedia Commons (razmnoževanje)

Avtor: Ana Luiza Lorenzen Lima
Učiteljica kemije

Bi se radi sklicevali na to besedilo v šolskem ali akademskem delu? poglej:

LIMA, Ana Luiza Lorenzen. "Cezij (Cs)"; Brazilska šola. Na voljo v: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/cesio-cs.htm. Dostopano 25. avgusta 2022.

Teachs.ru

Časopis in novice

Vsak tiskani ali televizijski časopis je poln novic, ki so del našega vsakdana in so za nas pomem...

read more

Termokemija. Oddelek za termokemijo

THE termokemija je veja, ki preučuje izmenjave energije v obliki toplote, ki sodelujejo v kemijsk...

read more

Kaj je trajnostni razvoj in zeleno gospodarstvo? koncept trajnostnega razvoja

THE Konferenca Združenih narodov o trajnostnem razvoju, Rio + 20, bo potekalo med dnevi 13. in 2...

read more
instagram viewer