O cesium är ett metalliskt grundämne som tillhör grupp 1 av TSkönheten Perodiskt. Den har ett silverfärgat utseende, är reaktivt med vatten och har ett antal isotoper. Vissa av dessa isotoper är radioaktiva och har halveringstider som sträcker sig från år till miljoner år. Den naturliga källan till cesium är mineralet pollucit, som finns i stora mängder i en viss region i Kanada.
O Den mest kända cesiumisotopen är cesium-137, som var ansvarig för den radioaktiva olyckan som inträffade i Goiânia 1987.
Trots att det är giftigt för djur och människor, när det hanteras på rätt sätt, radioaktiva cesiumisotoper ge fördelar, att kunna användas inom det medicinska området, inom fysik och till och med vid sterilisering av slam och livsmedel.
Läs också: Uran — radioaktivt element av stor betydelse för energigenerering
Sammanfattning om cesium
Cesium är ett sällsynt metalliskt grundämne som tillhör grupp 1 i det periodiska systemet.
Cesium har fusionspunkt relativt låg, att kunna byta från fast till flytande vid 28 °C.
Cesium är mycket reaktivt med vatten och oxideras lätt av syre.
Cesium-133 är den enda stabila isotopen av cesium, med de återstående 39 radioaktiva isotoper.
Den huvudsakliga mineralkällan för cesium är pollucit, vars utvinningsgruvor är koncentrerade i Kanada.
Den huvudsakliga tillämpningen av cesium är i atomur, som är utrustning för tidsmätning med mycket hög precision.
Cesium finner också tillämpning i fotoemissionsanordningar, i framdrivningssystem för rymdfarkoster i sammansättningen av borrvätskor för oljekällor och i medicinsk utrustning och terapier medicinsk.
Cesiumegenskaper
Symbol: Cs.
Atomnummer: 55.
atomisk massa: 132.905 u.
Elektronisk konfiguration: [Xe] 6s¹.
fysiskt tillstånd: fast (vid 20 °C) och flytande (vid 28 °C).
Fusionspunkt: 28,5°C.
Kokpunkt: 671°C.
Densitet: 1,93 g cm-3.
elektronnegativitet: 0,79 (Pauling elektronegativitet).
kemisk serie: representativa element.
Plats i tabell Perodiskt: grupp 1, period 6, block s.
isotoper: 133Cs (100%).
egenskaper hos cesium
Cesium är en metall sällsynt som tillhör grupp 1 i det periodiska systemet, känd som alkalimetallgruppen. Cesium har ett silvergyllene utseende, är en mjuk, seg metall och har en smältpunkt på cirka 28 °C. Eftersom smälttemperaturen är relativt låg kan detta element återfinnas i flytande tillstånd, beroende på omgivningstemperaturen.
Liksom de andra alkalimetallerna, cesium reagerar häftigt med vatten och är så reaktiv att den till och med kan reagera med is vid temperaturer över -116 °C. I kontakt med atmosfärisk luft oxideras cesium lätt. På grund av denna mycket reaktiva natur är dess vanligaste form av manipulation i samband med kvävei form av cesiumazid (CsN). Cesium lagras i metallisk form genom nedsänkning i opolära lösningsmedel eller i närvaro av inerta gaser.
cesiumet har 39 kända isotoper. Av dessa är endast cesium-133 (133Cs) är naturligt stabil. De andra har atommassor som sträcker sig från 112 till 151 u, och de flesta av dem har halva livet minskat, allt från bråkdelar av en sekund till till och med några dagar.
Vissa radioaktiva isotoper av cesium kan hittas i naturen, eftersom de härrör från Kärnfission av andra element. Radioisotopen cesium-135 (135Cs) har en lång halveringstid på skalan av 2,3 miljoner år. Halveringstiden för cesium-137 (137Cs) är cirka 30 år gammal och cesium-134 (134Cs) är drygt två år.
På De fysikalisk-kemiska egenskaperna hos cesium liknar de hos kalium Det är från rubidium, varvid detta sista element är en av föroreningarna i malmer som innehåller cesium.
I det periodiska systemet är cesium beläget i den nedre vänstra änden, vilket är det kemiska elementet med lägst elektronegativitet.
Föreningen cesiumhydroxid (CsOH) är den starkaste basen som är känd och kan angripa glas. Andra vanligare cesiumföreningar är cesiumnitrat (CsNO3) och cesiumklorid (CsCl), båda används industriellt för att erhålla andra kemiska produkter.
cesiumet anses vara ett sällsynt element, eftersom det upptar den 45:e positionen bland de mest förekommande elementen i jordskorpan, med en uppskattad mängd av 2,6 ppm. cesiumet är en giftig och radioaktiv metall.
Läs också: Vilka kemiska grundämnen är radioaktiva?
Var finns cesium?
O Det huvudsakliga mineralet som är känt som en källa till cesium är pollucit, ett hydratiserat cesiumsilikat och aluminium, vars molekylformel är CsAlSi2O6. Pollucite innehåller mellan 5 % och 32 % cesiumoxid. Lepidolit kan också vara en källmalm för cesium, beroende på utvinningsplatsen.
regionen av lAug Bernic, som ligger i Manitoba, Kanada, är en av de viktigaste källorna till cesium på planeten, koncentrerar omkring 82 % av all befintlig förorening i världen, en mängd motsvarande 300 tusen ton malm. Det uppskattas att den befintliga föroreningen i denna region har en sammansättning av cirka 20 % i cesium.
Det finns andra reserver som innehåller föroreningar i Zambia och Namibia, som ligger på den afrikanska kontinenten. Mineraler som innehåller cesium har redan registrerats i Afghanistan, Kina, Italien, Tibet och Chile.
Andra malmer som innehåller cesium är beryl (Be3Al2(SiO3)6), med cirka 9 % cesium, avogadrit ((K, Cs) BF4), med varierande mängder cesium och rhodizit (hydratiserat aluminium, beryllium, natrium och cesiumborat av varierande sammansättning), innehållande en maximal halt av 3 % cesium. Trots det är det enda ekonomiskt lönsamma mineralet för utvinning av cesium förorenat.
Att få cesium
cesiumet är finns i vissa mineraler, såsom pollucit, som normalt erhålls i sin orena form. Den huvudsakliga kontamineringen i cesium som erhållits från naturliga källor beror på närvaron av elementet rubidium, på grund av de kemiska likheterna mellan dessa två arter.
DE cesiumextraktion kommande av pollucit kan utföras med tre huvudsakliga metoder: sur rötning, alkalisk rötning eller direkt reduktion.
Syra nedbrytning är den mest använda metoden och utförs vid hög temperatur och bromväte, saltsyra, svavel- eller fluorvätesyra. I denna process bildas en lösning som innehåller cesium och föroreningar, som renas genom hydrolys, vilket ger ett cesiumsalt med hög renhet.
Vid alkalisk nedbrytning rostas mineralet pollucit med en blandning av natrium- eller kalciumsalter. Genom att tvätta det resulterande fasta ämnet med vatten eller utspädd ammoniak erhålls en lösning med högre renhet av cesiumsalter.
I den direkta reduktionsmetoden sker isoleringen av cesium genom krossning och upphettning av malmer som innehåller cesium och rubidium, i närvaro av metalliskt natrium vid en temperatur av 650 °C. I denna process bildas en metallegering som utsätts för en separationsprocess som kallas fraktionerad destillation. Vid destillation höjs legeringens temperatur gradvis och på grund av metallernas olika koktemperaturer är det möjligt att separera dem från blandningen och isolera dem individuellt.
Cesium i sin metalliska form är mycket reaktivt, så det är det oftast dess kommersialisering och manipulation i form av cesiumazid (CsN3), varvid cesium kan utvinnas genom att helt enkelt värma upp till cirka 390 °C. Cesiumazid framställs genom reaktion mellan en lösning av cesiumsulfat och bariumazid.
Cesiumapplikationer
Cesiums tillämpningar är begränsade på grund av dess låga smältpunkt och därför har det mycket specifika användningsområden.
En av de viktigaste användningsområdena för grundämnet cesium är i atomur.,som är högprecisionsklockor som används i tidtagningssystem. Denna typ av utrustning använder övergången av elektroner mellan två olika och välkända nivåer av cesiumatomens grundtillstånd för att definiera tidsenheten sekund. Användningen av denna typ av övergång för att mäta tid beror på dess stabilitet, det faktum att den inte förändras från atom till atom och inte slits ut med tiden.
![Atomklocka baserad på övergångarna av cesiumatomer som ligger i ett laboratorium i Tyskland. [1]](/f/b929677c7ce47f86150f2774f63c4f16.jpg)
På grund av de fotoemissiva egenskaperna är cesium används i fotoelektriska och solceller, bildåtergivningsenheter i tv-apparater och mörkerseendeutrustning. Detta element består fortfarande av vissa typer av glas i speciallinser och optisk fiber.
Inom den kemiska industrin används cesium som katalysator i organiska reaktioner av hydrering och reningsmetoder Petroleum.
För närvarande är en av de viktigaste tillämpningarna av detta element i sammansättningen av borrvätskor för naturgas- och oljeindustrin.
I kombination med syre bildar det en förening som används för att avlägsna avfallsgaser i vakuumrör.
Cesiumjoner, på grund av sin höga molekylmassa, används i joniska framdrivningssystem i rymdfarkoster.
Den radioaktiva isotopen cesium-137 finner tillämpning inom medicin och industri som utsändare av gammastrålning.
Läs också:Curium — syntetiskt grundämne kännetecknat av sin stora radioaktiva kapacitet
Försiktighetsåtgärder med cesium
Cesium är ett grundämne extremt reaktiv i närvaro av vatten, så det är klassificerat som farligt, och dess transport och lagring måste utföras isolerat från andra reagenser.
I kontakt med vatten ger cesium upphov till cesiumhydroxid. Denna förening är en bas mycket stark som kan attackera glaset.
cesiumet har några radioisotoper som är extremt hälsofarliga människa och djur. O 137Cs är en orsak till infertilitet, cancer, benmärg och hudskador och kan leda till döden.
Cesiumjoner, på grund av deras kemiska likhet med kalium, du kan ringa De kaliumreceptorer i levande organismer, hämmar funktionen hos natrium-kaliumpumpen, en mekanism involverad i flera biologiska funktioner.
Cesium-137 och olyckan i Goiânia
Cesium-137 (137Cs) är en av de radioisotoper av grundämnet cesium, med en halveringstid på cirka 30 år. Som en isotop av cesium, arten 137Cs har samma antal protoner (Z = 55) och olika antal neutroner. Värdet "137" beskriver summan av protoner och neutroner (55 + 82 = 137).
O137Cs är en instabil och radioaktiv art. Det betyder att dess kärna avger strålning av den typen beta, omvandlas till det kemiska elementet barium-137 (137Ba). Denna process representeras av kärnreaktionen:
\({_{55}^{137}}Cs⟶{_{-1}^{0}}β+{_{56}^{137}}Ba\)
Strålningen som sänds ut av 137Cs är mycket skadligt för människors hälsa, eftersom det bildas av joniserande partiklar och elektromagnetisk strålninghär, som penetrerar vävnaderna, vilket leder till en rad komplikationer, inklusive möjliga förändringar i DNA.
produkten av radioaktivt avfall av 137Cs - den 137Ba ― släpper ut gammastrålning, som har ännu djupare penetrerande kraft än betastrålning.
Skadan som orsakas av strålning beror på dess förmåga att förskjuta elektroner från atomer och bilda katjoner (arter med positiva), som är mycket reaktiva och kan främja allvarliga förändringar i vävnadsceller och även i DNA.
Men när den hanteras med försiktighet kan strålningen som avges av 137Cs kan vara fördelaktiga och därför används denna kemiska art i cancerterapier, i vissa industrier, inom livsmedelssterilisering, inom avloppsrening och inom utrustning kirurgisk.
Men den brist på korrekt instruktion kan leda till De allvarliga miljöolyckor, som den som inträffade i Goiânia år 1987. Vid det tillfället hittade två återvinningsarbetare en övergiven strålbehandlingsutrustning, som innehöll en kapsel med cesium-137, i form av cesiumkloridsalt (CsCl).
Vid återförsäljning av metallutrustningen till en skrotuppläggning öppnades kapseln av ägaren till stället, som hittade ett vitt pulver som blev klarblått i mörkret. På grund av skönheten i det material som hittades distribuerade han det till folket i regionen. Efter några dagar identifierade stadens hälsosystem vården av dussintals människor med symtom på kontaminering av det radioaktiva elementet.
Vid tillfället dog fyra personer., och hundratals fler har haft eller måste leva med symtomen på radioaktivt materialförgiftning. Eftersom cesiumklorid är vattenlösligt och hygroskopiskt sprids det lätt över hela regionen och förorenar jordar, vatten, djur och mat.
I det här avsnittet, cirka sju ton atomavfall isolerades i specifika byggnader för att innehålla strålningen och måste stanna där åtminstone 180 år, tid som krävs för att koncentrationen av radioaktivt material ska minska väsentligt.
Cesium-137 kan också släppas ut i atmosfären genom aktivering av kärnvapen och kärnkraftverk. Ett en annan källa till förorening av miljön med cesium-137 var händelsen som inträffade i Tjernobyl, 1986, eftersom detta radioaktiva element härrör från uranets radioaktiva sönderfallsmekanismer.
Videolektioner Cesium-137: den största radiologiska olyckan i världen
cesiums historia
Cesiumelementet var upptäcktes 1860 av de tyska forskarna Robert Wilhelm Bunsen och Gustav Robert Kirchhoff genom spektroskopisk analys av vattenprover. Cesium var det första kemiska grundämnet som upptäcktes genom spektroskopi.
Resultatet av dessa analyser visade två klarblå linjer, åtföljda av andra linjer vid andra våglängder, associerade med färgerna rött, grönt och gult. På grund av de blå linjerna som identifieras i spektrumet, Forskare använde termen "cesium", ett ord som betyder "blå himmel".
Bildkrediter
[1] geogif / slutarstock
[2] Wikimedia Commons (fortplantning)
Av Ana Luiza Lorenzen Lima
Kemilärare
