Цезій (Cs): властивості, застосування, аварія

protection click fraud

О цезій це металевий елемент, що належить до 1 групи ТКраса Перотичний. Він має сріблястий вигляд, вступає в реакцію з водою і має ряд ізотопів. Деякі з цих ізотопів є радіоактивними та мають період напіврозпаду від років до мільйонів років. Природним джерелом цезію є мінерал поллуцит, знайдений у великих кількостях в певному регіоні Канади.

О Найвідомішим ізотопом цезію є цезій-137, який був відповідальним за радіоактивну аварію, що сталася в Гоянії в 1987 році.

Незважаючи на токсичність для тварин і людей, при правильному поводженні радіоактивні ізотопи цезію приносять переваги, будучи здатними використовуватися в медичній галузі, у фізиці та навіть у стерилізації мулу та харчові продукти.

Читайте також: Уран — радіоактивний елемент, який має велике значення для виробництва енергії

Реферат про цезій

  • Цезій — рідкісний металевий елемент, що належить до 1 групи Періодичної таблиці.

  • Цезій має точка злиття відносно низький, здатний переходити з твердого стану в рідкий при 28 °C.

  • Цезій дуже реагує з водою і легко окислюється кисень.

  • instagram story viewer
  • Цезій-133 є єдиним стабільним ізотопом цезію, крім 39 радіоактивних ізотопів.

  • Основним мінеральним джерелом цезію є поллуцит, шахти з видобутку якого зосереджені в Канаді.

  • Основне застосування цезію в атомний годинник, які є дуже високоточним обладнанням для вимірювання часу.

  • Цезій також знаходить застосування в фотоемісійних пристроях, в двигунах космічних кораблів у складі розчинів для буріння нафтових свердловин і в медичному обладнанні та терапії лікарський.

Властивості цезію

  • символ: Cs.

  • Атомний номер: 55.

  • атомна маса: 132.905 у.о.

  • Електронна конфігурація: [Xe] 6s¹.

  • фізичний стан: твердий (при 20 °C) і рідкий (при 28 °C).

  • Точка злиття: 28,5°C.

  • Точка кипіння: 671°C.

  • Щільність: 1,93 г см-3.

  • електронегативність: 0,79 (електронегативність за Полінгом).

  • хімічний ряд: репрезентативні елементи.

  • Розташування в табл Перозійний: група 1, період 6, блок s.

  • ізотопи: 133Cs (100%).

характеристики цезію

Цезій є a метал рідко зустрічається належать до групи 1 періодичної таблиці, відомої як група лужних металів. Цезій має сріблясто-золотистий вигляд, є м’яким, пластичним металом і має температуру плавлення приблизно 28 °C. Оскільки температура плавлення відносно низька, цей елемент можна знайти в рідкому стані залежно від температури навколишнього середовища.

Скляна ампула, що містить елемент цезій
Скляна ампула, що містить елемент цезій

Як і інші лужні метали, цезій бурхливо реагує з водою і є настільки реактивним, що може реагувати навіть з льодом при температурах вище -116 °C. При контакті з атмосферним повітрям цезій легко окислюється. Через цю дуже реактивну природу його найпоширенішою формою маніпуляції є асоціація з азот, у формі азиду цезію (CsN). Цезій зберігається в металевій формі шляхом занурення в неполярні розчинники або в присутності інертних газів.

цезій має 39 відомих ізотопів. З них тільки цезій-133 (133Cs) є природно стабільним. Інші мають атомні маси які охоплюють від 112 до 151 u, і більшість із них мають півжиття зменшується, коливаючись від часток секунди до навіть кількох днів.

Деякі радіоактивні ізотопи цезію можна знайти в природі, оскільки вони походять з ядерний поділ інших елементів. Радіоізотоп цезій-135 (135Cs) має тривалий період напіврозпаду в масштабі 2,3 мільйона років. Період напіврозпаду цезію-137 (137Cs) має вік близько 30 років, а цезій-134 (134Cs) трохи більше двох років.

на фізико-хімічні властивості цезію схожі з властивостями калію Це від рубідій, цей останній елемент є одним із забруднювачів руд, що містять цезій.

У періодичній таблиці цезій розташований у нижньому лівому кінці, будучи хімічним елементом з найменшою електронегативністю.

Сполука гідроксид цезію (CsOH) є найсильнішою відомою основою, здатною руйнувати скло. Іншими більш поширеними сполуками цезію є нітрат цезію (CsNO3) і хлорид цезію (CsCl), обидва використовуються промислово для отримання інших хімічних продуктів.

цезій вважається рідкісним елементом, оскільки він займає 45 місце серед найпоширеніших елементів у земній корі з оціночною кількістю 2,6 ppm. цезій є токсичним і радіоактивним металом.

Читайте також: Які хімічні елементи є радіоактивними?

Де знаходиться цезій?

О Основним мінералом, відомим як джерело цезію, є поллуцит, гідратований силікат цезію та алюміній, молекулярна формула якого CsAlSi2О6. Поллуцит містить від 5% до 32% оксиду цезію. Лепідоліт також може бути вихідною рудою для цезію, залежно від місця видобутку.

Мінеральні забруднювачі.
Мінеральні забруднювачі.

регіон с лAug Bernic, розташований у Манітобі, Канада, є одним із основних джерел цезію на планеті, що зосереджує близько 82% усіх існуючих забруднювачів у світі, що еквівалентно 300 тисячам тонн руди. За оцінками, наявний забруднювач у цьому регіоні має приблизно 20% вмісту цезію.

Є й інші запаси, що містять поллуцит Замбія і Намібія, що знаходиться на африканському континенті. Мінерали, що містять цезій, вже зареєстровані в Афганістані, Китаї, Італії, Тибеті та Чилі.

Іншими рудами, що містять цезій, є берил (Be3Ал2(SiO3)6), з приблизно 9% цезію, авогадрит ((K, Cs) BF4), з різними кількостями цезію, і родизит (гідратований борат алюмінію, берилію, натрію і цезію різного складу), що містить максимальний вміст 3% цезію. Незважаючи на це, єдиним економічно вигідним мінералом для видобутку цезію є поллуцит.

Отримання цезію

цезій є присутні в деяких мінералах, такі як поллуцит, які зазвичай отримують у нечистій формі. Основне забруднення цезієм, отриманим із природних джерел, пов’язане з присутністю елемента рубідію через хімічну подібність між цими двома видами.

THE добування цезію приходить поллуцита можна проводити трьома основними методами: кислотне травлення, лужне травлення або пряме відновлення.

Кислотне зброджування є найбільш використовуваним методом і виконується при високій температурі, а бромистоводнева, соляна, сірчаний або фтористий. У цьому процесі утворюється розчин, що містить цезій і домішки, який очищають шляхом гідролізу, отримуючи сіль цезію високої чистоти.

При лужному розщепленні мінерал поллюцит обсмажують із сумішшю солей натрію або кальцію. Промиваючи отриману тверду речовину водою або розбавленим аміаком, отримують більш чистий розчин солей цезію.

При методі прямого відновлення виділення цезію відбувається шляхом дроблення і нагрівання руд, що містять цезій і рубідій, у присутності металевого натрію при температурі 650 °С. У цьому процесі утворюється металевий сплав, який піддається процесу поділу, відомому як фракційна дистиляція. Під час перегонки температура сплаву поступово підвищується, і завдяки різним температурам кипіння металів їх можна відокремити від суміші та окремо.

Цезій у своїй металевій формі має високу реакційну здатність, тому це так і є найчастіше його комерціалізація та маніпуляції у формі азиду цезію (CsN3), завдяки чому цезій можна відновити простим нагріванням приблизно до 390 °C. Азид цезію отримують реакцією між розчином сульфату цезію та азидом барію.

Застосування цезію

Застосування цезію обмежене через його низьку температуру плавлення, і тому він має дуже специфічне використання.

Одним із основних застосувань елемента цезію є атомний годинник., які є високоточними годинниками, які використовуються в системах хронометражу. У цьому типі обладнання використовується перехід електрони між двома різними і добре відомими рівнями основного стану атома цезію для визначення одиниці часу секунди. Використання цього типу переходу для вимірювання часу пояснюється його стабільністю, тим, що він не змінюється від атома до атома і не зношується з часом.

Атомний годинник, заснований на переходах атомів цезію, знаходиться в лабораторії в Німеччині. [1]
Атомний годинник, заснований на переходах атомів цезію, знаходиться в лабораторії в Німеччині. [1]

Завдяки фотоемісійним властивостям цезій є використовується в фотоелектричних і сонячних елементах, пристрої формування зображення в телевізорах і приладах нічного бачення. Цей елемент досі входить до складу деяких типів скла в спеціальних лінзах і оптичному волокні.

У хімічній промисловості цезій використовують як каталізатор в органічних реакціях гідрування і методи очищення нафта.

В даний час одним з найважливіших застосувань цього елемента є створення складу бурових розчинів для газової та нафтової промисловості.

У поєднанні з киснем він утворює сполуку, яка використовується для видалення відпрацьованих газів у вакуумних трубках.

Іони цезію завдяки своїй високій молекулярній масі використовуються в іонних двигунах двигунів космічних кораблів.

Радіоактивний ізотоп цезій-137 знаходить застосування в медицині та промисловості як випромінювач гамма-випромінювання.

Читайте також:Кюрій — синтетичний елемент, що відрізняється великою радіоактивною здатністю

Запобіжні заходи з цезієм

Цезій – елемент надзвичайно реактивний у присутності води, тому він класифікується як небезпечний, і його транспортування та зберігання повинні здійснюватися ізольовано від інших реагентів.

При контакті з водою цезій утворює гідроксид цезію. Ця сполука є a база дуже сильний, здатний атакувати скло.

цезій містить деякі радіоізотопи, надзвичайно небезпечні для здоров’я людини і тварини. О 137Cs є причиною безпліддя, рак, пошкодження кісткового мозку та шкіри та може призвести до смерті.

Проба цезію-137 із зазначенням на упаковці радіоактивної речовини
Проба цезію-137 із зазначенням на упаковці радіоактивної речовини

Іони цезію через їх хімічну подібність до калію можете дзвонити The рецептори калію в живих організмах, пригнічуючи функціонування натрієво-калієвого насоса, механізму, який бере участь у кількох біологічних функціях.

Цезій-137 і аварія в Гоянії

Цезій-137 (137Cs) є одним із радіоізотопів елемента цезію, який має період напіврозпаду близько 30 років. Як ізотоп цезію вид 137Cs має однакову кількість протонів (Z = 55) і різну кількість нейтронів. Значення «137» описує суму протонів і нейтронів (55 + 82 = 137).

О137Cs є нестійким і радіоактивним видом. Це означає, що його ядро ​​випромінює випромінювання типу бета-версія, перетворюючись на хімічний елемент барій-137 (137Ba). Цей процес представлений ядерною реакцією:

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

Випромінювання, яке випромінює 137Cs дуже шкідливий для здоров'я людини, оскільки утворюється іонізуючими частинками та електромагнітне випромінюваннятут, які проникають у тканини, що призводить до ряду ускладнень, у тому числі до можливих змін у ДНК.

продукт радіоактивний розпад з 137Cs - це 137Ba ― виділяє гамма-випромінювання, яке має ще більшу проникаючу здатність, ніж бета-випромінювання.

Шкода, спричинена радіацією, пов’язана з її здатністю витісняти електрони з атомів, утворюючи катіони (види з позитивні), які мають високу реактивність і здатні сприяти серйозним змінам у клітинах тканин і навіть у ДНК.

Однак при обережному поводженні радіація, що випромінюється 137Cs може бути корисним, і тому цей хімічний вид використовується в лікуванні раку деяких галузях промисловості, у стерилізації харчових продуктів, в обробці стічних вод та в обладнанні хірургічні.

Однак, відсутність належних інструкцій може призвести до The серйозні екологічні аварії, такі як та, що сталася в Гоянії в 1987 році. Тоді двоє працівників переробки знайшли покинуте радіотерапевтичне обладнання, яке містило капсулу з цезієм-137 у формі хлориду цезію (CsCl).

При перепродажі металевого обладнання для звалища капсулу відкрив власник закладу, який виявив білий порошок, який у темряві ставав яскраво-синім. Через красу знайденого матеріалу він роздав його людям регіону. Через кілька днів міська система охорони здоров'я виявила допомогу десяткам людей із симптомами зараження радіоактивним елементом.

Фото радіоактивного джерела, яке стало учасником аварії в Гоянії 1987 року.
Фото радіоактивного джерела, яке стало учасником аварії в Гоянії 1987 року. Ця металева частина належала до радіотерапевтичного обладнання. [2]

Тоді загинуло четверо людей., а сотні інших мали або мусять жити з симптомами отруєння радіоактивним матеріалом. Оскільки хлорид цезію є водорозчинним і гігроскопічним, він легко поширюється по регіону, забруднюючи ґрунти, воду, тварин і їжу.

У цьому епізоді близько семи тонн атомні відходи були ізольовані в спеціальних будівлях для утримання радіації та повинні залишатися там щонайменше 180 років, час, необхідний для зменшення концентрації радіоактивного матеріалу значно.

Цезій-137 також може викидатися в атмосферу через активацію ядерна зброя і атомні електростанції. Один ще одним джерелом забруднення навколишнього середовища цезієм-137 стала подія, що сталася в Чорнобиль, у 1986 році, оскільки цей радіоактивний елемент походить від механізмів радіоактивного розпаду урану.

  • Відео уроки Цезій-137: найбільша радіаційна аварія у світі

історія цезію

Елемент цезій був відкритий в 1860 році німецькими вченими Робертом Вільгельмом Бунзеном і Густавом Робертом Кірхгофом за допомогою спектроскопічного аналізу проб води. Цезій був першим хімічним елементом, відкритим за допомогою спектроскопії.

Результати цих аналізів показали дві яскраві сині лінії, які супроводжувалися іншими лініями на інших довжинах хвиль, пов’язаних із червоним, зеленим і жовтим кольорами. Через сині лінії, ідентифіковані в спектрі, Вчені використали термін «цезій», слово, що означає «блакитне небо».

Автори зображень

[1] geogif / затвор

[2] Wikimedia Commons (відтворення)

Ана Луїза Лоренцен Ліма
Вчитель хімії

Teachs.ru
Відкрийте для себе перший у світі віскі, створений штучним інтелектом; зрозуміти

Відкрийте для себе перший у світі віскі, створений штучним інтелектом; зрозуміти

Все частіше Штучний інтелект (AI) робить внесок у технологічний розвиток людства. Іноді це може д...

read more
ІДЕАЛЬНИЙ домашній томатний соус існує, а ось його рецепт!

ІДЕАЛЬНИЙ домашній томатний соус існує, а ось його рецепт!

Томатний соус Будинок зроблений Це одне з тих кулінарних скарбів, які дорого бережуть кожна родин...

read more

Програма Open University of Brazil пропонує 290 тисяч місць

Найбільша кількість, яку будь-коли пропонувала Програма Відкритого університету Бразилії (UAB) в ...

read more
instagram viewer