Цезій

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Цезій (Cs)
Атомний номер 55
Зовнішній вигляд
простої речовини
дуже м'який, в'язкий
сіруватий метал
Властивості атома
Атомна маса
(молярна маса)
132,90543 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 267 пм
Енергія іонізації
(перший електрон)
375,5 (3,89) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Xe] 6s1
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 235 пм
Радіус іона (+1e) 167 пм
Електронегативність
(за Полінгом)
0,79
Електродний потенціал 0
Ступені окиснення 1
Термодинамічні властивості
Густина 1,873 г/см³
Питома теплоємність 0,241 Дж/(K моль)
Теплопровідність 35,9 Вт/(м К)
Температура плавлення 301,6 K
Теплота плавлення 2,09 кДж/моль
Температура кипіння 951,6 K
Теплота випаровування 68,3 кДж/моль
Молярний об'єм 70,0 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки кубічна
об'ємноцентрована
Період ґратки 6,050 Å
Відношення c/a n/a
Температура Дебая n/a K
Періодична система елементів
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Цезій (Cs, лат. Caesium — небесно-голубий) — хімічний елемент I групи періодичної системи елементів, атомний номер 55, атомна маса 132,9054.

Історія[ред.ред. код]

Відкрили спектральним аналізом Г.Кірхгоф та Р.Бунзен в 1860 році.

Походження назви[ред.ред. код]

Називаний від лат. Caesium — небесно-голубий, так як відкритий за яскраво-синім спектральним лініям.

Загальна характеристика[ред.ред. код]

Ат. н. 55; ат.м. 132,9054. Має один стабільний ізотоп 133Сs. Більшість сполук Сs йонні.

Проста речовина — цезій. М'який метал сріблястого кольору, належить до лужних металів. Густина 1,904. tплав 28,5 оС, tкип 678 оС. Хімічно дуже активний, вибухає від контакту з водою, енергійно реагує з галогенами, сіркою та ін. речовинами. Цезій — типовий рідкісний і розсіяний елемент.

Поширення[ред.ред. код]

Сер. вміст в земній корі 3,7•10−4 мас.%. Цезій геохімічно тісно пов'язаний з ґранітним розплавом; концентрується в рідкіснометалічних пегматитах разом з Li, Be, Та і Nb. Відомо декілька власних мінералів цезію, з них полуцит і авоґадрит мають промислове значення. Виділяється також берил цезіїстий (вороб'євіт, Be2CsAl2(Si6O18)).

Отримання[ред.ред. код]

Цезій у вакуумованій ампулі

Промислово цезій отримується у вигляді сполук, що утворюються при обробці мінералу полуциту хлоридною чи сульфатною кислотами. Перший процес включає в себе обробку вихідного мінералу підігрітою соляною кислотою, додавання хлориду стибію SbCl3 для осадження сполуки Cs3[Sb2Cl9] і промивання гарячою водою або розчином амоніаку з утворенням хлориду цезію CsCl. При другому — мінерал обробляється підігрітою сірчаною кислотою з утворенням алюмоцезіевих галунів CsAl(SO4)2 · 12H2O.

Отримання[ред.ред. код]

Існує кілька лабораторних методів отримання цезію. Він може бути отриманий:

\mathrm{Cs_2Cr_2O_7 + 2\ Zr \longrightarrow 2\ Cs + 2\ ZrO_2 + Cr_2O_3}
  • розкладанням азиду цезію в вакуумі;
  • нагріванням суміші хлориду цезію та спеціально підготовленого кальцію. При цьому леткий цезій осідає на холодні частині реакційної установки:
\mathrm{2\ CsCl + Ca \longrightarrow 2\ Cs \uparrow + CaCl_2}

Усі методи є трудомісткими. Другий дозволяє отримати високочистий метал, проте є вибухонебезпечним і вимагає на реалізацію декілька діб.

Застосування[ред.ред. код]

Застосовують при виготовленні фотокатодів. Завдяки винятковим властивостям цезію — найбільшому розміру катіонів (0,165 нм), найменшому потенціалу йонізації (3,89 eV) і низькій роботі виходу електрона (1,87 eV) при опроміненні його сонячними променями, а також нагріванні він стає джерелом потоку електронів, на чому засноване виробництво емісійних фотоелементів, фотоелектронних помножувачів, електронно-оптичних перетворювачів, сонячних батарей. Великі перспективи відкриває використання його як палива в йонних ракетних двигунах для космічних польотів, а також для підвищення ефективності роботи плазмових ґенераторів, тобто безпосереднього перетворення теплової енергії в електричну, що здійснюється в магнітогідродинамічних (МГД) ґенераторах і термоелектронних перетворювачах (ТЕП). Все це обумовило швидке зростання його виробництва — з декількох десятків кілограмів до перших десятків тонн. Ц. застосовують також у виробництві газових лазерів.

Металургія[ред.ред. код]

Застосовувався для підвищення жароміцності магнію та алюмінію, так наприклад при додаванні 0,3-0,4% цезію до магнію в 3 рази підвищує його міцність на розрив та різко покращує його корозійну стійкість, але через високу ціну та наявність інших більш дешевих металів для легування він не використовується для цих цілей.

Виробництво електродів[ред.ред. код]

Особливе місце та велике застосування металічного цезію в останні роки є у використанні його в якості добавки до вольфраму для виробництва електродів потужних освітлювальних дугових ламп та електродів, що застосовують для зварювання алюмінію, магнію, титану, нержавіючої сталі та цілого ряду активних сплавів у середовищі аргону, гелію та водню. Застосування цієї добавки (0,1-0,35%) в значній степені полегшує запалювання та горіння дуги при низькій напрузі.

Радіонукліди[ред.ред. код]

Цезій-137[ред.ред. код]

Цезій-137 (137Cs) — штучний радіоактивний ізотоп цезію. Випромінювання, що ним створюється використовується для потреб рентгенотерапії.

Японські установи AIST (Agency of Industrial Science and Technology) розробила метод для видалення радіоактивного цезію з грунту і води у 2011 році. Він використовує пігмент Берлінська Лазур.[1][2][3]

Біологічна роль[ред.ред. код]

Цезій відносять до маловивчених мікроелементів. Він знаходиться в навколишньому середовищі і поступає в організм різними шляхами, в основному через їжу.

Див. також[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]

  • Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім.. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк: «Вебер», 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
  • Гірничий енциклопедичний словник: в 3 т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2001—2004.

Примітки[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]