|
ЦезійЦе́зій (хімічний знак — , лат. caesium — небесно-блакитний) — хімічний елемент з атомним номером 55, що належить до I групи, VI періоду періодичної системи елементів. ІсторіяВідкрили спектральним аналізом Г. Кірхгоф та Р. Бунзен в 1860 році у воді Дюркгаймерского мінерального джерела.[1] Цезій став першим елементом, відкритим таким способом. У 1864 році Пізані виділив цезій з мінералу полуциту.[2] Чистий цезій був отриманий за допомогою електролізу у 1882 році Карлом Сеттенбергом[3] Походження назвиНазваний від лат. Caesium — небесно-блакитний, оскільки відкритий завдяки яскраво-синім спектральним лініям. Загальна характеристикаАтомний номер 55; атомна маса 132,9054. Має один стабільний ізотоп 133Cs. Більшість сполук Cs іонні. Проста речовина — цезій. М'який метал золотистого кольору з сріблястим блиском, належить до лужних металів. Густина 1,904. tплав 28,5 °С, tкип 678 °С. Хімічно дуже активний, вибухає від контакту з водою, енергійно реагує з галогенами, сіркою та ін. речовинами. Цезій — типовий рідкісний і розсіяний елемент. ПоширенняСередній вміст у земній корі 3,7•10−4 мас.%. Цезій геохімічно тісно пов'язаний з гранітним розплавом; концентрується в рідкіснометалічних пегматитах разом з Li, Be, Та і Nb. Відомо декілька власних мінералів цезію, з них полуцит і авогадрит мають промислове значення. Виділяється також берил цезіїстий (вороб'євіт, Be2CsAl2(Si6O18)). ІзотопиВесь природній цезій складається з одного ізотопу, 133Cs. Загалом відомо 57 ізотопів цезію з масовими числами від 112 до 151, 17 з яких — метастабільні. З нестабільних ізотопів, найбільші періоди напіврозпаду мають 135Cs (2,3 млн років) і 134Cs (2 роки)[4]. ОтриманняПромислово цезій отримується у вигляді сполук, що утворюються при обробці мінералу полуциту хлоридною чи сульфатною кислотами. Перший процес містить такі етапи: обробка 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. Існує кілька лабораторних методів отримання цезію. Він може бути отриманий:
Усі методи є трудомісткими. Другий дозволяє отримати високочистий метал, проте є вибухонебезпечним і вимагає на реалізацію декілька діб. ЗастосуванняЗастосовують при виготовленні фотокатодів. Завдяки винятковим властивостям цезію — найбільшому розміру катіонів (0,165 нм), найменшому потенціалу іонізації (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 робочого тіла в іонних ракетних двигунах для космічних польотів, а також для підвищення ефективності роботи плазмових генераторів, тобто безпосереднього перетворення теплової енергії в електричну, що здійснюється в магнітогідродинамічних (МГД) генераторах і термоелектронних перетворювачах (ТЕП). Все це обумовило швидке зростання його виробництва — з декількох десятків кілограмів до перших десятків тонн. Цезій застосовують також у виробництві газових лазерів. Кристали йодиду цезію широко використовують як сцинтилятори у фізичних дослідженнях та медичній техніці. Також, завдяки ширшому, ніж у броміду калію, діапазону пропускання оптичного випромінювання (від 0,3 до 50 мкм), кристали йодиду цезію використовують в інфрачервоній оптиці. МеталургіяЗастосовувався для підвищення жаростійкості магнію та алюмінію, так наприклад при додаванні 0,3–0,4% цезію до магнію він 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 електродівОсобливе місце та велике застосування металевого цезію в останні роки є у використанні його як 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 мірі полегшує запалювання та горіння дуги при низькій напрузі. РадіонуклідиЧерез викид радіонуклідів цезію Чорнобильській катастрофі було розроблено моделі оцінки впливу цього елементу в період вагітності та елімінації його з організму.[5] Цезій-137 (137Cs) — штучний радіоактивний ізотоп цезію. Випромінювання, що ним створюється, використовується для потреб радіотерапії. Японські установи AIST (Agency of Industrial Science and Technology) розробила метод для видалення радіоактивного цезію з ґрунту і води у 2011 році. Він використовує пігмент берлінська лазур.[6][7][8] Цезій-134 має період напіврозпаду 2,06 року. Його виробляють шляхом реакції у ядерних реакторах, але не через розщеплення ядерного ядра.[9] Біологічна рольЦезій відносять до маловивчених мікроелементів. Він знаходиться в навколишньому середовищі і надходить в організм різними шляхами, в основному через їжу. Див. такожЛітература
Примітки
Посилання
|
