Цезій
Це́зій (хімічний знак — , лат. caesium — небесно-блакитний) — хімічний елемент з атомним номером 55, що належить до I групи, VI періоду періодичної системи елементів.
Відкрили 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]
Названий від лат. Caesium — небесно-блакитний, оскільки відкритий завдяки яскраво-синім спектральним лініям.
Атомний 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.
Середній 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)).
Весь 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].
Промислово 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:
- розкладанням азиду цезію в вакуумі;
- нагріванням суміші хлориду цезію та спеціально підготовленого кальцію. При цьому леткий цезій осідає на холодні частині реакційної установки:
Усі методи є трудомісткими. Другий дозволяє отримати високочистий метал, проте є вибухонебезпечним і вимагає на реалізацію декілька діб.
Застосовують 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.
Застосовувався 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.
Особливе 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.
Через 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]
Цезій відносять до маловивчених мікроелементів. Він знаходиться в навколишньому середовищі і надходить в організм різними шляхами, в основному через їжу.
- 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 : у 3 т / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2001—2004.
- U.S. Geological Survey, 2020, Mineral commodity summaries 2020: U.S. Geological Survey, 200 p. [Архівовано 7 серпня 2020 у Wayback Machine.], https://doi.org/10.3133/mcs2020.
- ↑ The Element Cesium [Архівовано 25 вересня 2018 у Wayback Machine.](англ.)
- ↑ Étude chimique et analyse du pollux de l'ile d'Elbe [Архівовано 25 вересня 2018 у Wayback Machine.](фр.)
- ↑ Cesium [Архівовано 3 жовтня 2018 у Wayback Machine.](англ.)
- ↑ Isotopes of the Element Caesium [Архівовано 7 березня 2021 у Wayback Machine.](англ.)
- ↑ ЦЕЗІЙ. Українська тератологічна інформаційна система. Процитовано 23 липня 2023.
- ↑ プルシアンブルーを利用して多様な形態のセシウム吸着材を開発 –汚染水や土壌などさまざまな環境に適用可能–. AIST. 24 серпня 2011. Архів оригіналу за 23 червня 2013. Процитовано 16 вересня 2011.(яп.)
- ↑ 土壌中のセシウムを低濃度の酸で抽出することに成功 –プルシアンブルーナノ粒子吸着材で回収し放射性廃棄物の大幅な減量化へ–. AIST. 31 серпня 2011. Архів оригіналу за 23 червня 2013. Процитовано 16 вересня 2011.(яп.)
- ↑ Saoshiro, Shinichi; Gibbs, Edwina (1 вересня 2011). New Japan method eyed to remove radiation from soil. Рейтер. Архів оригіналу за 8 грудня 2015. Процитовано 16 вересня 2011.
{{cite web}}: Недійсний|deadurl=404(довідка) [Архівовано 2015-12-08 у Wayback Machine.](англ.) - ↑ Цезій. General Multilingual Environmental Thesaurus. Процитовано 23 липня 2023.
- Популярна бібліотека хімічних елементів [Архівовано 16 грудня 2008 у Wayback Machine.]
- Про Цезій
- Радіоактивний цезій