Cezis (Cs) – cheminis elementas: savybės, pavojai ir panaudojimas
Cezis (Cs) – reaktyvus, žemo lydymosi šarminis metalas: savybės, pavojai (užsiliepsnoja, sprogsta vandenyje) ir pramoninis panaudojimas. Retas, brangus cheminis elementas.
Cezis (arba cezis) - cheminis elementas, kurio atominis numeris periodinėje lentelėje yra 55. Jo simbolis yra Cs. Tai šviesiai auksinis, labai minkštas metalas, kurį galima pjauti peiliu.
Pagrindinės fizikinės ir cheminės savybės
- Atominė masė: apie 132,905 u.
- Elektronų konfiguracija: [Xe] 6s1.
- Fazės ir temperatūros: lydymosi temperatūra apie 28,5 °C (taigi cezis kambario temperatūroje dažnai būna skystas), virimo temperatūra apie 671 °C.
- Tankis: apie 1,93 g/cm³ (kietas), šviesiai auksinė spalva.
- Oxidacijos būsena: dažniausiai +1 (jaučiantis kaip tipinis šarminis metalas).
- Reaktyvumas: labai aukštas — cezis reaguoja agresyviau su vandeniu ir deguonimi nei lengvesni šarminiai metalai.
Reaktyvumas ir sauga
Lydymosi temperatūra yra žema (apie 28,5 °C), todėl cezis gali būti skystas kambario temperatūroje. Jis yra labai reaktyvus ir iš karto oksiduojasi ore — gali užsidegti (užsiliepsnoti) sąlytyje su oras. Susilietęs su vandeniu cezis reaguoja ypač smarkiai, išskiria vandenilį ir susidaro stipriai bazinė Cezio hidroksido šarminė tirpalas (CsOH), o reakcija gali baigtis sprogimu arba užsiliepsnojimu.
Dėl didelio reaktyvumo cezis saugomas po inertiška mineraline alyva arba uždarose ampulėse ir dirbama su juo tik laboratorijoje, turint tinkamą apsaugą — pirštines, apsauginius akinius ir darbą vykdant uždaroje sistemoje arba po traukos gaubtu. Smarkiai korozines Cs junginius ir tirpalus reikėtų laikyti izoliuotai; cheminių nudegimų atveju reikalinga skubi medicininė pagalba.
Izotopai ir radiaciniai pavojai
Natūralus cezis yra beveik visiškai sudarytas iš stabilaus izotopo 133Cs, kuris neturi radioaktyvumo ir plačiai naudojamas tiksliose laikrodžių technologijose (atominių laikrodžių pagrindas). Tačiau svarbūs yra ir radioaktyvūs izotopai, ypač 137Cs, kuris susidaro branduolinėse reakcijose ir branduolinių avarijų metu. 137Cs turi pusperiodį apie 30 metų ir skleidžia beta ir gama spinduliuotę — tai daro šį izotopą reikšmingu aplinkos taršos šaltiniu po branduolinių incidentų.
Radiacinio užteršimo atveju cezio jonai gali prasiskverbti į maistą ir dirvožemį; gydyme nuo cezio sukelto užteršimo kartais naudojamas Prūsijos mėlis (Prussian blue), kuris padeda iš organizmo pašalinti radioaktyviuosius cezio izotopus.
Panaudojimas
- Atominių laikrodžių standartas: stabilus 133Cs izotopas naudojamas kaip laiko vieneto — sekundės — atskaitos pagrindas daugelyje atominių laikrodžių.
- Pramoniniai ir laboratoriniai prietaisai: cezio junginiai vartojami fotoelektrinėse ląstelėse, katodose, vakuuminėse elektroninėse priemonėse ir kai kuriose optinėse priemonėse.
- Naftos pramonė: cezio formatas (Cs(HCOO)) naudojamas kaip didelio tankio gręžimo skystis (drilling fluid) kai kuriose specializuotose geologinėse operacijose.
- Medicinos ir pramonės radiacija: radioaktyvus 137Cs kartais naudojamas medicinoje (radioterapijoje) ir industrijoje kaip radiacijos šaltinis, tačiau dėl saugos rizikų pastaraisiais dešimtmečiais jo panaudojimas mažėja.
Aplinka, atsiradimas gamtoje ir gavimas
Cezis gamtoje yra retas. Jis randamas daugiausia minerale pollucite (cezio aliuminio silikatas) ir kai kuriuose kituose glinų bei ličio turinčiuose mineraluose, pavyzdžiui, lepidolituose. Dėl menko gausumo Žemėje cezis yra santykinai brangus.
Gavyba ir atskyrimas vykdomi iš cezio turinčių mineralų, dažnai naudojant cheminių reagentų ekstrakciją ir jonų mainų metodus, kad būtų gauti gryni cezio metalai ar cezio druskos.
Biologinis poveikis ir sveikata
Žmogaus organizmui cezis nėra būtinas. Stabilūs cezio junginiai dideliais kiekiais gali būti toksiški, tačiau jų toksiškumas dažnai yra mažesnis nei kai kurių sunkesnių metalų, nes cezis elgiasi panašiai į kalį ir organizme dalinai prisiima jo vietą. Vis dėlto dideli kiekiai gali sutrikdyti širdies ir nervų sistemos funkcijas. Radioaktyvus cezis (pvz., 137Cs) kelia didelį pavojų: ilgalaikė ar didelė radiacija gali sukelti akūtų ir ilgalaikių sveikatos sutrikimų, įskaitant vėžį.
Jei žmogus pateko į sąlytį su metaliniu ceziu ar jo garais, būtina nedelsiant pašalinti su tarša susijusius drabužius, gausiai praplauti odą vandeniu ir kreiptis į medicinos įstaigą. Prieš pradėdami cheminį valymą ar deaktyvavimą, specialistai vertina užterštumo pobūdį (stabilus ar radioaktyvus izotopas) ir taiko tinkamus neutralizavimo bei decontaminacijos metodus.
Istorija ir kilmė
Cezis buvo atrastas 1860 m. Robert Bunsen ir Gustav Kirchhoff naudojant spektroskopiją — jiems pasirodė ryškios mėlynos spektrinės linijos. Pavadinimas kilęs iš lotyniško žodžio caesius, reiškiančio „dangaus mėlynumo“, pagal būdingą jo spektrinę liniją.
Santrauka: cezis (Cs) yra reaguojantis, minkštas šarminis metalas su žema lydymosi temperatūra ir dideliu reaktyvumu. Jis turi svarbių taikymų (pvz., atominiuose laikrodžiuose ir pramonėje), tačiau reikalauja atsargumo tvarkant dėl cheminio ir, esant radioaktyviems izotopams, radiacinio pavojų.
Istorija
Cezį pirmą kartą 1861 m. aprašė Gustavas Robertas Kirchhoffas ir Robertas Wilhelmas Bunsenas. Jie bandė mineralinį vandenį iš Bad Durkheimo. Išskyrę kalcį, stroncį, magnį ir litį, jie pastebėjo dvi linijas "mėlynojoje" spektro srityje. Dėl šių linijų jie padarė išvadą, kad, be jau rastų elementų, mineraliniame vandenyje turi būti dar viena nežinoma medžiaga. Šią medžiagą jie pavadino ceziu pagal mėlyną spalvą.
Izotopai ir junginiai
Cezis turi bent 39 žinomus izotopus, kurių atominė masė svyruoja nuo 112 iki 151. Tik vienas iš jų, 133Cs, yra stabilus. Todėl gamtoje paplitęs cezio izotopas yra 133Cs, kuris nėra radioaktyvus. 133Cs naudojamas atominiuose laikrodžiuose, jo virpesių dažnis naudojamas sekundės ilgiui nustatyti. Kitas izotopas 137Cs natūraliai nesusidaro, bet susidaro atlikus branduolių dalijimąsi. Jis yra labai radioaktyvus ir naudojamas kaip pramoninis gama spindulių šaltinis.
Cezis sudaro junginius su daugeliu kitų cheminių elementų. Cezio formatas dėl didelio tankio naudojamas naftos gręžyboje.
Reaktyvumas
Cezis labai reaktyvus ore ir vandenyje. Cezis ore greitai oksiduojasi ir bet kuriuo metu gali spontaniškai užsidegti (atsitiktinai užsidegti). Dėl šios priežasties, kaip ir kiti pirmos grupės elementai (litis, natris, rubidis ir francis), jis turi būti saugomas žibale arba mineralinėje alyvoje. Vandenyje cezis smarkiai reaguoja ir susidaro cezio hidroksidas (2CsOH). Cezis nuskęsta maždaug vienai sekundei, tada sprogsta. Sprogimas yra daugiau kaip 50 kartų didesnis už į vandenį įmesto elemento dydį, o sprogimo pakanka, kad sudužtų įprasta Pirekso stiklinė, kolba ar mėgintuvėlis. Reakcijos vaizdo įrašą galite rasti čia.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra cezis?
A: Cezis yra cheminis elementas, kurio atominis skaičius yra 55, o simbolis - Cs.
K: Kokiai grupei priklauso cezis?
A: Cezis priklauso šarminių metalų grupei.
K: Kokia cezio lydymosi temperatūra?
A: Cezio lydymosi temperatūra yra žema, 28 °C.
K: Ar cezis yra reaktyvus?
A: Taip, jis yra labai reaktyvus.
K: Kuo cezis yra pavojinga cheminė medžiaga?
A: Dėl didelio reaktyvumo jis yra pavojingas. Jis gali užsidegti, o patekęs į vandenį - sprogti.
K: Kodėl cezis laikomas mineralinėje alyvoje?
A.: Cezis laikomas mineralinėje alyvoje, nes stipriai reaguoja su vandeniu.
K: Ar cezis yra paplitęs elementas?
Atsakymas: Ne, cezis yra retas elementas ir yra gana brangus, nes Žemėje jo yra nedaug.
Ieškoti