Cezij je teški metal. Cezij i njegove karakteristike. Gdje te mogu naći
Nije bilo moguće otkriti nikakve izotope osim stabilnog 133 Cs u prirodnom ceziju. Poznata su 33 radioaktivna izotopa cezija s masenim brojevima od 114 do 148. U većini slučajeva oni su kratkotrajni: poluživoti se mjere u sekundama i minutama, rjeđe - nekoliko sati ili dana. Međutim, tri od njih se ne raspadaju tako brzo - to su 134 Cs, 137 Cs i 135 Cs s poluživotima od 2 godine, 30 godina i 3·10 6 godina. Sva tri izotopa nastaju raspadom urana, torija i plutonija nuklearni reaktori ili tijekom testiranja nuklearnog oružja.
Oksidacijsko stanje +1.
Godine 1846. cezijev silikat, polucit, otkriven je u pegmatitima otoka Elbe u Tirenskom moru. Prilikom proučavanja ovog minerala, u to vrijeme nepoznati cezij pogrešno je zamijenjen s kalijem. Sadržaj kalija izračunat je iz mase spoja platine, uz pomoć kojega je element preveden u netopljivo stanje. Kako je kalij lakši od cezija, izračun rezultata kemijske analize pokazao je manjak od oko 7%. Ova misterija je riješena tek nakon otkrića spektralne analize njemačkih znanstvenika Roberta Bunsena i Gustava Kirchhoffa 1859. godine. Bunsen i Kirchhoff otkrili su cezij 1861. godine. Izvorno se nalazio u mineralnim vodama ljekovitih izvora Schwarzwalda. Cezij je bio prvi element otkriven spektroskopijom. Njegovo ime odražava boju najsvjetlijih linija u spektru (od latinskog caesius - nebesko plavo).
Otkrivači cezija nisu uspjeli izolirati ovaj element u slobodnom stanju. Metalni cezij prvi je put dobio tek 20 godina kasnije, 1882. godine, švedski kemičar K. Setterberg C. elektrolizom rastaljene smjese cezijevih i barijevih cijanida, uzetih u omjeru 4:1. Dodan je barijev cijanid kako bi se snizilo talište, ali bilo je teško raditi s cijanidima zbog njihove visoke toksičnosti, a barij je kontaminirao konačni proizvod, a iskorištenje cezija je bilo vrlo malo. Racionalniju metodu pronašao je 1890. godine poznati ruski kemičar N.N.Beketov, koji je predložio redukciju cezijevog hidroksida metalnim magnezijem u struji vodika pri povišenoj temperaturi. Vodik je punio uređaj i sprječavao oksidaciju cezija koji je destiliran u poseban spremnik, međutim ni u ovom slučaju prinos cezija nije prelazio 50% od teorijskog.
Cezij u prirodi i njegovo industrijsko dobivanje.
Cezij je rijedak element. Nalazi se u raspršenom stanju (reda tisućinki postotka) u mnogim stijenama; Manje količine ovog metala pronađene su i u morskoj vodi. Nalazi se u većim koncentracijama (do nekoliko desetinki postotka) u nekim mineralima kalija i litija, uglavnom u lepidolitu. Za razliku od rubidija i većine drugih rijetkih elemenata, cezij stvara vlastite minerale - polucit, avogadrit i rodicit.
Rodicit je izuzetno rijedak. Često se klasificira kao mineral litija, jer njegov sastav (M 2 O 2 Al 2 O 3 3B 2 O 3, gdje je M 2 O zbroj oksida alkalijskih metala) obično sadrži više litija nego cezija. Avogadritus (K,Cs) je također rijedak. Najviše cezija sadrži polucit (Cs,Na) n H 2 O (sadržaj Cs 2 O je 29,8-36,7% težinski).
Podaci o globalnim izvorima cezija vrlo su ograničeni. Njihove se procjene temelje na polucitu, iskopanom kao nusproizvod zajedno s drugim mineralima pegmatita.
Kanada je vodeća u proizvodnji polucita. Ležište Bernick Lake (jugoistočna Manitoba) sadrži 70% svjetskih rezervi cezija (oko 73 tisuće tona). Pollucit se također vadi u Namibiji i Zimbabveu, čiji se resursi procjenjuju na 9 tisuća tona, odnosno 23 tisuće tona cezija. U Rusiji se naslage polucita nalaze na poluotoku Kola, u istočnim Sayanima i Transbaikaliji. Također ih ima u Kazahstanu, Mongoliji i Italiji (otok Elba).
Da bi se ovaj mineral otvorio i vrijedne komponente pretvorile u topljivi oblik, tretira se zagrijavanjem koncentriranim mineralnim kiselinama. Ako se polucit razgradi klorovodičnom kiselinom, tada se iz dobivene otopine djelovanjem SbCl3 istaloži Cs 3, koji se zatim tretira tople vode ili otopina amonijaka. Kada se polucit razgradi sumpornom kiselinom, dobiva se cezijeva stipsa CsAl(SO 4) 2 12H 2 O.
Također se koristi i druga metoda: polucit se sinterira sa smjesom oksida i kalcijevog klorida, kolač se izluži u autoklavu vrućom vodom, otopina se upari do suhog sumpornom kiselinom, a ostatak se tretira vrućom vodom. Nakon odvajanja kalcijevog sulfata iz otopine, izoliraju se spojevi cezija.
Suvremene metode ekstrakcije cezija iz polucita temelje se na prethodnom spajanju koncentrata s viškom vapna i malom količinom fluorita. Ako se proces provodi na 1200°C, tada je gotovo sav cezij sublimiran u obliku Cs 2 O oksida. Ova sublimacija je kontaminirana primjesama drugih alkalnih metala, ali je topiv u mineralnim kiselinama, što dodatno pojednostavljuje. operacije. Metalni cezij ekstrahira se zagrijavanjem smjese (1:3) usitnjenog polucita s kalcijem ili aluminijem na 900°C.
No, u osnovi, cezij se dobiva kao čep produkt u proizvodnji litija iz lepidolita. Lepidolit je prethodno stopljen (ili sinteriran) na temperaturi od oko 1000 °C sa gipsom ili kalijevim sulfatom i barijevim karbonatom. U tim se uvjetima svi alkalijski metali pretvaraju u lako topive spojeve – mogu se ispirati vrućom vodom. Nakon odvajanja litija preostaje prerada dobivenih filtrata, a tu je najteža operacija odvajanje cezija od rubidija i ogromnog viška kalija.
Za odvajanje cezija, rubidija i kalija i dobivanje čistih spojeva cezija koriste se metode ponovljene kristalizacije stipse i nitrata, taloženja i rekristalizacije Cs 3 ili Cs 2. Također se koriste kromatografija i ekstrakcija. Za dobivanje spojeva cezija visoke čistoće koriste se polihalidi.
Većina proizvedenog cezija dolazi iz proizvodnje litija, pa kada se litij počeo koristiti u fuzijskim uređajima i naširoko se koristio u automobilskim mazivima 1950-ih, eksploatacija litija, kao i cezija, se povećala i spojevi cezija postali su dostupniji nego prije.
Podaci o globalnoj proizvodnji i potrošnji cezija i njegovih spojeva nisu objavljeni od kasnih 1980-ih. Tržište cezija je malo, s godišnjom potrošnjom koja se procjenjuje na samo nekoliko tisuća kilograma. Kao rezultat toga, nema trgovine i službenih tržišnih cijena.
Značajke jednostavne tvari, industrijska proizvodnja i uporaba metalnog cezija.
Cezij je zlatnožuti metal, jedan od tri intenzivno obojena metala (uz bakar i zlato). Nakon žive, najtopljiviji je metal. Cezij se tali na 28,44° C, vrije na 669,2° C. Njegove su pare obojene zelenkasto-plavo.
Topljivost cezija kombinirana je s velikom lakoćom. Unatoč prilično velikoj atomskoj masi elementa, njegova gustoća na 20°C iznosi samo 1,904 g/cm 3 . Cezij je puno lakši od svojih susjeda na periodnom sustavu. Lantan, na primjer, s gotovo istom atomskom masom, više je od tri puta gušći od cezija. Cezij je samo dva puta teži od natrija, dok su njihove atomske mase u omjeru 6:1. Čini se da razlog tome leži u elektronskoj strukturi atoma cezija (jedan elektron na zadnjem s-podrazina), što dovodi do činjenice da je metalni radijus cezija vrlo velik (0,266 nm).
Cezij ima još jedno vrlo važno svojstvo vezano uz njegovu elektroničku strukturu – gubi svoj jedini valentni elektron lakše nego bilo koji drugi metal; ovo zahtijeva vrlo malo energije - samo 3,89 eV, stoga, na primjer, proizvodnja plazme iz cezija zahtijeva mnogo manje energije nego korištenje bilo kojeg drugog kemijskog elementa.
Cezij je bolji od svih drugih metala u osjetljivosti na svjetlost. Cezijeva katoda emitira struju elektrona čak i kada je izložena infracrvene zrake s valnom duljinom od 0,80 µm. Maksimalna emisija elektrona javlja se za cezij kada je osvijetljen zelenim svjetlom, dok se za ostale fotoosjetljive metale taj maksimum pojavljuje tek kada su izloženi ljubičastim ili ultraljubičastim zrakama.
Kemijski je cezij vrlo aktivan. Na zraku odmah oksidira uz upalu, stvarajući superoksid CsO 2 s primjesom peroksida Cs 2 O 2. Cezij je sposoban apsorbirati i najmanje tragove kisika u uvjetima dubokog vakuuma. Eksplozivno reagira s vodom pri čemu nastaje hidroksid CsOH i oslobađa vodik. Cezij reagira čak i s ledom na –116° C. Njegovo skladištenje zahtijeva veliku pažnju.
Cezij također stupa u interakciju s ugljikom. Samo najnaprednija modifikacija ugljika - dijamant - može izdržati cezij. Tekući rastaljeni cezij i njegove pare oslobađaju čađu, ugljen, pa čak i grafit, ubacujući se između atoma ugljika i stvarajući prilično jake spojeve zlatnožute boje. Na 200-500 ° C nastaje spoj sastava C 8 Cs 5, a na višim temperaturama - C 24 Cs, C 36 Cs. Zapale se na zraku, istiskuju vodik iz vode, a pri jakom zagrijavanju razgrađuju se i oslobađaju sav apsorbirani cezij.
Čak i pri običnim temperaturama, reakcije cezija s fluorom, klorom i drugim halogenima praćene su paljenjem, a sa sumporom i fosforom - eksplozijom. Kada se zagrijava, cezij se spaja s vodikom. Cezij ne reagira s dušikom u normalnim uvjetima. Cs 3 N nitrid nastaje u reakciji s tekućim dušikom tijekom električnog pražnjenja između elektroda izrađenih od cezija.
Cezij se otapa u tekućem amonijaku, alkilaminima i polieterima, stvarajući plave otopine koje su elektronički vodljive. U otopini amonijaka, cezij polako reagira s amonijakom pri čemu se oslobađa vodik i stvara amid CsNH 2.
Legure i intermetalni spojevi cezija relativno su niskog tališta. Cezijev aurid CsAu, u kojem se ostvaruje djelomično ionska veza između atoma zlata i cezija, je poluvodič n-tip.
Najbolje rješenje problema dobivanja metalnog cezija pronašao je 1911. francuski kemičar A. Axpil. Prema njegovoj metodi, koja je i dalje najčešća, cezijev klorid se reducira metalnim kalcijem u vakuumu:
2CsCl + Ca → CaCl 2 + 2Cs
u ovom slučaju reakcija se odvija gotovo do kraja. Proces se odvija pri tlaku od 0,1–10 Pa i temperaturi od 700–800° C. Oslobođeni cezij isparava i destilira, a kalcijev klorid u cijelosti ostaje u reaktoru, jer u tim uvjetima hlapljivost sol je zanemariva (talište CaCl 2 je 773° C) . Kao rezultat ponovljene destilacije u vakuumu, dobiva se apsolutno čisti metalni cezij.
Opisani su mnogi drugi postupci za proizvodnju metalnog cezija iz njegovih spojeva. Metalni kalcij može se zamijeniti karbidom, ali u tom slučaju temperatura reakcije mora se povećati na 800 °C, tako da je konačni proizvod kontaminiran dodatnim nečistoćama. Elektroliza taline cezija halida također se provodi pomoću tekuće olovne katode. Rezultat je legura cezija i olova iz koje se destilacijom u vakuumu izdvaja metalni cezij.
Moguće je razgraditi cezijev azid ili reducirati njegov dikromat cirkonijem, no te su reakcije ponekad popraćene eksplozijom. Prilikom zamjene cezijevog dikromata s kromatom, proces redukcije se odvija glatko, i iako iskorištenje ne prelazi 50%, destilira se vrlo čisti metalni cezij. Ova metoda je primjenjiva za dobivanje malih količina metala u posebnom vakuumskom uređaju.
Svjetska proizvodnja cezija je relativno mala.
Metalni cezij je sastavni dio katodnog materijala za fotoćelije, fotomultiplikatorske cijevi i televizijske prijenosne katodne cijevi. Fotoćelije sa složenom srebrno-cezijevom fotokatodom posebno su vrijedne za radar: osjetljive su ne samo na vidljivo svjetlo, već i na nevidljive infracrvene zrake i, za razliku od, primjerice, selena, rade bez inercije. Antimon-cezijeve solarne ćelije naširoko se koriste na televiziji i kinu; njihova osjetljivost, čak i nakon 250 sati rada, pada za samo 5-6% pouzdano rade u temperaturnom rasponu od –30° C do +90° C. Oni čine tzv. višestupanjske fotoćelije; u ovom slučaju, pod utjecajem elektrona uzrokovanih svjetlosnim zrakama u jednoj od katoda, dolazi do sekundarne emisije - elektrone emitiraju dodatne fotokatode uređaja. Kao rezultat toga, ukupna električna struja koja nastaje u fotoćeliji višestruko se povećava. Povećana struja i povećana osjetljivost postižu se i punjenjem cezijevih fotoćelija inertnim plinom (argonom ili neonom).
Metalni cezij koristi se za izradu posebnih ispravljača, koji su u mnogim aspektima bolji od živinih ispravljača. Koristi se kao rashladno sredstvo u nuklearnim reaktorima, komponenta maziva za svemirsku tehnologiju, geter u vakuumu elektronički uređaji. Metalni cezij također pokazuje katalitičku aktivnost u reakcijama organskih spojeva.
Cezij se koristi u atomskim standardima vremena. Cezijevi satovi su nevjerojatno točni. Njihovo djelovanje temelji se na prijelazima između dva stanja atoma cezija s paralelnom i antiparalelnom orijentacijom intrinzičnih magnetskih momenata atomske jezgre i valentnog elektrona. Ovaj prijelaz je popraćen oscilacijama sa strogo konstantnim karakteristikama (valna duljina 3,26 cm). Godine 1967. Međunarodna generalna konferencija za utege i mjere ustanovila je: "Sekunda je vrijeme jednako 9 192 631 770 perioda zračenja koje odgovara prijelazu između dvije hiperfine razine osnovnog stanja atoma cezija-133."
U u posljednje vrijeme Mnogo se pažnje posvećuje cezijevoj plazmi, sveobuhvatnom proučavanju njezinih svojstava i uvjeta nastanka; možda će se koristiti u plazma motorima budućnosti. Osim toga, rad na proučavanju cezijeve plazme usko je povezan s problemom kontrolirane termonuklearne fuzije. Mnogi vjeruju da je preporučljivo stvarati cezijevu plazmu korištenjem toplinske energije nuklearnih reaktora.
Cezij se čuva u staklenim ampulama u atmosferi argona ili zatvorenim čeličnim posudama ispod sloja dehidriranog vazelina. Zbrinite metalne ostatke tretiranjem pentanolom.
Spojevi cezija.
Cezij tvori binarne spojeve s većinom nemetala. Cezijevi hidridi i deuteridi vrlo su zapaljivi na zraku, kao i u atmosferama fluora i klora. Spojevi cezija s dušikom, borom, silicijem i germanijem su nestabilni, a ponekad i zapaljivi i eksplozivni. Halogenidi i soli većine kiselina su stabilniji.
Spojevi kisika. Cezij tvori devet spojeva s kisikom, u rasponu sastava od Cs 7 O do CsO 3 .
Cezijev oksid Cs 2 O stvara smeđe-crvene kristale koji difundiraju u zraku. Dobiva se sporom oksidacijom s nedovoljnom (2/3 stehiometrijske) količinom kisika. Ostatak neizreagiranog cezija se destilira u vakuumu na 180-200° C. Cezijev oksid sublimira u vakuumu na 350-450° C, a raspada se na 500° C:
2Cs 2 O = Cs 2 O 2 + 2Cs
Snažno reagira s vodom stvarajući cezijev hidroksid.
Cezijev oksid je sastavni dio složenih fotokatoda, specijalnih stakala i katalizatora. Utvrđeno je da pri proizvodnji sintola (sintetskog ulja) iz vodenog plina i stirena iz etilbenzena, kao iu nekim drugim sintezama, dodavanjem male količine cezijevog oksida (umjesto kalijevog oksida) u katalizator povećava se iskorištenje konačnog proizvoda i poboljšava uvjete procesa.
Higroskopni blijedožuti kristali cezijevog peroksida Cs 2 O 2 mogu se dobiti oksidacijom cezija (ili njegove otopine u tekućem amonijaku) s doziranom količinom kisika. Iznad 650°C cezijev peroksid se raspada uz oslobađanje atomskog kisika i snažno oksidira nikal, srebro, platinu i zlato. Cezijev peroksid se otapa u ledenoj vodi bez raspadanja, a iznad 25 °C s njom reagira:
2Cs2O2 + 2H2O = 4CsOH + O2
Otapa se u kiselinama pri čemu nastaje vodikov peroksid.
Pri spaljivanju cezija na zraku ili kisiku nastaje zlatno-smeđi cezijev superoksid CsO 2 . Iznad 350°C disocira uz oslobađanje kisika. Cezijev superoksid je vrlo jak oksidans.
Cezijev peroksid i superoksid služe kao izvori kisika i koriste se za njegovu regeneraciju u svemirskim letjelicama i podvodnim vozilima.
Seskvioksid "Cs 2 O 3" nastaje u obliku tamnog paramagnetskog praha tijekom pažljivog termičkog razlaganja cezijevog superoksida. Također se može proizvesti oksidacijom metala otopljenog u tekućem amonijaku ili kontroliranom oksidacijom peroksida. Pretpostavlja se da je dinad peroksid-peroksid [(Cs +)4(O 2 2–)(O 2 –) 2 ].
Narančasto-crveni ozonid CsO 3 može se dobiti djelovanjem ozona na bezvodni prah cezijevog hidroksida ili peroksida pri niskoj temperaturi. Stajanjem se ozonid polako raspada na kisik i superoksid, a hidrolizom odmah prelazi u hidroksid.
Cezij također tvori subokside, u kojima je formalno oksidacijsko stanje elementa znatno niže od +1. Oksid sastava Cs 7 O ima brončanu boju, talište mu je 4,3 ° C i aktivno reagira s kisikom i vodom. U potonjem slučaju nastaje cezijev hidroksid. Polaganim zagrijavanjem Cs 7 O se raspada na Cs 3 O i cezij. Ljubičasti kristali Cs 11 O 3 tale se s raspadom na 52,5 ° C. Crveno-ljubičasti Cs 4 O raspada se iznad 10,5 ° C. Nestehiometrijska faza Cs 2+ x O mijenja sastav do Cs 3 O, koji se raspada na 166°C.
Cezijev hidroksid CsOH stvara bezbojne kristale koji se tale na ° C. Temperature taljenja hidrata su još niže, npr. CsOH H 2 O monohidrat se tali uz raspad na 2,5 ° C, a CsOH 3H 2 O trihidrat čak -5,5 ° C.
Cezijev hidroksid služi kao katalizator za sintezu mravlje kiseline. S ovim katalizatorom reakcija se odvija na 300°C bez visokog tlaka. Prinos konačnog proizvoda je vrlo visok - 91,5%.
Cezijevi halogenidi CsF, CsCl, CsBr, CsI (bezbojni kristali) tale se bez raspadanja, iznad tališta su hlapljivi. Toplinska stabilnost se smanjuje pri prelasku s fluorida na jodid; bromid i jodid u pari se djelomično raspadaju na jednostavne tvari. Cezijevi halogenidi vrlo su topljivi u vodi. U 100 g vode na 25 ° C otopljeno je 530 g cezijevog fluorida, 191,8 g cezijevog klorida, 123,5 g cezijevog bromida, 85,6 g cezijevog jodida. Bezvodni klorid, bromid i jodid kristaliziraju iz vodenih otopina. Cezijev fluorid se oslobađa u obliku kristalnih hidrata sastava CsF· n H 2 O, gdje n = 1, 1,5, 3.
U interakciji s halidima mnogih elemenata, cezijevi halogenidi lako tvore složene spojeve. Neki od njih, primjerice Cs 3, koriste se za izolaciju i analitičko određivanje cezija.
Cezijev fluorid koristi se za proizvodnju organofluornih spojeva, piezoelektrične keramike i specijalnih stakala. Cezijev klorid je elektrolit u gorivim ćelijama, topilo za zavarivanje molibdena.
Cezijev bromid i jodid naširoko se koriste u optici i elektrotehnici. Kristali ovih spojeva su prozirni za infracrvene zrake valnih duljina od 15 do 30 μm (CsBr) i od 24 do 54 μm (CsI). Konvencionalne prizme izrađene od natrijevog klorida propuštaju zrake valne duljine od 14 mikrona, a one od kalijevog klorida - 25 mikrona, pa je korištenje cezijevog bromida i jodida umjesto natrijevog i kalijevog klorida omogućilo snimanje spektra složenih molekula u daleko infracrveno područje.
Ako se pri izradi fluorescentnih zaslona za televizore i znanstvenu opremu između kristala cinkovog sulfida unese približno 20% cezijevog jodida, ekrani će bolje apsorbirati rendgenske zrake i jače će svijetliti kada budu ozračeni snopom elektrona.
Scintilacijski instrumenti za detekciju teških nabijenih čestica koje sadrže monokristale cezijevog jodida aktiviranog talijem imaju najveću osjetljivost od svih instrumenata ove vrste.
cezij-137.
Izotop 137 Cs nastaje u svim nuklearnim reaktorima (u prosjeku 6 jezgri 137 Cs od 100 jezgri urana).
Na normalnim uvjetima Tijekom rada nuklearnih elektrana emisije radionuklida, uključujući i radioaktivni cezij, su neznatne. Velika većina produkata fisije ostaje u gorivu. Prema podacima dozimetrijskog praćenja, koncentracija cezija u područjima gdje se nalaze nuklearne elektrane gotovo ne prelazi koncentraciju ovog nuklida u kontrolnim područjima.
Teške situacije nastaju nakon nesreća, kada vanjsko okruženje Ulazi ogromna količina radionuklida i velike površine su izložene kontaminaciji. Ispuštanje cezija-137 u atmosferu zabilježeno je tijekom nesreće na Južnom Uralu 1957., gdje je došlo do toplinske eksplozije skladišta radioaktivnog otpada, tijekom požara u radiokemijskoj tvornici u Windenaleu u Velikoj Britaniji 1957., tijekom uklanjanje radionuklida vjetrom iz poplavne ravnice jezera. Karačaj na južnom Uralu 1967. Nesreća u nuklearnoj elektrani Černobil 1986. postala je katastrofa; cezij-137 činio je oko 15% ukupne radijacijske kontaminacije. Glavni izvor radioaktivnog cezija koji ulazi u ljudsko tijelo su prehrambeni proizvodi životinjskog podrijetla kontaminirani nuklidom.
Radionuklid 137 Cs također se može koristiti za dobrobit ljudi. Koristi se u detekciji grešaka, kao iu medicini za dijagnostiku i liječenje. Za cezij-137 zainteresirali su se stručnjaci u području terapije X-zrakama. Ovaj se izotop razlaže relativno sporo, gubeći samo 2,4% svoje izvorne aktivnosti godišnje. Pokazao se korisnim za liječenje malignih tumora. Cezij-137 ima određene prednosti u odnosu na radioaktivni kobalt-60: dulje vrijeme poluraspada i manje teško g-zračenje. U tom smislu, uređaji koji se temelje na 137 Cs su izdržljiviji, a zaštita od zračenja je manje glomazna. Međutim, te prednosti postaju stvarne tek u odsutnosti nečistoće 134 Cs s kraćim poluživotom i jačim g-zračenjem.
Iz otopina dobivenih tijekom obrade radioaktivnog otpada nuklearni reaktori, 137 Cs se ekstrahira metodama koprecipitacije sa željezom, niklom, cink heksacijanoferatima ili amonijevim fluorvolframatom. Također se koriste ionska izmjena i ekstrakcija.
Elena Savinkina
DEFINICIJA
cezij nalazi se u šestoj periodi skupine I glavne (A) podskupine periodnog sustava.
Pripada obitelji s-elementi. Metal. Oznaka - Cs. Serijski broj - 55. Relativna atomska masa - 132,95 amu.
Elektronska struktura atoma cezija
Atom cezija sastoji se od pozitivno nabijene jezgre (+55), unutar koje se nalazi 55 protona i 78 neutrona, a 55 elektrona giba se u šest orbita.
Sl.1. Shema strukture atoma cezija.
Raspodjela elektrona među orbitalama je sljedeća:
55Cs) 2) 8) 18) 18) 8) 1 ;
1s 2 2s 2 2str 6 3s 2 3str 6 3d 10 4s 2 4str 6 4d 10 5s 2 5str 6 6s 1 .
Vanjska energetska razina atoma cezija sadrži 1 elektron, koji je valentni elektron. Nema uzbuđenog stanja. Energetski dijagram osnovnog stanja ima sljedeći oblik:
Valentni elektron atoma cezija može se karakterizirati skupom od četiri kvantna broja: n(glavni kvant), l(orbitalni), m l(magnetski) i s(vrtnja):
|
Podnivo |
||||
Primjeri rješavanja problema
PRIMJER 1
| Vježbajte | Atom elementa mangana odgovara skraćenoj elektronskoj formuli:
|
| Otopina | Naizmjenično ćemo dešifrirati skraćene elektroničke formule kako bismo otkrili onu koja odgovara atomu mangana u osnovnom stanju. Serijski broj ovog elementa je 25. Zapišimo elektronsku konfiguraciju argona: 18 Ar1 s 2 2s 2 2str 6 3s 2 3str 6 . Tada će kompletna ionska formula izgledati ovako: 1s 2 2s 2 2str 6 3s 2 3str 6 3d 5 4s 2 . Ukupan broj elektrona u elektronskoj ljusci podudara se s atomskim brojem elementa u periodnom sustavu elemenata. Jednako je 25. Mangan ima ovaj redni broj. |
| Odgovor | Opcija 1 |
cezij(lat. Caesium), Cs, kemijski element I. skupine periodnog sustava Mendeljejeva; atomski broj 55, atomska masa 132, 9054; srebrnobijeli metal, spada u alkalijske metale. U prirodi se pojavljuje kao stabilni izotop 133 Cs. Od umjetno proizvedenih radioaktivnih izotopa masenih brojeva od 113 do 148 najstabilniji je 137 Cs s vremenom poluraspada T ½ = 33 godine.
Povijesni podaci. Cezij su 1860. otkrili R. W. Bunsen i G. R. Kirchhoff u vodama mineralnog izvora Durkheim (Njemačka) metodom spektralne analize. Nazvan je Cezij (od latinskog caesius - nebesko plav) zbog dvije svijetle linije u plavom dijelu spektra. Metalni cezij prvi je izolirao švedski kemičar K. Setterberg 1882. godine tijekom elektrolize rastaljene smjese CsCN i Ba.
Rasprostranjenost cezija u prirodi. Cezij je tipičan rijedak element u tragovima. Prosječni sadržaj Cezija u zemljinoj kori (clarke) je 3,7·10 -4% mase. Ultramafične stijene sadrže 1·10 -5% cezija, bazične stijene sadrže 1·10 -4%. Cezij je geokemijski blisko povezan s granitnom magmom, stvarajući koncentracije u pegmatitima zajedno s Li, Be, Ta, Nb; posebno u pegmatitima bogatim Na (albit) i Li (lepidolit). Poznata su dva iznimno rijetka cezijeva minerala - pollucit i avogadrit (K,Cs)(BF) 4; najveća koncentracija cezija je u polucitu (26-32% Cs 2 O). Većina atoma cezija izomorfno zamjenjuje K i Rb u glinencu i liskunu. Nečistoća cezija nalazi se u berilu, karnalitu i vulkanskom staklu. U nekim termalnim vodama otkriveno je slabo obogaćivanje cezijem. Općenito, cezij je slaba vodena selica. Procesi izomorfizma i sorpcije velikih kationa cezija od primarne su važnosti u povijesti cezija. Geokemijski je cezij blizak Rb i K, a dijelom i Ba.
Fizička svojstva cezija. Cezij je vrlo mekan metal; gustoća 1,90 g/cm 3 (20 °C); tpl 28,5 °C; t vrije 686 °C. Na uobičajenim temperaturama kristalizira u tjelesno centriranoj kubičnoj rešetki (a = 6,045 Å). Atomski radijus 2,60 Å, ionski radijus Cs + 1,86 Å. Specifični toplinski kapacitet 0,218 kJ/(kg K); specifična toplina taljenja 15,742 kJ/kg (3,766 cal/g); specifična toplina isparavanja 610,28 kJ/kg (146,0 cal/g); temperaturni koeficijent linearne ekspanzije (0-26 °C) 9,7·10 -5; koeficijent toplinske vodljivosti (28,5°C) 18,42 W/(m K); električni otpor (20 °C) 0,2 μΩ m; temperaturni koeficijent električnog otpora (0-30°C) 0,005. Cezij je dijamagnetik, specifična magnetska osjetljivost (18 °C) -0,1·10 -6. Dinamička viskoznost 0,6299 Mn·s/m2 (43,4 °C), 0,4065 Mn·s/m2 (140,5 °C). Površinska napetost (62 °C) 6,75·10 -2 n/m (67,5 dyna/cm); stlačivost (20 °C) 7,05 MN/m2 (70,5 kgf/cm2). Energija ionizacije 3,893 eV; standardni elektrodni potencijal je 2,923 V, izlazni rad elektrona je 1,81 eV. Tvrdoća po Brinellu 0,15 Mn/m2 (0,015 kgf/cm2).
Kemijska svojstva cezija. Konfiguracija vanjskih elektrona atoma cezija je 6s 1; u spojevima ima oksidacijski stupanj + 1. Cezij ima vrlo veliku reaktivnost. Na zraku se odmah zapali uz stvaranje peroksida Cs 2 O 2 i superoksida CsO 2; s nedostatkom zraka dobiva se Cs 2 O oksid; poznat je i ozonid CsO 3. S vodom, halogenima, ugljikov dioksid, sumpor, ugljikov tetraklorid Cezij reagira eksplozivno, dajući, redom, hidroksid CsOH, halogenide, okside, sulfide, CsCl. Interagira s vodikom pri 200-350 °C i tlaku od 5-10 Mn/m2 (50-100 kgf/cm2), stvarajući hidrid. Iznad 300 °C cezij uništava staklo, kvarc i druge materijale, a uzrokuje i koroziju metala. Kada se zagrijava, cezij se spaja s fosforom, silicijem i grafitom. Kada cezij stupa u interakciju s alkalijskim i zemnoalkalijskim metalima, kao i s Hg, Au, Bi i Sb, nastaju legure; s acetilenom - acetilenidom Cs 2 C 2. Većina jednostavnih cezijevih soli, osobito CsF, CsCl, Cs 2 CO 3, Cs 2 SO 4, CsH 2 PO 4, vrlo su topive u vodi; CsMnO 4, CsClO 4 i Cs 2 Cr 2 O 7 su slabo topljivi. Cezij nije element koji stvara komplekse, ali je uključen u mnoge složene spojeve kao ekološki kation.
Dobivanje cezija. Cezij se dobiva izravno iz polucita vakuumsko-termalnom redukcijom. Kao redukcijska sredstva koriste se Ca, Mg, Al i drugi metali.
Preradom polucita dobivaju se i različiti spojevi cezija. Najprije se ruda obogaćuje (flotacijom, ručnim rudarenjem i dr.), a zatim se izdvojeni koncentrat razgrađuje ili kiselinama (H 2 SO 4, HNO 3 i dr.) ili sinterovanjem s oksidno-solnim smjesama (npr. CaO s CaCl 2). Iz produkata razgradnje polucita cezij se taloži u obliku CsAl(SO 4) 2 ·12H 2 O, Cs 3 i drugih slabo topljivih spojeva. Zatim se sedimenti pretvaraju u topive soli (sulfat, klorid, jodid i druge). Završna faza tehnološkog ciklusa je proizvodnja posebno čistih cezijevih spojeva, za što se koriste metode kristalizacije iz otopina Cs, Cs 3, Cs 2 i sorpcije nečistoća na oksidiranom aktivnom ugljenu. Duboko pročišćavanje metalnog cezija provodi se metodom rektifikacije. Obećavajuće je dobivanje cezija iz otpada od prerade nefelina, nekih tinjaca, kao i podzemne vode tijekom proizvodnje ulja; Cezij se ekstrahira metodama ekstrakcije i sorpcije.
Cezij se pohranjuje ili u ampulama od Pyrex stakla u atmosferi argona ili u zatvorenim čeličnim posudama pod slojem bezvodnog vazelina ili parafinskog ulja.
Primjena cezija. Cezij se koristi za izradu fotokatoda (antimon-cezij, bizmut-cezij, kisik-srebro-cezij), elektrovakuumskih fotoćelija, fotomultiplikatora i elektronsko-optičkih pretvarača. Koriste se izotopi cezija: 133 Cs u kvantnim frekvencijskim standardima, 137 Cs u radiologiji. Rezonantna frekvencija energetskog prijelaza između podrazina osnovnog stanja 133 Cs čini osnovu za modernu definiciju sekunde.
Cezij u tijelu. Cezij je stalna kemijska mikrokomponenta tijela biljaka i životinja. Morske alge sadrže 0,01-0,1 mcg cezija po 1 g suhe tvari, kopnene biljke - 0,05-0,2. Životinje dobivaju cezij putem vode i hrane. U tijelu člankonožaca nalazi se oko 0,067-0,503 μg/g cezija, u gmazova - 0,04, u sisavaca - 0,05. Glavni depo cezija u tijelu sisavaca su mišići, srce, jetra; u krvi - do 2,8 mcg / l. Cezij je relativno nisko toksičan.
Cezij-137 (137 Cs) je beta-gama emitirajući radioizotop cezija; jedna od glavnih komponenti radioaktivne kontaminacije biosfere. Sadržano u radioaktivnim padalinama, radioaktivnom otpadu, ispuštanjima iz tvornica koje prerađuju otpad iz nuklearnih elektrana. Intenzivno sorbira tlo i pridneni sedimenti; u vodi se nalazi uglavnom u obliku iona. Sadržano u biljkama i tijelu životinja i ljudi. Stopa akumulacije 137 Cs najveća je u slatkovodnim algama i arktičkim kopnenim biljkama, posebice lišajevima. U tijelu životinja 137 Cs se nakuplja uglavnom u mišićima i jetri. Najveća stopa nakupljanja uočena je kod sobova i sjevernoameričkih ptica močvarica. U ljudskom tijelu l37Cs je relativno ravnomjerno raspoređen i nema značajnijih štetnih učinaka.
cezij
CEZIJ-ja; m.[od lat. caesius - blue] Kemijski element (Cs), meki, srebrnasti alkalni metal (koristi se u plinskim laserima).
◁ Cezij, oh, oh. C. katoda. C premaz.
cezij(lat. Caesium), kemijski element I. skupine periodnog sustava elemenata, pripada alkalijskim metalima. Naziv od lat. caesius - plavo (otkriva se svijetloplavim spektralnim linijama). Srebrnobijeli metal, topljiv, mekan poput voska; gustoća 1,904 g/cm 3, t pl 28,4°C. Zapaljuje se na zraku i eksplozivno reagira s vodom. Glavni mineral je polucit. Koristi se u proizvodnji fotokatoda i kao geter; Cezijeva para radna je tekućina u MHD generatorima i plinskim laserima.
CEZIJCEZIJ (lat. Cesium), Cs (čitaj “cesij”), kemijski element s atomskim brojem 55, atomske mase 132,9054. Ima jedan stabilni nuklid 133 Cs. Nalazi se u skupini IA u razdoblju 6. Elektronička konfiguracija vanjskog sloja 6 s 1, u spojevima pokazuje oksidacijsko stanje +1 (valencija I). Polumjer neutralnog atoma cezija je 0,266 nm, polumjer iona Cs + je 0,181 nm (koordinacijski broj 6), 0,202 (koordinacijski broj 12). Energije uzastopne ionizacije atoma su 3,89397, 25,1 i 34,6 eV. Elektronski afinitet 0,47 eV. Izlazni rad elektrona 1,81 eV. Elektronegativnost prema Paulingu (cm. PAULING Linus) 0,7.
Cezij su 1860. godine otkrili njemački znanstvenici R. V. Bunsen (cm. BUNSEN Robert Wilhelm) i G. Kirchhoff (cm. KIRCHHOF Gustav Robert) u vodama mineralnog izvora Durchheim u Njemačkoj metodom spektralne analize. Nazvan je cezij po dvije svijetle linije u plavom dijelu spektra (od latinskog caesius - nebesko plavo). Metalni cezij prvi je izolirao 1882. godine švedski kemičar K. Setterberg tijekom elektrolize rastaljene smjese CsCN i Ba.
Sadržaj u zemljinoj kori iznosi 3,7·10 -4% mase. Tipičan rijedak, raspršeni element. Geokemijski blisko povezana s granitnom magmom, tvoreći koncentracije u pegmatitima zajedno s Li, Be, Ta, Nb. Poznata su dva izuzetno rijetka minerala cezija: polucit, (Cs,Na) n H 2 O i avogadrit, (K, Cs) 4. Kao nečistoća, 0,0003-5%, cezij je sadržan u lepidolitu (cm. LEPIDOLIT),
flogopit (cm. FLOGOPIT),
karnalit (cm. CARNALITE).
Potvrda o primitku
Cezij se dobiva iz polucita vakuumsko-termalnom redukcijom. Ruda se obogaćuje, zatim se izdvojeni koncentrat razgrađuje klorovodičnom ili sumpornom kiselinom ili sinterira s oksidno-solnim smjesama, CaO i CaCl2. Iz produkata razgradnje polucita cezij se taloži u obliku CsAl(SO 4) 2 ili Cs 3. Zatim se precipitati pretvaraju u topljive soli. Daljnjom frakcijskom kristalizacijom, sorpcijom, ekstrakcijom i ionskom izmjenom dobivaju se posebno čisti spojevi cezija. Metalni cezij dobiva se metalotermičkom redukcijom cezijeva klorida CsCl s kalcijem (cm. KALCIJ) odnosno magnezija (cm. MAGNEZIJ) ili elektrolizom rastaljenih halogenida (cm. HALOGENIDI) cezij. Cezij se čuva u ampulama od Pyrex stakla u atmosferi argona ili u zatvorenim čeličnim posudama pod slojem bezvodnog vazelina ili parafinskog ulja.
Fizikalna i kemijska svojstva
Cezij je mekan, srebrnastobijeli metal. Na običnim temperaturama je u pastastom stanju, talište je 28,44°C. Vrelište 669,2°C. Tijelo-centrirana kubična kristalna rešetka, parametar ćelije A= 0,6141 nm. Gustoća 1,904 kg/dm3. Cezij ima visoku osjetljivost na svjetlost, cezijeva katoda emitira elektrone čak i kada je izložena infracrvenom (cm. INFRACRVENO ZRAČENJE) zračenje valne duljine do 0,80 mikrona.
Cezij je izuzetno reaktivan. Standardni elektrodni potencijal –2,923 V. U atmosferi zraka i kisika (cm. KISIK) cezij se odmah zapali, stvarajući smjesu Cs 2 O 2 peroksida i cezijevog superoksida CsO 2. S niskim sadržajem kisika u plinu s kojim reagira cezij, moguće je stvaranje Cs 2 O oksida s vodom:
2Cs + 2H2O = 2CsOH + H2
Kada se zagrije pod visoki krvni tlak u prisutnosti katalizatora, cezij reagira s vodikom i nastaje hidrid CsH. U interakciji s halogenima daje halogenide CsCl, sa sumporom - sulfid Cs 2 S. Cezij u normalnim uvjetima ne reagira s dušikom, a cezijev nitrid Cs 3 N nastaje prolaskom električnog pražnjenja između cezijevih elektroda smještenih u tekući dušik. Kada se zagrijava, cezij reagira s crvenim fosforom, stvarajući fosfid Cs 2 P 5.
Kada se zagrijava, stupa u interakciju s grafitom, dajući sljedeće karbide C 8 Cs, C 24 Cs, C 36 Cs, Cs 2 C 2 (cezijev acetilid). Cezij reducira silicij iz stakla i iz SiO 2 . Cezij tvori intermetalne spojeve s mnogim metalima (cm. METALIDES)(CsAu, CsSn 4). Cezijev hidroksid CsOH je jaka baza koja je visoko topljiva u vodi. Cezijeve soli (CsCl klorid, Cs 2 SO 4 sulfat, CsNO 3 nitrat, Cs 2 CO 3 karbonat i druge) vrlo su topive u vodi. Cezijev perklorat CsClO 4, cezijev kloroplatinat Cs 2 PtCl 6 i Cs 2 slabo su topljivi u vodi.
Cezij je sastavni dio raznih fotokatoda, fotoćelija, fotomultiplikatorskih cijevi i katodnih cijevi. Cezij se koristi kao geter. (cm. GETTER)“Cezijev atomski sat” je izuzetno precizan; rezonantna frekvencija energetskog prijelaza između podrazina osnovnog stanja 133 Cs osnova je za modernu definiciju sekunde. (cm. DRUGI). Radionuklid 137 Cs izvor je gama zračenja u radiologiji.
Cezij je stalna kemijska mikrokomponenta tijela biljaka i životinja. Morske alge sadrže 0,01-0,1 µg/g cezija, kopnene biljke - 0,05-0,2 µg/g. Tijelo sisavaca sadrži 0,05 µg/g cezija, gdje je koncentriran u mišićima, srcu i jetri. U krvi do 2,8 μg/l cezij je relativno nisko toksičan. Izotop 137Cs je b-,g-emisioni radioizotop, jedna od komponenti radioaktivnog onečišćenja atmosfere.
Enciklopedijski rječnik. 2009 .
Sinonimi:Pogledajte što je "cezij" u drugim rječnicima:
Vrlo mekan metal srebrne boje; ne javlja se u slobodnom stanju, već samo u spojevima. Potpuni rječnik stranih riječi koje su ušle u upotrebu u ruskom jeziku. Popov M., 1907. CEZIJ alkalni metal, nedavno otkrio ... ... Rječnik stranih riječi ruskog jezika
CEZIJ- kem. element, simbol Cs (lat. Caesium), at. n. 55, na. m. 132,9, pripada skupini alkalnih metala, uvijek pokazuje oksidacijsko stanje + 1. Cezij je mekan, poput voska, blijedo zlatne boje, lagan (gustoća 1900 kg/m3) metal, temperatura ... ... Velika politehnička enciklopedija
- (simbol Cs), rijedak srebrno-bijeli metal prve skupine periodnog sustava elemenata. Najalkalniji element, s pozitivnim električnim nabojem. Cezij je otkriven 1860. Fleksibilan je i koristi se u fotonaponskim ćelijama. izotop...... Znanstveno-tehnički enciklopedijski rječnik
Cs (od lat. caesius plav; lat. Cesium * a. caesium; n. Zasium; f. cesium; i. cesio), kemijski. element grupe I periodic. Mendelejev sustav, odnosi se na alkalijske metale, na. n. 55, na. m. 132.9054. U prirodi se nalazi u obliku... ... Geološka enciklopedija
Pollucite Rječnik ruskih sinonima. cezij imenica, broj sinonima: 3 metal (86) polucit ... Rječnik sinonima
cezij- (Cezij), Cs, kemijski element I. skupine periodnog sustava, atomski broj 55, atomska masa 132,9054; meki alkalni metal. Otkrili njemački znanstvenici R. Bunsen i G. Kirchhoff 1860. godine; metalni cezij izolirao je švedski kemičar K.... ... Ilustrirani enciklopedijski rječnik
- (lat. Caesium) Cs, kemijski element I. skupine periodnog sustava Mendeljejeva, atomski broj 55, atomska masa 132,9054. Ime je dobio od latinske riječi caesius plavo (otkriveno svijetloplavim spektralnim linijama). Srebrno bijeli metal iz grupe... ... Veliki enciklopedijski rječnik
CEZIJ, cezij, mn. ne, muž (od latinskog caesius plavo) (kemijski). Kemijski element, mekani metal srebrne boje. Ušakovljev objašnjavajući rječnik. D.N. Ushakov. 1935. 1940. … Ušakovljev objašnjavajući rječnik
- (lat. Caesium), Cs, kemijski. element grupe I periodic. sustavi elemenata, na. broj 55, na. masa 132,9054, alkalijski metal. U prirodi je zastupljen stabilnim Cs. Vanjska konfiguracija elektronska ljuska 6s1. Energetski sekvencijalni ionizacija 3.894;… … Fizička enciklopedija
- (kemijski cezij; Cs = 133 pri O = 16, prosjek određivanja Bunsena, Johnsona s Allenom i Godefroyem, 1861. 1876.) prvi metal otkriven uz pomoć spektralne analize. Ime je dobio po Cezijevom nebesko plavom, azurnom za boju dva oštra... ... Enciklopedija Brockhausa i Efrona
CEZIJ- CEZIJ, Cs, kemijski. element s at. V. 132.7. Pripada II skupini alkalnih metala. Po svojim svojstvima cink je vrlo sličan elementima kaliju i rubidiju. C. su 1860. godine otkrili Bunsen i Kirchhoff. Nalazi se u prirodi u vrlo malim količinama... ... Velika medicinska enciklopedija
Cezij je dio skupine kemijski elementi s ograničenim rezervama, zajedno s hafnijem, tantalom, berilijem, renijem, metalima platinske skupine, kadmijem, telurom. Ukupni identificirani svjetski resursi rude iznose oko 180 tisuća tona (u smislu cezijevog oksida), ali su izrazito raspršeni. Supervisoke cijene bile su stalna značajka cezija i rubidija u prošlosti i sadašnjosti. Globalna proizvodnja cezija je oko 9 tona godišnje, a potražnja preko 85 tona godišnje iu stalnom je porastu. Cezij ima i nedostatke koji određuju stalnu potragu za njegovim mineralima: ekstrakcija ovog metala iz ruda je nepotpuna, tijekom rada materijala rasipa se i stoga nepovratno gubi, rezerve cezijevih ruda su vrlo ograničene i ne mogu nikada zadovoljiti rastuća potražnja za metalom cezijem (potrebe za metalom više su od 8,5 puta veće od njegove proizvodnje, a stanje u metalurgiji cezija još je alarmantnije nego npr. u metalurgiji tantala ili renija). Industrija treba vrlo čist materijal (na razini 99,9-99,999%), a to je jedan od najtežih zadataka u metalurgiji rijetkih elemenata. Za dobivanje cezija dovoljnog stupnja čistoće potrebna je višekratna rektifikacija u vakuumu, pročišćavanje od mehaničkih nečistoća na metalokeramičkim filtrima, zagrijavanje geterima za uklanjanje tragova vodika, dušika, kisika i višekratna postupna kristalizacija. Cezij je vrlo aktivan i agresivan prema materijalima spremnika i zahtijeva skladištenje, na primjer, u posudama od posebnog stakla u atmosferi argona ili vodika (cezij uništava konvencionalne marke laboratorijskog stakla).
Depoziti
Kanada je vodeća u proizvodnji cezijeve rude (pollucita). Ležište Bernick Lake (jugoistočna Manitoba) sadrži oko 70% svjetskih rezervi cezija. Pollucit se također kopa u Namibiji i Zimbabveu. U Rusiji se njegova moćna nalazišta nalaze na poluotoku Kola, u istočnom Sayanu i Transbaikaliji. Naslage pollucita nalaze se iu Kazahstanu, Mongoliji i Italiji (otok Elba), ali imaju male rezerve i nemaju veliku gospodarsku važnost.
Godišnja proizvodnja cezija u svijetu je oko 20 tona.
Geokemija i mineralogija
Prosječni sadržaj cezija u zemljinoj kori iznosi 3,7 g/t. Postoji blagi porast sadržaja cezija od ultramafičnih stijena (0,1 g/t) do kiselih stijena (5 g/t). Najveći dio u prirodi je u raspršenom obliku, a samo mali dio sadržan je u vlastitim mineralima. Konstantno povećane količine cezija zamjećuju se u sparrowitu (1-4%), rodicitu (oko 5%), avogadritu i lepidolitu (0,85%). Po kristalokemijskim svojstvima cezij je najbliži rubidiju, kaliju i taliju. Cezij se nalazi u većim količinama u kalijevim mineralima. Cezij, kao i rubidij, ima tendenciju nakupljanja u kasnijim fazama magmatskih procesa, a njegove koncentracije dostižu najveće vrijednosti u pegmatitima. Prosječni sadržaj cezija u granitnim pegmatitima je oko 0,01%, au pojedinim pegmatitnim žilama koje sadrže polucit doseže čak 0,4%, što je oko 400 puta više nego u granitima. Najveće koncentracije cezija uočene su u rijetkim metalima zamijenjenim mikroklin-albitnim pegmatitima sa spodumenom. Tijekom pneumatolitsko-hidrotermalnog procesa povećane količine cezija povezane su s masivima grejzeniziranih alaskita i granita s kvarc-beril-volframitskim žilama, gdje je prisutan uglavnom u muskovitima i feldspatima. U zoni hipergeneze (u površinskim uvjetima), cezij in mala količina nakuplja se u glinama, glinovitim stijenama i tlima koja sadrže minerale gline, ponekad u manganovim hidroksidima. Maksimalni sadržaj cezija je samo 15 g/t. Uloga minerala gline svedena je na sorpciju; cezij se uvlači u međupaketni prostor kao apsorbirana baza. Aktivna migracija ovog elementa u vodama vrlo je ograničena. Glavna količina cezija migrira “pasivno”, u česticama gline riječnih voda. U morskoj vodi koncentracija cezija je cca. 0,5 µg/l. Od samih cezijevih minerala najčešći su polucit (Cs, Na) nH2O (22 - 36% Cs2O), cezijev beril (sparrowite) Be2CsAl2(Si6O18) i avogadrit (KCs)BF4. Posljednja dva minerala sadrže do 7,5% cezijevog oksida.
Dobivanje cezija
Glavni minerali cezija su pollucit i vrlo rijedak avogadrit (K,Cs). Osim toga, u obliku nečistoća, cezij je uključen u brojne aluminosilikate: lepidolit, flogopit, biotit, amazonit, petalit, beril, zinnwaldite, leucit, karnalit. Pollucit i lepidolit koriste se kao industrijske sirovine.
U industrijskoj proizvodnji cezij se u obliku spojeva izdvaja iz minerala polucita. To se radi kloridnim ili sulfatnim otvaranjem. Prvi uključuje obradu izvornog minerala zagrijanom klorovodičnom kiselinom, dodavanje antimonovog klorida SbCl3 da se istaloži spoj Cs3 i ispiranje vrućom vodom ili otopinom amonijaka da se dobije cezijev klorid CsCl. U drugom slučaju, mineral se tretira zagrijanom sumpornom kiselinom da nastane cezijeva stipsa CsAl(SO4)2 · 12H2O.
U Rusiji se nakon raspada SSSR-a industrijsko iskopavanje polucita nije provodilo, iako su još u sovjetsko doba otkrivene kolosalne rezerve minerala u tundri Voronya u blizini Murmanska. U trenutku kad je ruska industrija ponovno stala na noge, ispostavilo se da je kanadska tvrtka kupila licencu za razvoj ovog polja. Trenutačno se obrada i ekstrakcija cezijevih soli iz polucita provodi u Novosibirsku u tvornici rijetkih metala ZAO.
Postoji nekoliko laboratorijskih metoda za dobivanje cezija. Može se dobiti:
zagrijavanje u vakuumu smjese cezijevog kromata ili dikromata s cirkonijem;
razgradnja cezijevog azida u vakuumu;
zagrijavanje smjese cezijevog klorida i posebno pripremljenog kalcija.
Sve metode su radno intenzivne. Drugi vam omogućuje dobivanje metala visoke čistoće, ali je eksplozivan i zahtijeva nekoliko dana za implementaciju.
Kemijska svojstva
Cezij je kemijski najaktivniji metal, dobiva se u makroskopskim količinama (budući da aktivnost alkalnih metala raste s atomskim brojem, francij je vjerojatno još aktivniji, ali se ne dobiva u makroskopskim količinama, jer svi njegovi izotopi imaju kratko vrijeme poluraspada) . To je najjače redukcijsko sredstvo. Na zraku cezij trenutačno oksidira izgaranjem, stvarajući superoksid CsO2. S ograničenim pristupom kisiku, oksidira se u Cs2O oksid. Interakcija s vodom događa se eksplozivno, produkt reakcije je hidroksid CsOH i vodik H2. Cezij reagira s ledom (čak i pri −120 °C), jednostavnim alkoholima, organohalogenim spojevima, halogenidima teških metala, kiselinama, suhim ledom (interakcija se događa snažnom eksplozijom). Reagira s benzenom. Aktivnost cezija nije posljedica samo visokog negativnog elektrokemijskog potencijala, već i niskog tališta i vrelišta (brzo se razvija vrlo velika kontaktna površina, što povećava brzinu reakcije). Mnoge soli koje tvori cezij - nitrati, kloridi, bromidi, fluoridi, jodidi, kromati, manganati, azidi, cijanidi, karbonati itd. - izuzetno su lako topljive u vodi i nizu organskih otapala; Najslabije su topljivi perklorati (što je važno za tehnologiju proizvodnje i pročišćavanja cezija). Unatoč činjenici da je cezij vrlo aktivan metal, za razliku od litija, on ne reagira s dušikom u normalnim uvjetima i, za razliku od barija, kalcija, magnezija i niza drugih metala, nije sposoban tvoriti spojeve s dušikom čak ni pri ekstremnim grijanje.
Cezijev hidroksid je najjača baza s najvećom električnom vodljivošću vodena otopina; na primjer, pri radu s njom potrebno je uzeti u obzir da koncentrirana otopina CsOH uništava staklo čak i pri običnim temperaturama, a talina uništava željezo, kobalt, nikal, kao i platinu, korund i cirkonijev dioksid, pa čak i postupno uništava srebro i zlato (u prisutnosti kisika - vrlo brzo). Jedini metal stabilan u talini cezijevog hidroksida je rodij i neke njegove legure.
