Kemijski element cezija: svojstva, formula, svojstva

Karakteristike cezija, njegovih strukturnih značajki i svojstava, svojstvene ovom elementu, nužno prolaze kroz kemiju. Ne samo školska djeca, već i studenti kemijskih specijalnosti trebaju znati specifičnosti ovog spoja. Korištenje cezija trenutno je vrlo široko - ali u određenom području. U mnogim aspektima to je zbog činjenice da pri sobnoj temperaturi element dobiva tekuće stanje, a u čistom obliku praktički ne događa. Trenutno, samo pet metala imaju slične kvalitete. Svojstva cezija određuju interes znanstvenika i mogućnost korištenja spoja.

O čemu se radi?

Mekani metali cezija su označeni u periodičnoj tablici pomoću simbola Cs. Serijski broj je 55. Mekani metal ima srebrnastu, zlatnu boju. Talište je 28 stupnjeva Celzijusa.

Cezij je alkalni metal, čija su svojstva i svojstva slični kalij, rubidij. Struktura cezija uzrokuje povećanu reaktivnost. S vodom, metal može reagirati na temperaturi na Celzijevoj skali od 116 stupnjeva ispod nule. Kemijski element cezija ima visoku pirofornost. Dobiva se od polulzita. Mnogi radioaktivni izotopi cezija (uključujući cezijev 137, koji je pronašao svoju aktivnu uporabu) proizvode se tijekom obrade otpada nastalog radom nuklearnog reaktora. Cezij 137 je rezultat reakcije cijepanja.

Povijesna pozadina

Vrijednost otkrića elektroničke formule cezija pripada kemičarima iz Njemačke, izvanrednim umovima u svom području Kirchhoff, Bunsen. Ovaj događaj se dogodio u udaljenom 1860. U to vrijeme, jedina tek izumljena metoda plamenske spektroskopije aktivno se mijenjala, a tijekom svojih eksperimenata njemački su znanstvenici otkrili kemijski element, cezij, koji je prije bio nepoznat javnosti. U to je vrijeme cezij predstavljen kao primatelj, koji je relevantan za fotoceltere, elektronske cijevi.

Značajne promjene u povijesti definicije i odabira elementa dogodile su se 1967. godine. Uzimajući u obzir izjave Einstein da je brzina svjetlosti se može smatrati kao najveći konstantnim faktorom u mjerenju svojstvena našem svemiru, odlučeno je da se cezija 133. Ovo je važan trenutak u širi raspon primjene kemijskog elementa cezija - posebno je napravljen atomskih satova.

Cezija u devedesetima

U posljednjem desetljeću prošlog stoljeća kemijski element cezija osobito je bio aktivan od strane čovječanstva. Ispalo je da se primjenjuje u radu bušenja tekućina. Također je moguće pronaći prilično veliko područje primjene u kemijskoj industriji. Ispalo je da se cezijev klorid i drugi derivati ​​mogu koristiti u izgradnji složene elektronike.

U isto vrijeme, to je bila usredotočena na sve što je u devedesetima, posebna pozornost znanstvene zajednice koja bi mogla postati nova riječ u nuklearnoj, nuklearne energije. Tada je bio najcjelovitiji radioaktivni cezij. Otkriveno je da poluživot ove komponente zahtijeva oko tri desetljeća. Trenutno, radioaktivni izotopi cezija su pronašli široku primjenu u hidrologiji. Bez njih medicina i industrija ne mogu bez nje. Najkorišteniji radioaktivni izotop cezija 137. Cezij je svojstven nisku razinu otrovnih sposobnosti, dok su radioaktivni derivati ​​u visokoj koncentraciji može biti štetan za prirodu i čovjeka.

Fizički parametri

Specifičnost cezija (kao i cezijev klorid i drugi derivati ​​tog metala) uzrokuje mogućnost opsežne uporabe proizvoda. Među ostalim elementima, cezij ima najmanji indeks tvrdoće - samo 0,2 jedinica na Mohsovoj skali. Osim nježnosti, metal karakterizira sukladnost. U normalnom stanju, ispravna elektronska cezijska formula omogućava stvaranje blijedo bijelog materijala koji može promijeniti boju na tamniju u najmanjem kontaktu s kisikovim spojevima.

Talište metala je samo 28 stupnjeva celzijusa, što znači da spoj spada u broj od pet metala, pri sobnoj temperaturi ili blizu onih u tekućoj fazi. Čak niži talište od cezija registrirano je samo u živu. Vrelište cezija je također nisko - samo u živu. Značajke elektrokemijskog potencijala reguliraju gorenje metala - stvaraju ljubičaste nijanse ili plave.

Kombinacija i značajke

Cezij ima sposobnost reagiranja alkalni spojevi, metali. Također, element tvori cezijev oksid. Osim toga, opažene su reakcije sa živa smjesa i zlata. Značajke interakcije s drugim spojevima, kao i temperaturne režime pod kojima su moguće reakcije, izjavljuju moguće intermetalne spojeve. Konkretno, cezij je početna komponenta za stvaranje fotosenzitivnih spojeva. Da bi se to postiglo, provodi se metalna reakcija uz sudjelovanje torija, antimona, galija, indija.

Uz cezijev oksid, zanimanje kemičara uzrokuju rezultati interakcije s nekim alkalnim elementima. Istodobno valja uzeti u obzir da metal ne može reagirati s litijem. Svaka od legura cezija ima vlastitu hladovinu. Neke mješavine su crno-ljubičasti spojevi, drugi su obojeni zlatnim nijansama, dok su drugi gotovo bezbojni, ali s izraženim metalnim sjajom.

Kemijske značajke

Najizrazitija značajka cezija je njegova pirofornost. Osim toga, pozornost znanstvenika privlači elektrokemijski potencijal metala. Cezij može spontano zapaliti zrak u zraku. Kod interakcije s vodom dolazi do eksplozije, čak i ako uvjeti reakcije pretpostavljaju niske temperature. Cezij iz prve skupine Mendelejevog kemijskog stola bitno se razlikuje u tom pogledu. U interakciji cezija i vode u krutom obliku, dolazi do reakcije.

Otkriveno je to Poluživot cezij traje oko tri desetljeća. Materijal je pronađen opasnim zbog svojih svojstava. Da bi radili s cezijem, potrebno je stvoriti atmosferu inertnog plina. Istodobno, eksplozija u dodiru s vodom s jednakom količinom natrija i cezija u drugom slučaju bit će znatno slabija. Kemisti to objašnjavaju slijedećim značajkama: kada se cezijev dodiruje vodom, dolazi do trenutačne eksplozivne reakcije, tj. Nema dovoljno dugog vremenskog razmaka za akumulaciju vodika. Optimalna metoda za čuvanje cezija su začepljeni spremnici iz borosilikatnog spoja.

Cezij: u sastavu spojeva

Cezij u spojevima djeluje kao kation. Postoji mnogo različitih aniona s kojima je moguća reakcija stvaranja spoja. Većina cezijeva soli nema boju, osim ako se boju zbog aniona. Jednostavne soli su higroskopne, iako u manjoj mjeri od ostalih lakih metalnih alkali. Mnogi u vodi su otopljeni.

Dvostruke soli imaju relativno mali stupanj topljivosti. To je pronašlo široku primjenu u industriji. Na primjer, aluminij-cezijev sulfat se aktivno koristi u postrojenjima za čišćenje ruda zbog niske topivosti u vodi.

Cezij: jedinstven i koristan

Vizualno, ovaj metal sličan je zlatu, ali nešto lakši od najpopularnijeg plemenitog metala. Ako uzmete cezij u ruci, brzo će se rastopiti, a nastala tvar će se pomaknuti, malo promijeniti boju - bliže srebru. U rastaljenom stanju cezija savršeno odražava zrake svjetlosti. Od alkalijskih metala cezija se smatra najtežom, a istodobno ima najmanju gustoću.

Povijest otkrića cezija sadrži reference na izvor Durhheim. Odavde je uzorak vode poslana na laboratorijska ispitivanja. Tijekom analize kompozitnih komponenti, posebna pažnja posvećena je rješavanju pitanja: koji element daje ljekovita svojstva tekućine? Njemački znanstvenik Bunsen odlučio je primijeniti metodu spektralne analize. Tada su postojala dva neočekivana crta plave boje, koja nisu karakteristična za veze poznate u to vrijeme. Bojka tih bendova pomogla je znanstvenicima da odaberu naziv za novu komponentu - latino nebo-plavo zvuči poput "cezija".

Gdje te mogu naći?

Kao što je otkriveno tijekom dugih testova, cezij je raspršeni element koji je izuzetno rijedak u prirodi. Dakle, provodeći komparativnu analizu sadržaja koru planeta rubidij i cezij, znanstvenici su otkrili da je drugi manje od stotinu puta. Približna procjena koncentracije dala je indeks od 7 x 10 (-4)%. Nijedna druga metoda manje osjetljiva od spektroskopije jednostavno ne bi nam omogućila otkrivanje takve rijetke veze. To objašnjava činjenicu da rani znanstvenici nisu ni sumnjali u postojanje cezija.

Sada je bilo moguće saznati što je češće u ceziju u stijenama izvučenim u planinama. Njegova koncentracija u ovom materijalu ne prelazi tisuću posto posto. Kategorijske male količine zabilježene su u vodama mora. Do desetine posto stupnja koncentracije u litijevim mineralnim spojevima kalija. Najčešće se može identificirati u lepidolitu.

Takav sličan, ali potpuno drugačiji

Kad se uspoređuju razlikovne značajke cezija i rubida, kao i drugih elemenata koji su iznimno rijetki, bilo je moguće otkriti da se cezij karakterizira stvaranjem jedinstvenih minerala, koje drugi spojevi nisu sposobni. Tako se dobiva pollucit, rodocit, avogadrit.

Roditsite, kao što su znanstvenici pronašli, iznimno je rijetkost. Slično tome, vrlo je teško pronaći avogadrite. Pollucit je nešto češći, u nekim slučajevima pronađeni su mali talozi. Oni imaju vrlo nisku snagu, ali sadrže cezij u iznosu od 20-35 posto ukupne mase. Najvažnije, s gledišta javnosti, poluluts su pronađeni u američkoj crijevima i na području Rusije. Također postoje švedski razvoj, Kazahstan. Poznato je da se pollucit nalazi na jugozapadu afričkog kontinenta.

Rad se nastavlja

Nije tajna da je otvaranje stavke i dobivanje u čistom obliku dva potpuno drugačija zadaća, iako međusobno povezana. Kada je postalo jasno da je cezij vrlo rijedak, znanstvenici su počeli razvijati metode sintetiziranja metala u laboratorijskim uvjetima. U početku se činilo da je to bilo posve nemoguće da koristimo sredstva i tehnike dostupne u tim vremenima. Bunsen dugi niz godina i nije uspio izolirati metalni cezij u svom čistom obliku. Tek dva desetljeća kasnije, napredni kemičari konačno bi mogli riješiti ovaj problem.

Proboj se dogodio 1882. godine, kada je Sternberg iz Švedske vodio elektrolizu smjese, u četiri dijela koji se sastojao od cezijevog cijanida, kojem je bio miješan jedan dio barija. Posljednja komponenta je korištena da bi se talište manje. Cyanidi, kako su znanstvenici već znali, bili su vrlo opasan sastojci. Istodobno, kontaminacija je nastala na trošak barijuma, zbog čega je nemoguće dobiti više ili manje zadovoljavajuću količinu cezija. Bilo je jasno da je metodologija zahtijevala značajna poboljšanja. Dobar prijedlog u ovom području postavljen je na raspravu od strane znanstvene zajednice Beketov. Tada je pozornost privukla cezijev hidroksid. Ako ovu smjesu vratimo korištenjem magnezijevog metala, podizanjem topline i vodenom strujom vodika, možemo postići nešto bolji rezultat nego onaj koji je dokazao švedski kemičar. Međutim, pravi pokusi pokazali su da je prinos polovica koliko se u teoriji izračunava.

Što je sljedeće?

Cezij je i dalje bio središte pozornosti međunarodne kemijske znanstvene zajednice. Naročito, u svojim je studijama posvetio mnogo truda i vremena francuskom znanstveniku Akspilu. Godine 1911. predložio je radikalno novi pristup problemu ekstrakcije čistog cezija. Potrebno je izvršiti reakciju u vakuumu, metalni klorid je uzeta kao polazni materijal, a metalni kalcij je upotrijebljen za njegovu redukciju.

Takva reakcija, kao što je pokazano eksperimentima, događa se gotovo do kraja. Da bi se postigao dovoljan učinak, potrebno je koristiti poseban uređaj. U laboratorijima se obično koriste vatrostalno staklo ili koristiti kvarcne spremnike. Uređaj mora imati izlaz. Unutra se održava tlak reda od 0,001 mm Hg. Čl. Za uspješnu reakciju, potrebno je osigurati zagrijavanje spremnika na 675 stupnjeva Celzijusa. Istodobno se oslobađa cezij, koji gotovo neposredno isparava. Parovi prolaze u tom procesu. No, kalijev klorid uglavnom se izravno smjesti u reaktor. Pod određenim uvjetima, volatilnost ove soli je toliko mala da se može potpuno zanemariti jer je za ovaj spoj karakteristična temperatura taljenja 773 stupnja (prema istoj Celzijevoj ljestvici). To znači da se talog može rastopiti ako se kontejner pregrije za stotinu stupnjeva u odnosu na namjeru. Da bi se postigao najučinkovitiji rezultat, nužno je provesti ponovljeni proces destilacije. Da biste to učinili, stvorite vakuum. Izlaz će biti idealan metalni cezij. Trenutno se opisana tehnika koristi najšire i smatra se optimalnim za pripravu spoja.

Aktivnost i reakcije

Tijekom brojnih studija znanstvenici su mogli odrediti da se cezija odlikuje iznenađujućom aktivnošću koja inače nije karakteristična za metale. Kod kontakta s zrakom dolazi do paljenja, što dovodi do oslobađanja superoksida. Dobivanje oksida može biti, ako ograničite pristup kisika u reagense. Postoji mogućnost formiranja suboksida.

Ako se cezijev dodiruje fosforom, sumporom, halogenom, to izaziva reakciju praćenu eksplozijom. Isto tako, eksplozija prati reakciju vodom. Koristeći kristalizator, staklo, možete se suočiti s činjenicom da se kontejner doslovno otapa u komadiće. Također je moguće reagirati s ledom ako temperatura na Celzijusovoj ljestvici nije manja od 116 stupnjeva. Kao rezultat ove reakcije nastaje vodik, hidroksid.

Hidroksid: Značajke

Tijekom proučavanja reakcijskih produkata proizvedenih cezijem, kemičari su otkrili da je dobiveni hidroksid vrlo jaka baza. S tim u vezi, neophodno je zapamtiti da pri visokoj koncentraciji ova veza može lako uništiti staklo čak i bez dodatnog zagrijavanja. Ali s povećanjem temperature, hidroksid lako otapa nikla, željezo, kobalt. Učinak na cirkonijev dioksid, korund i platinu bit će sličan. Ako kisik sudjeluje u reakciji, cezij hidroksid vrlo brzo uništava srebro, zlato. Ako ograničimo protok kisika, proces se nastavlja relativno polako, ali ipak ne prestaje. Otpornost na cezijev hidroksid posjeduje rodij i nekoliko legura ovog spoja.

Nanesite mudro

Ne samo cezijev, nego i spojevi poznati na temelju ovog metala se trenutno koriste vrlo široko. Bez njih je nemoguće zamisliti dizajn radio-inženjerstva, oni su nezamjenjivi u elektronici. Spoj i varijacije cezija aktivno se koriste u kemiji, industriji, oftalmologiji i medicini. Cezij se također ne zanemaruje u okviru razvoja tehnologija koje se primjenjuju u prostoru, kao i nuklearne energije.

Sada je uobičajeno koristiti cezij u dizajnu fotocelulata. Bromid, jodid ovog metala je neophodan za stvaranje infracrvenih sustava vida. Proizvedeni pojedinačni kristali mogu se koristiti kao elementi detektora koji omogućuju fiksiranje ionizirajućeg zračenja. Neki spojevi bazirani na ceziji aktivno se koriste kao katalizatori u procesima industrije. To je potrebno pri stvaranju amonijaka, formiranja etilen oksid i proizvodnja butadiena.

Zračenje i cezij

Najveću pažnju znanstvenika privlači izotop cezija 137. Ona pripada kategoriji beta emitera. Trenutno, ovaj element je neophodan u procesu sterilizacije prehrambenih proizvoda, medicinskih spojeva. Pri tome se prihvaća da se pribjegne terapiji malignih neoplazmi. Suvremeni pristupi omogućili su uporabu elemenata gama-ray defektoskopije. Na temelju toga se grade senzori razine i strujni izvori. 137. izotop u okolišu u vrlo velikoj količini pao je nakon nuklearne nesreće u Černobilu. On je jedan od najvažnijih čimbenika zagađenja nakon ove katastrofe.

Međutim, 137. nije jedini radioaktivni izotop cezija, koji je pronašao primjenu u suvremenoj industriji. Na primjer, atomski satovi su cezij izotopa 133. U ovom trenutku - je najprecizniji instrument koji omogućuje praćenje napredovanja vremena. Jedna sekunda, kako su znanstvenici otkrili tijekom visoko preciznih istraživanja, su 9192631770 razdoblja zračenja. To omogućuje upotrebu atoma cezijevog izotopa 133 kao standarda za određivanje frekvencije i vremena.