Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Вакансии для химиков
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


Цезий

Цезий (лат. Caesium), Cs, химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 55, атомная масса 132, 9054; серебристо-белый металл, относится к щелочным металлам. В природе встречается в виде стабильного изотопа 133Cs. Из искусственно полученных радиоактивных изотопов с массовыми числами от 123 до 142 наиболее устойчив 137Cs с периодом полураспада T1/2 = 33 г.

  Историческая справка. Цезий открыт в 1860 Р. В. Бунзеном и Г. Р. Кирхгофом в водах Дюркхеймского минерального источника (Германия) методом спектрального анализа. Назван цезием (от лат. caesius — небесно-голубой) по двум ярким линиям в синей части спектра. Металлический цезий впервые выделил шведский химик К. Сеттерберг в 1882 при электролизе расплавленной смеси CsCN и Ba.

  Распространение в природе. Цезий — типичный редкий и рассеянный элемент (см. Рассеянные элементы, Редкие металлы). Среднее содержание цезия в земной коре (кларк) 3,7×10-4% по массе. В ультраосновных горных породах содержится 1×10-5% цезия, в основных — 1×10-4%. Цезий геохимически тесно связан с гранитной магмой, образуя концентрации в пегматитах вместе с Li, Be, Ta, Nb; в особенности в пегматитах, богатых Na (альбитом) и Li (лепидолитом). Известно 2 крайне редких минерала цезия — поллуцит и авогадрит (К, Cs) (BF)4; наибольшая концентрация цезия в поллуците (26—32% Cs2O). Большая часть атомов цезия изоморфно замещает К и Rb в полевых шпатах и слюдах. Примесь цезия встречается в берилле, карналлите, вулканическом стекле. Слабое обогащение цезием установлено в некоторых термальных водах. В целом цезий — слабый водный мигрант. Основное значение в истории цезия имеют процессы изоморфизма и сорбции крупных катионов цезия. В геохимическом отношении цезий близок к Rb и К, отчасти к Ba.

  Физические и химические свойства. Цезий — очень мягкий металл; плотность 1,90 г/см3 (20 °С); tпл 28,5 °С; tкип 686 °С. При обычной температуре кристаллизуется в кубической объёмноцентрированной решётке (а = 6,045 ). Атомный радиус 2,60 , ионный радиус Cs+ 1,86 . Удельная теплоёмкость 0,218 кдж/(кг×К) [0,052 кал/(г×оС)]; удельная теплота плавления 15,742 кдж/кг (3,766 кал/г); удельная теплота испарения 610,28 кдж/кг (146,0 кал/г); температурный коэффициент линейного расширения (0—26 °С) 9,7×10-5; коэффициент теплопроводности (28,5°С) 18,42 вт/(м×К) [0,44 кал/(см×сек×°С)]; удельное электросопротивление (20 °С) 0,2 мком×м; температурный коэффициент электросопротивления (0—30 °С) 0,005. Цезий диамагнитен, удельная магнитная восприимчивость (18 °С) — 0,1×10-6. Динамическая вязкость 0,6299 Мн×сек/м2 (43,4°С), 0,4065 Мн×сек/м2 (140,5 °С). Поверхностное натяжение (62 °С) 6,75×10-2 н/м (67,5 дин/см); сжимаемость (20 °С) 7,05 Мн/м2 (70,5 кгс/см2). Энергия ионизации 3,893 эв; стандартный электродный потенциал — 2,923 в, работа выхода электронов 1,81 эв. Твёрдость по Бринеллю 0,15 Мн/м2 (0,015 кгс/см2). Конфигурация внешних электронов атома цезия 6s1; в соединениях имеет степень окисления + 1.

  Цезий обладает очень высокой реакционной способностью. На воздухе мгновенно воспламеняется с образованием пероксида Cs2O2 и надпероксида CsO2; при недостатке воздуха получается оксид Cs2O; известен также озонид CsO3. С водой, галогенами, углекислым газом, серой, четырёххлористым углеродом цезий реагирует со взрывом, давая соответственно гидроксид CsOH, галогениды, оксиды, сульфиды, CsCI. С водородом взаимодействует при 200—350 °С и давлении 5—10 Мн/м2 (50—100 кгс/см2), образуя гидрид. Выше 300 °С цезий разрушает стекло, кварц и др. материалы, а также вызывает коррозию металлов. Цезий при нагревании соединяется с фосфором (Cs2P5), кремнием (CsSi), графитом (C8Cs и C24Cs). При взаимодействии цезия со щелочными и щёлочноземельными металлами, а также с Hg, Au, Bi и Sb образуются сплавы; с ацетиленом — ацетиленид Cs2C2. Большинство простых солей цезия, особенно CsF, CsCI, Cs2CO3, Cs2SO4, CsH2PO4, хорошо растворимы в воде; малорастворимы CsMnO4, CsClO4 и Cs2Cr2O7. Цезий не принадлежит к числу комплексообразующих элементов, но он входит в состав многих комплексных соединений в качестве катиона внешней среды.

  Получение. Цезий получают непосредственно из поллуцита методом вакуумтермического восстановления. В качестве восстановителей используют Ca, Mg, Al и др. металлы.

  Различные соединения цезия также получают путём переработки поллуцита. Сначала руду обогащают (флотацией, ручной рудоразработкой и т.п.), а затем выделенный концентрат разлагают либо кислотами H2SO4, HNO3 и др.), либо спеканием с оксидно-солевыми смесями (например, CaO с CaCI2). Из продуктов разложения поллуцита цезий осаждают в виде CsAI (SO4)2×12H2O, Cs3[Sb2Cl9] и др. малорастворимых соединений. Далее осадки переводят в растворимые соли (сульфат, хлорид, иодид и др.). Завершающим этапом технологического цикла является получение особо чистых соединений цезия, для чего применяют методы кристаллизации из растворов Cs [l (l)2], Cs3[Bi2l9], Cs2(TeI6] и сорбцию примесей на окисленных активированных углях. Глубокую очистку металлического цезия производят методом ректификации. Перспективно получение цезия из отходов от переработки нефелина, некоторых слюд, а также подземных вод при добыче нефти; цезий извлекают экстракционными и сорбционными методами.

  Хранят цезий либо в ампулах из стекла «пирекс» в атмосфере аргона, либо в стальных герметичных сосудах под слоем обезвоженного вазелинового или парафинового масла.

  Применение. Цезий идёт для изготовления фотокатодов (сурьмяно-цезиевых, висмуто-цезиевых, кислородно-серебряно-цезиевых), Электровакуумных фотоэлементов, фотоэлектронных умножителей, электронно-оптических преобразователей (см. Электронные приборы, Фотоэлектронная эмиссия). Перспективно применение «цезиевой плазмы» в ионных ракетных двигателях, цезия — в магнитогидродинамических генераторах и в термоэмиссионных преобразователях энергии. Изотопы цезия применяют: 133Cs в квантовых стандартах частоты, 137Cs в радиологии. Резонансная частота энергетического перехода между подуровнями основного состояния 133Cs положена в основу современного определения секунды.

  Б. Д. Стёпин.

 

  Цезий в организме. Цезий — постоянный химический микрокомпонент организма растений и животных. Морские водоросли содержат 0,01—0,1 мкг цезия в 1 г сухого вещества, наземные растения — 0,05—0,2. Животные получают цезий с водой и пищей. В организме членистоногих около 0,067—0,503 мкг/г цезия, пресмыкающихся — 0,04, млекопитающих — 0,05. Главное депо цезияй в организме млекопитающих — мышцы, сердце, печень; в крови — до 2,8 мкг/л. Цезий относительно малотоксичен; его биологическая роль в организме растений и животных окончательно не раскрыта.

  Цезий-137 (137Cs) — бета-гамма-излучающий радиоизотоп цезия; один из главных компонентов радиоактивного загрязнения биосферы. Содержится в радиоактивных выпадениях, радиоактивных отходах, сбросах заводов, перерабатывающих отходы атомных электростанций. Интенсивно сорбируется почвой и донными отложениями; в воде находится преимущественно в виде ионов. Содержится в растениях и организме животных и человека. Коэффициент накопления 137Cs наиболее высок у пресноводных водорослей и арктических наземных растений, особенно лишайников. В организме животных 137Cs накапливается главным образом в мышцах и печени. Наибольший коэффициент накопления его отмечен у северных оленей и северных американских водоплавающих птиц. В организме человека 137Cs распределён относительно равномерно и не оказывает значительного вредного действия.

  Г. Г. Поликарпов.

 

  Лит.: Плющев В. Е., Степин Б. Д., Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия, М., 1970; их же, Аналитическая химия рубидия и цезия, М., 1975; Коган Б. И., Названова В. А., Солодов Н. А., Рубидий и цезий, М., 1971; Моисеев А. А., Рамзаев П. В., Цезий-137 в биосфере, М., 1975; Mattsson S., Radionuclides in lichen, reindeer and man, Lund, 1972.

 

 



     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн