Λιώνει στα χέρια σας, αλλά όχι χιόνι - ένας γρίφος από την ενότητα "χημεία". Μαντέψτε - καίσιο. Το σημείο τήξης αυτού του μετάλλου είναι 24,5 βαθμοί Κελσίου. Η ουσία, η οποία κυριολεκτικά ρέει μέσα από τα δάχτυλά σας, ανακαλύφθηκε το 1860. Το καίσιο ήταν το πρώτο στοιχείο που ανακαλύφθηκε με φασματική ανάλυση.
Διευθύνθηκαν από τους Robert Bunsen και Gustav Kirgoff. Οι χημικοί μελέτησαν τα νερά των μεταλλικών πηγών στο Durkheim. Βρέθηκαν μαγνήσιο, λίθιο, ασβέστιο,... Τέλος, τοποθετήσαμε μια σταγόνα νερού στο φασματοσκόπιο και είδαμε δύο μπλε γραμμές - απόδειξη της παρουσίας μιας άγνωστης ουσίας.
Αρχικά, απομονώθηκε το χλωρολευκοχρυσικό του. Για χάρη των 50 γραμμαρίων, επεξεργάστηκαν 300 τόνοι μεταλλικού νερού. Δεν υπήρξε κανένα κόλπο με το όνομα του νέου metal. Από τα λατινικά το "cesium" μεταφράζεται ως "μπλε".
Χημικές και φυσικές ιδιότητες του καισίου
Σε ένα φασματοσκόπιο, το μέταλλο λάμπει έντονο μπλε. Στην πραγματικότητα, το στοιχείο είναι παρόμοιο, αλλά ελαφρώς ελαφρύτερο. Στην υγρή κατάσταση, η κιτρινιά του καισίου εξαφανίζεται και το τήγμα γίνεται ασημί. Δεν είναι εύκολο να αποκτηθούν πρώτες ύλες για πειράματα.
Από τα μέταλλα, το στοιχείο είναι το πιο σπάνιο και πιο διασκορπισμένο στον φλοιό της γης. Μόνο ένα ισότοπο υπάρχει στη φύση - καίσιο 133. Είναι απόλυτα σταθερό, δηλαδή δεν υπόκειται σε ραδιενεργό διάσπαση.
Τα ραδιενεργά ισότοπα του μετάλλου λαμβάνονται τεχνητά. Το καίσιο 135 είναι μακρόβιο. Ο χρόνος ημιζωής του πλησιάζει τα 3.000.000 χρόνια. καίσιο 137μισή φθορά σε 33,5 χρόνια. Το ισότοπο αναγνωρίζεται ως μία από τις κύριες πηγές ρύπανσης της βιόσφαιρας.
Το νουκλεΐδιο εισέρχεται σε αυτό από τις απορρίψεις από εργοστάσια και πυρηνικούς σταθμούς. Χρόνος ημιζωής καισίουτου επιτρέπει να διεισδύσει στο νερό, στο έδαφος, στα φυτά και να συσσωρευτεί σε αυτά. Το 137ο ισότοπο είναι ιδιαίτερα άφθονο σε φύκια γλυκού νερού και λειχήνες.
Όντας το σπανιότερο από τα μέταλλα, το καίσιο είναι επίσης το πιο αντιδραστικό. Το αλκαλικό στοιχείο βρίσκεται στην κύρια υποομάδα της 1ης ομάδας του περιοδικού πίνακα, γεγονός που ήδη υποχρεώνει την ουσία να εισέρχεται εύκολα σε χημικές αντιδράσεις. Η ροή τους ενισχύεται από την παρουσία νερού. Ναι, στον αέρα άτομο καισίουεκρήγνυται λόγω της παρουσίας των ατμών του στην ατμόσφαιρα.
Η αλληλεπίδραση με το νερό συνοδεύεται από έκρηξη, ακόμα κι αν είναι παγωμένο. Η αντίδραση με πάγο είναι δυνατή στους -120 βαθμούς Κελσίου. Ο ξηρός πάγος δεν αποτελεί εξαίρεση. Μια έκρηξη είναι επίσης αναπόφευκτη όταν το καίσιο έρχεται σε επαφή με οξέα, απλές αλκοόλες, αλογονίδια βαρέων μετάλλων και οργανικά αλογόνα.
Οι αλληλεπιδράσεις είναι εύκολο να ξεκινήσουν για 2 λόγους. Το πρώτο είναι ένα ισχυρό αρνητικό ηλεκτροχημικό δυναμικό. Δηλαδή, το άτομο είναι αρνητικά φορτισμένο και τείνει να έλκει άλλα σωματίδια προς τον εαυτό του.
Ο δεύτερος λόγος είναι η επιφάνεια του καισίου κατά τις αντιδράσεις με άλλες ουσίες. Λιώνοντας σε συνθήκες δωματίου, το στοιχείο εξαπλώνεται. Αποδεικνύεται ότι ένας μεγαλύτερος αριθμός ατόμων είναι ανοιχτός στην αλληλεπίδραση.
Η δραστηριότητα του στοιχείου έχει οδηγήσει στην απουσία της καθαρής μορφής του στη φύση. Υπάρχουν μόνο συνδέσεις, για παράδειγμα, . Ανάμεσα τους: χλωριούχο καίσιο, φθόριο, ιώδιο, αζίτη, κυανίτη, βρωμίδιο και ανθρακικό καίσιο. Όλα τα άλατα του 55ου στοιχείου είναι εύκολα διαλυτά στο νερό.
Εάν η εργασία εκτελείται με υδροξείδιο του καισίου, πρέπει να φοβάστε όχι τη διάλυσή του, αλλά το γεγονός ότι το ίδιο είναι ικανό να καταστρέψει, για παράδειγμα, το γυαλί. Η δομή του διαταράσσεται από το αντιδραστήριο που βρίσκεται ήδη σε θερμοκρασία δωματίου. Μόλις αυξήσετε τον βαθμό, το υδροξείδιο δεν θα γλιτώσει το κοβάλτιο, το κορούνδιο και τον σίδηρο.
Οι αντιδράσεις συμβαίνουν ιδιαίτερα γρήγορα σε περιβάλλον οξυγόνου. Μόνο το υδροξείδιο του καισίου μπορεί να αντισταθεί. Το άζωτο δεν αλληλεπιδρά ούτε με το στοιχείο 55. Ο ασίτης καισίου λαμβάνεται μόνο έμμεσα.
Εφαρμογές καισίου
Καισίου, φόρμουλαη οποία παρέχει συνάρτηση εργασίας χαμηλών ηλεκτρονίων, είναι χρήσιμη στην κατασκευή ηλιακών κυψελών. Σε συσκευές που βασίζονται στην 55η ουσία, το κόστος παραγωγής ρεύματος είναι ελάχιστο. Η ευαισθησία στην ακτινοβολία, αντίθετα, είναι μέγιστη.
Για να μην είναι απαγορευτικά ακριβός ο φωτοβολταϊκός εξοπλισμός λόγω της σπανιότητας του καισίου, γίνεται κράμα με , , , . Το καίσιο χρησιμοποιείται ως πηγή ρεύματος στις κυψέλες καυσίμου. Στερεός ηλεκτρολύτης με βάση 55 μέταλλο - μέρος αυτοκινήτων και μπαταρίες υψηλής ενέργειας.
Το 55ο μέταλλο χρησιμοποιείται επίσης σε μετρητές φορτισμένων σωματιδίων. Το ιωδιούχο καίσιο αγοράζεται για αυτούς. Ενεργοποιημένο με θάλλιο, ανιχνεύει σχεδόν κάθε ακτινοβολία. Οι ανιχνευτές καισίου αγοράζονται για πυρηνικές επιχειρήσεις, γεωλογικές έρευνες και ιατρικές κλινικές.
Χρησιμοποιούν επίσης συσκευές από τη διαστημική βιομηχανία. Συγκεκριμένα, το Mars-5 μελέτησε τη στοιχειακή σύνθεση της επιφάνειας του κόκκινου πλανήτη χάρη σε ένα φασματόμετρο γάμμα με βάση το καίσιο.
Η ικανότητα σύλληψης υπέρυθρων ακτίνων είναι ο λόγος για τη χρήση του στην οπτική. Το προσθέτουν βρωμιούχο καίσιοΚαι οξείδιο του καισίου. Βρίσκεται σε κιάλια, γυαλιά νυχτερινής όρασης και σκοπευτικά όπλων. Τα τελευταία πυροδοτούνται ακόμη και από το διάστημα.
Το 137ο ισότοπο του στοιχείου βρήκε επίσης άξια χρήση. Το ραδιενεργό νουκλίδιο όχι μόνο μολύνει την ατμόσφαιρα, αλλά επίσης αποστειρώνει τα προϊόντα, ή μάλλον, τα δοχεία για αυτά. Χρόνος ημιζωής καισίουμακρύς Εκατομμύρια κονσερβοποιημένα τρόφιμα μπορούν να υποστούν επεξεργασία. Μερικές φορές το κρέας αποστειρώνεται επίσης - σφάγια πουλιών και...
Τα ιατρικά όργανα και τα φάρμακα μπορούν επίσης να υποστούν επεξεργασία με το 137ο ισότοπο. Το νουκλίδιο χρειάζεται επίσης στην ίδια τη θεραπεία όταν πρόκειται για όγκους. Η μέθοδος ονομάζεται ακτινοθεραπεία. Παρασκευάσματα με καίσιο δίνονται επίσης για τη σχιζοφρένεια, τη διφθερίτιδα, τα πεπτικά έλκη και ορισμένους τύπους σοκ.
Οι μεταλλουργοί χρειάζονται ένα καθαρό στοιχείο. Αναμιγνύεται με κράματα και. Το πρόσθετο αυξάνει την αντοχή τους στη θερμότητα. Στο , για παράδειγμα, τριπλασιάζεται με το καίσιο μόνο στο 0,3%.
Η αντοχή σε εφελκυσμό και η αντοχή στη διάβρωση αυξάνονται επίσης. Είναι αλήθεια ότι οι βιομήχανοι αναζητούν μια εναλλακτική λύση στο 55ο στοιχείο. Είναι πολύ σπάνιο και δεν είναι ανταγωνιστικό σε τιμή.
Εξόρυξη καισίου
Το μέταλλο είναι απομονωμένο από τη ρύπανση. Είναι ένα ένυδρο αργιλοπυριτικό και καίσιο. Ορυκτά που περιέχουν το 55ο στοιχείο της μονάδας. Στο pollucite, το ποσοστό του καισίου καθιστά την εξόρυξη οικονομικά εφικτή. Υπάρχει επίσης πολύ μέταλλο στον αβογαρδίτη. Ωστόσο, αυτή η ίδια η πέτρα είναι τόσο σπάνια όσο το καίσιο.
Οι βιομήχανοι ανοίγουν ρύπανση με χλωρίδια ή θειικά. καίσιοεξάγεται από την πέτρα βυθίζοντας την σε θερμαινόμενο υδροχλωρικό οξύ. Εκεί χύνεται και χλωριούχο αντιμόνιο. Σχηματίζεται ένα ίζημα.
Πλένεται με ζεστό νερό. Το αποτέλεσμα των εργασιών είναι το χλωριούχο καίσιο. Όταν εργάζεστε με θειικό άλας, ο ρύπος βυθίζεται σε θειικό οξύ. Η έξοδος είναι στυπτηρία καισίου.
Τα εργαστήρια χρησιμοποιούν άλλες μεθόδους για την απόκτηση του 55ου στοιχείου. Υπάρχουν 3 από αυτά, όλα εντάσεως εργασίας. Μπορείτε να θερμάνετε το διχρωμικό καίσιο και το χρωμικό ζιρκόνιο. Αλλά αυτό απαιτεί ένα κενό. Χρειάζεται επίσης για την αποσύνθεση του αζιδίου καισίου. Το κενό αποφεύγεται μόνο με θέρμανση ειδικά παρασκευασμένου ασβεστίου και χλωρίου του 55ου μετάλλου.
Τιμή καισίου
Στη Ρωσία, το εργοστάσιο σπάνιων μετάλλων στο Νοβοσιμπίρσκ ασχολείται με την εξόρυξη και την επεξεργασία ρύπανσης. Το εργοστάσιο εξόρυξης και επεξεργασίας Lovozersk προσφέρει επίσης προϊόντα. Το τελευταίο προσφέρει καίσιο σε αμπούλες 10 και 15 χιλιοστόγραμμα.
Κυκλοφορούν σε συσκευασίες των 1000 τεμαχίων. Ελάχιστη τιμή - 6000 ρούβλια. Η Sevredmet πουλάει επίσης αμπούλες, αλλά είναι έτοιμη να παρέχει μικρότερους όγκους - από 250 γραμμάρια.
Εάν η καθαρότητα του μετάλλου είναι 99,9%, για ένα γραμμάριο, κατά κανόνα, ζητούν περίπου 15-20 δολάρια ΗΠΑ. Μιλάμε για το σταθερό 133ο ισότοπο του 55ου στοιχείου του περιοδικού πίνακα.
(Caesium· από το λατινικό caesius - μπλε), Cs - χημικό. στοιχείο της ομάδας Ι του περιοδικού συστήματος στοιχείων. στο, n. 55, στο. μ. 132,9054. Ασημί-λευκό μέταλλο. Στις ενώσεις εμφανίζει κατάσταση οξείδωσης +1. Ο φυσικός άνθρακας αποτελείται από το σταθερό ισότοπο 133Cs. Έχουν ληφθεί 22 ραδιενεργά ισότοπα, εκ των οποίων η πιο πρακτική χρήση είναι το ισότοπο 137Cs με χρόνο ημιζωής 27 χρόνια. Το καίσιο ανακαλύφθηκε (1860) από τον Γερμανό χημικό R. W. Bunsen και τον Γερμανό φυσικό G. P. Kirchhoff κατά τη μελέτη του φάσματος των αλάτων αλκαλιμετάλλων που προέρχονται από το νερό της μεταλλικής πηγής Durkheim.
Το μέταλλο καισίου ελήφθη για πρώτη φορά (1882) από τον K. Setterberg με ηλεκτρόλυση ενός τηγμένου μίγματος κυανιούχων καισίου και βαρίου. Το καίσιο είναι ένα σπάνιο στοιχείο. Η περιεκτικότητά του στον φλοιό της γης είναι 3,7 10-4% και δεν βρίσκεται στη φύση σε ελεύθερη κατάσταση λόγω της υψηλής δραστηριότητάς του. Το C. βρέθηκε σε 78 ορυκτά. Η μεγαλύτερη ποσότητα του περιέχεται σε ορυκτά καισίου: polucite (έως 36% Cs20), σπουργίτης και αβογαδρίτη (έως 7,5% Cs20). Περιέχει σε μικρές ποσότητες (από 0,004 έως 0,001% ή λιγότερο). πετρώματα: βασάλτες, γρανίτες, διαβάσεις, συενίτες, νεφελίνες, μίκας, άστριοι, ασβεστόλιθοι, σχιστόλιθοι κ.λπ. Οι κύριες πηγές του C. είναι ο ρύπος, ο καρναλίτης, η άλμη των αλυκών, η άλμη και η θαλάσσια λάσπη. Κρυσταλλικό πλέγμα Γ. κυβικό με κέντρο σώμα με περίοδο α = 6,05 Α (θερμοκρασία - 175 ° C).
Η ατομική ακτίνα 2,65 Α, η ιοντική ακτίνα του Cs+ είναι 165 Α. Πυκνότητα 1,9039 (θερμοκρασία 0°C) και 1,880 g/cm3 (θερμοκρασία 26,85°C). Σημείο τήξεως 28,60°C; Σημείο βρασμού 685,85°C; Νυμφεύομαι συντελεστής γραμμική διαστολή (στο εύρος θερμοκρασίας 0-26° C) 9,7-10-5 deg-1; συντελεστής θερμική αγωγιμότητα (θερμοκρασία 28,5° C) 0,04 - 0,065 cal/cm -sec-deg; Μέση θερμοχωρητικότητα 7,24 (θερμοκρασία 0° C) και 7,69 cal/g ατόμου βαθμού (θερμοκρασία 25° C). Η ειδική ηλεκτρική αντίσταση είναι 18,30 (θερμοκρασία 0° C) και 21,25 μΩ cm (θερμοκρασία 26,85° C). Ο μεταλλικός ατμός είναι μαγνητικός. Το καίσιο είναι ένα μαλακό, όλκιμο μέταλλο. Σκληρότητα στην κλίμακα Mohs 0,2; ΗΒ - = 0,015; μέτρο κανονικής ελαστικότητας 175 kgf/mm2; συμπιεστότητα σε θερμοκρασία δωματίου 7,0-10-5 kgf/cm2. Το μέταλλο καισίου έχει την υψηλότερη αντιδραστικότητα μεταξύ των αλκαλικών στοιχείων. Στον αέρα οξειδώνεται αμέσως με φλεγμονή, σχηματίζοντας υπεροξείδιο και υπεροξείδιο.
Με υδρογόνο σε θερμοκρασία 200-350 ° C και πίεση 50-100 at. σχηματίζει το υδρίδιο CsH - μια λευκή κρυσταλλική ουσία που αναφλέγεται σε υγρό περιβάλλον, σε περιβάλλον χλωρίου και φθορίου. Με το οξυγόνο, ανάλογα με τις συνθήκες, δίνει: οξείδιο Cs2O - κόκκινο-καφέ κρύσταλλοι, που εξαπλώνονται στον αέρα, υπεροξείδιο Cs2O2 - υγροσκοπικοί κίτρινοι κρύσταλλοι, υπεροξείδιο CsO2 - κίτρινοι κρύσταλλοι, σε θερμοκρασίες άνω των 180 ° C αλλάζουν χρώμα σε πορτοκαλί, όζον Cs - λεπτό κρυσταλλικό πορτοκαλί - κόκκινη σκόνη. Το υδροξείδιο CsOH είναι μια λευκή κρυσταλλική ουσία που διαλύεται γρήγορα στον αέρα. Το C. συνδυάζεται άμεσα με αλογόνα (με ανάφλεξη), σχηματίζοντας αλογονίδια CsF, CsCl, CsBr σε Csl - άχρωμους κρυστάλλους, εξαιρετικά διαλυτούς στο νερό και πολλούς άλλους. οργανικούς διαλύτες.
Στο υγρό άζωτο, κατά τη διάρκεια μιας ηλεκτρικής εκκένωσης μεταξύ των ηλεκτροδίων, το νιτρίδιο καισίου λαμβάνεται από το καίσιο - μια υγροσκοπική, ασταθής σκόνη γκριζοπράσινου ή μπλε χρώματος. Αζίδιο CsN3 - κίτρινοι-λευκοί κρύσταλλοι. Υπάρχουν γνωστές ενώσεις ασβεστίου με θείο, σελήνιο και τελλούριο—χαλκογονίδια. Με το θείο, το καίσιο σχηματίζει το σουλφίδιο Cs2S, μια σκούρα κόκκινη κρυσταλλική σκόνη διαλυτή στο νερό. Επιπλέον, έχουν ληφθεί δι-, τρι- και πεντασουλφίδια. Γ. με σελήνιο και τελλούριο σχηματίζει κρυσταλλικές ενώσεις: λευκή σκόνη σεληνιδίου Cs2Se και ανοιχτόκίτρινη σκόνη τελλουριδίου Cs2Te, που αποσυντίθενται στον αέρα. Με το πυρίτιο σχηματίζει πυριτικό CsSi, μια κίτρινη κρυσταλλική ουσία που αναφλέγεται στον αέρα. όταν αλληλεπιδρά με το νερό, αναφλέγεται εκρηκτικά. Υπάρχουν γνωστές ενώσεις του C. με φώσφορο - . Κατά την αντικατάσταση του υδρογόνου σε μια ανόργανη ουσία με άνθρακα, λαμβάνονται τα αντίστοιχα άλατα: θειικό, νιτρικό, ανθρακικό κ.λπ.
Με πολλά μέταλλα, συμπεριλαμβανομένων των αλκαλικών μετάλλων, το καίσιο σχηματίζει επίσης διαμεταλλικές ενώσεις, από τις οποίες οι πιο σημαντικές είναι ενώσεις με βισμούθιο, αντιμόνιο, χρυσό και υδράργυρο. Σε αντιδράσεις με ανόργανες ενώσεις, το καίσιο συμπεριφέρεται ως ισχυρός αναγωγικός παράγοντας. Αντιδρά εκρηκτικά με διοξείδιο του άνθρακα και τετραχλωράνθρακα. Ο μεταλλικός ψευδάργυρος λαμβάνεται κυρίως με αντίδραση με άλατα ψευδαργύρου, για παράδειγμα. μαγνησίου ή ασβεστίου σε υψηλά επίπεδα
t-rah στο κενό. Για τη λήψη άνθρακα, χρησιμοποιείται επίσης μια ηλεκτροχημική μέθοδος, στην οποία κατά την ηλεκτρόλυση, για παράδειγμα, CsCl σε μια υγρή κάθοδο μολύβδου, λαμβάνεται ένα κράμα μολύβδου-καισίου, από το οποίο αφαιρείται το χρώμα με απόσταξη κενού. Μικρές ποσότητες ζιρκονίου λαμβάνονται με αναγωγή του χρωμικού του (Cs2Cr04) με κονιοποιημένο ζιρκόνιο σε θερμοκρασία 650°C ή με αποσύνθεση του CsN3 σε θερμοκρασία 390-395°C σε κενό.
Εφαρμογές καισίου
Χρησιμοποιείται σε φωτοκύτταρα. σε φωτοπολλαπλασιαστές που προορίζονται για μετρητές σπινθηρισμού, όργανα ουράνιας πλοήγησης, φασματοσκόπια, για ανιχνευτές ακτινοβολίας σε συστήματα λέιζερ. σε ηλεκτρο-οπτικούς μετατροπείς που χρησιμοποιούνται σε συσκευές νυχτερινής όρασης. σε σωλήνες μετάδοσης καθοδικών ακτίνων. Το καίσιο χρησιμοποιείται ως συλλέκτης για την απορρόφηση υπολειμματικών ιχνών αέρα στην παραγωγή ραδιοσωλήνων κενού. Βρίσκει εφαρμογή στα θυρατρόνια εκκένωσης λάμψης και στα ατομικά πρότυπα - τα πιο ακριβή πρότυπα χρονικών διαστημάτων. Το σφάλμα ενός ατομικού ρολογιού με πηγή καισίου είναι 1 δευτερόλεπτο στα 4000 χρόνια. Ο ατμός καισίου χρησιμοποιείται σε οπτικές κβαντικές γεννήτριες - λέιζερ αερίου. Οι προσθήκες άνθρακα σε ένα αδρανές αέριο σε μαγνητοϋδροδυναμικές γεννήτριες καθιστούν δυνατό τον ιονισμό του αερίου σε θερμοκρασίες περίπου δύο φορές χαμηλότερες από ό,τι χωρίς αυτά τα πρόσθετα. Το C. χρησιμοποιείται σε θερμιονικούς μετατροπείς που έχουν σχεδιαστεί για να μετατρέπουν απευθείας τη θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια. ενέργεια; σε κινητήρες πυραύλων ιόντων για διαστημόπλοια. Το καίσιο βρήκε εφαρμογή σε έναν νέο κλάδο της ηλεκτρονικής - ηλεκτρονικά πλάσματος μικροκυμάτων, καθώς και σε λαμπτήρες καισίου, οι οποίοι είναι ανώτεροι σε ένταση από άλλες πηγές φωτός.
Χαρακτηριστικά στοιχείων
Η ανακάλυψη του καισίου, όπως και του ρουβιδίου, συνδέεται με τη φασματική ανάλυση. Το 1860, ο R. Bunsen ανακάλυψε δύο φωτεινές μπλε γραμμές στο φάσμα που δεν ανήκαν σε κανένα στοιχείο που ήταν γνωστό εκείνη την εποχή. Από εδώ προέρχεται το όνομα «caesius», που σημαίνει μπλε του ουρανού. Είναι το τελευταίο στοιχείο της υποομάδας των αλκαλιμετάλλων που εξακολουθεί να εμφανίζεται σε μετρήσιμες ποσότητες. Η μεγαλύτερη ατομική ακτίνα και τα μικρότερα δυναμικά πρώτου ιονισμού καθορίζουν τον χαρακτήρα και τη συμπεριφορά αυτού του στοιχείου. Έχει έντονη ηλεκτροθετικότητα και έντονες μεταλλικές ιδιότητες. Η επιθυμία να δωρίσουμε το εξωτερικό ηλεκτρόνιο 6s οδηγεί στο γεγονός ότι όλες οι αντιδράσεις του προχωρούν εξαιρετικά βίαια. Μικρή διαφορά στις ατομικές 5 ενέργειεςρε- και 6 μικρό -τα τροχιακά προκαλούν εύκολη διεγερσιμότητα των ατόμων. Η εκπομπή ηλεκτρονίων από το καίσιο παρατηρείται υπό την επίδραση αόρατων υπέρυθρων ακτίνων (θερμότητα). Αυτό το χαρακτηριστικό της ατομικής δομής καθορίζει την καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα του ρεύματος. Όλα αυτά καθιστούν το καίσιο απαραίτητο στις ηλεκτρονικές συσκευές. Πρόσφατα, όλο και περισσότερη προσοχή δίνεται στο πλάσμα καισίου ως καύσιμο του μέλλοντος και σε σχέση με την επίλυση του προβλήματος της θερμοπυρηνικής σύντηξης.
Ιδιότητες απλής ύλης και ενώσεων
Το καίσιο υπό κανονικές συνθήκες δωματίου είναι ένα ημι-υγρό μέταλλο (t pl = 28,5°C, t βρασμός = 688°C). Η γυαλιστερή του επιφάνεια έχει ένα απαλό χρυσαφί χρώμα. Το καίσιο είναι ένα ελαφρύ μέταλλο με τετρ. 1,9 g/cm³ , για παράδειγμα, με περίπου την ίδια ατομική μάζα ζυγίζει περισσότερο από 6 φορές περισσότερο.
Ο λόγος που το καίσιο είναι πολλές φορές ελαφρύτερο από τους γείτονές του στον περιοδικό πίνακα είναι το μεγάλο μέγεθος των ατόμων του. Οι ατομικές και ιοντικές ακτίνες του μετάλλου είναι πολύ μεγάλες:Rσε = 2,62 A, Rκαι αυτος =1,6 Α. Το καίσιο είναι ασυνήθιστα χημικά ενεργό. Αντιδρά τόσο άπληστα με το οξυγόνο που είναι σε θέση να καθαρίσει το μείγμα αερίων από τα παραμικρά ίχνη οξυγόνου ακόμη και σε συνθήκες βαθιάς κενού. Αντιδρά με το νερό όταν παγώσει στους -116° C. Οι περισσότερες αντιδράσεις με άλλες ουσίες συμβαίνουν με εκρήξεις: με αλογόνα, θείο, φώσφορο, γραφίτη, πυρίτιο (στις τρεις τελευταίες περιπτώσεις απαιτείται ελαφρά θέρμανση). Οι δύσκολοι άνθρωποι επίσης αντιδρούν βίαια με αυτό: CO 2 , τετραχλωρίδιο, πυρίτιο (στους 300°C). Σε μια ατμόσφαιρα υδρογόνου, σχηματίζεται υδρίδιο CsH, το οποίο αναφλέγεται σε ανεπαρκώς ξηρό αέρα. Εκτοπίζει όλα τα ανόργανα και οργανικά οξέα, σχηματίζοντας άλατα.
Οι αντιδράσεις του καισίου με το άζωτο προχωρούν πιο ήρεμα στο πεδίο ενός αθόρυβου ηλεκτρικού φορτίου και με τον άνθρακα όταν θερμαίνεται. Αντιδρά με υδρογόνο στους 300-350°C ή υπό πίεση 5-10⋅ 10 ⁶ Pa. Επομένως, μπορεί να αποθηκευτεί με ασφάλεια σε δοχείο γεμάτο με υδρογόνο.
2Сs + 2SiO 2 = Сs 2 O 4 + 2Si
2Rb + 2SiO 2 = Rb 2 O 4 + 2Si
Από τις ενώσεις καισίου, οι σημαντικότερες είναι γασήμι και αντιμόνιο. Οι κρύσταλλοι βρωμιούχου και ιωδιούχου καισίου είναι διαφανείς στις υπέρυθρες ακτίνες, επομένως χρησιμοποιούνται στην οπτική και την ηλεκτρική μηχανική.
Θειικό СsSO 4 - μια πυρίμαχη και θερμικά σταθερή ένωση που αρχίζει να εξατμίζεται αισθητά μόνο σε θερμοκρασίες άνω των 1400°C. Ταυτόχρονα, όλα τα άλατα καισίου είναι υψηλά.
Παραγωγή και χρήση καισίου
Το καίσιο, όπως και το , δεν σχηματίζει ανεξάρτητα ορυκτά και συνήθως συνοδεύει τα πιο κοινά στοιχεία της ομάδας Ι. Το καίσιο εμφανίζεται στη φύση ως πρόσμειξη στα ορυκτά Na και K. Ο ρύπος CsNa ⋅ nH 2 είναι ο πλουσιότερος σε καίσιο Ο. Βρίσκεται στη φύση σε πολύ διασπαρμένη κατάσταση με τη μορφή ενώσεων που συνοδεύουν άλλα μεταλλεύματα. Για παράδειγμα, το pollucite περιέχει καίσιο μαζί με νάτριο. Το πιο εντατικό μέρος της παραγωγής τους είναι ο εμπλουτισμός και ο διαχωρισμός των κλασμάτων με ρουβίδιο και καίσιο από κάλιο, νάτριο και λίθιο. Τα καθαρά (Rb και Cs) λαμβάνονται από αλογόνα με αναγωγή με μέταλλο ασβεστίου στους 700-800°C. Λαμβάνονται από την αντίδραση ανταλλαγής τετηγμένων χλωριδίων με μέταλλο ασβεστίου:
Τα χαρακτηριστικά του καισίου, τα δομικά του χαρακτηριστικά και οι ιδιότητες που χαρακτηρίζουν αυτό το στοιχείο πρέπει να καλύπτονται σε ένα μάθημα χημείας. Όχι μόνο οι μαθητές, αλλά και οι μαθητές χημικών ειδικοτήτων πρέπει να γνωρίζουν τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά αυτής της ένωσης. Η χρήση του καισίου είναι σήμερα αρκετά διαδεδομένη - αλλά σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στο γεγονός ότι σε θερμοκρασία δωματίου το στοιχείο αποκτά υγρή κατάσταση και πρακτικά δεν βρίσκεται ποτέ στην καθαρή του μορφή. Επί του παρόντος, μόνο πέντε μέταλλα έχουν παρόμοιες ιδιότητες. Οι ιδιότητες του καισίου καθορίζουν το ενδιαφέρον των επιστημόνων για αυτό και τις δυνατότητες χρήσης της ένωσης.
Περί τίνος πρόκειται?
Το μαλακό μέταλλο καίσιο χαρακτηρίζεται στον περιοδικό πίνακα με το σύμβολο Cs. Ο σειριακός αριθμός του είναι 55. Το μαλακό μέταλλο έχει μια ασημί, χρυσή απόχρωση. Σημείο τήξης - 28 βαθμοί Κελσίου.
Το καίσιο είναι ένα αλκαλικό μέταλλο του οποίου οι ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά είναι παρόμοια με το κάλιο και το ρουβίδιο. Η δομή του καισίου προκαλεί αυξημένη αντιδραστικότητα. Το μέταλλο μπορεί να αντιδράσει με το νερό σε θερμοκρασία της κλίμακας Κελσίου 116 βαθμών κάτω από το μηδέν. Το χημικό στοιχείο καίσιο έχει υψηλή πυροφορικότητα. Εξορύσσεται από ρύπανση. Πολλά ραδιενεργά ισότοπα καισίου (συμπεριλαμβανομένου του ευρέως χρησιμοποιούμενου καισίου 137) παράγονται κατά την επεξεργασία των αποβλήτων που παράγονται κατά τη λειτουργία ενός πυρηνικού αντιδραστήρα. Το καίσιο 137 είναι το αποτέλεσμα μιας αντίδρασης σχάσης.
Ιστορικό υπόβαθρο
Τα εύσημα για την ανακάλυψη του ηλεκτρονικού τύπου του καισίου ανήκουν σε χημικούς από τη Γερμανία, εξαιρετικά μυαλά στον τομέα τους, τους Kirchhoff και Bunsen. Αυτό το γεγονός συνέβη το 1860. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, άρχισαν να αλλάζουν ενεργά την πρόσφατα εφευρεθείσα τεχνική φασματοσκοπίας φλόγας και κατά τη διάρκεια των πειραμάτων τους, Γερμανοί επιστήμονες ανακάλυψαν ένα χημικό στοιχείο που προηγουμένως ήταν άγνωστο στο κοινό - το καίσιο. Εκείνη τη στιγμή, το καίσιο παρουσιάστηκε ως αποδέκτης, το οποίο είναι σχετικό για τα φωτοκύτταρα και τους σωλήνες ηλεκτρονίων.
Αξιοσημείωτες αλλαγές στην ιστορία του ορισμού και της απομόνωσης του στοιχείου σημειώθηκαν το 1967. Λαμβάνοντας υπόψη τη δήλωση του Αϊνστάιν ότι η ταχύτητα του φωτός μπορεί να θεωρηθεί ο πιο σταθερός παράγοντας μέτρησης που είναι εγγενής στο σύμπαν μας, αποφασίστηκε να απομονωθεί το καίσιο 133. Αυτό έγινε ένα σημαντικό σημείο για την επέκταση του εύρους των εφαρμογών του χημικού στοιχείου καισίου - ειδικότερα , χρησιμοποιείται για την κατασκευή ατομικών ρολογιών.
Καισίου στη δεκαετία του '90
Ήταν την τελευταία δεκαετία του περασμένου αιώνα που το χημικό στοιχείο καίσιο άρχισε να χρησιμοποιείται ιδιαίτερα ενεργά από την ανθρωπότητα. Αποδείχθηκε ότι είναι εφαρμόσιμο σε υγρά γεώτρησης. Ήταν επίσης δυνατό να βρεθεί μια αρκετά μεγάλη περιοχή εφαρμογής στις χημικές βιομηχανίες. Αποδείχθηκε ότι το χλωριούχο καίσιο και τα άλλα παράγωγά του μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην κατασκευή πολύπλοκων ηλεκτρονικών.
Στη συνέχεια, στη δεκαετία του '90, η ιδιαίτερη προσοχή της επιστημονικής κοινότητας επικεντρώθηκε σε οτιδήποτε μπορούσε να γίνει μια νέα λέξη στην ατομική και πυρηνική ενέργεια. Τότε ήταν που το ραδιενεργό καίσιο μελετήθηκε ενδελεχέστερα. Αποκαλύφθηκε ότι ο χρόνος ημιζωής αυτού του συστατικού απαιτεί περίπου τρεις δεκαετίες. Επί του παρόντος, τα ραδιενεργά ισότοπα καισίου χρησιμοποιούνται ευρέως στην υδρολογία. Η ιατρική και η βιομηχανία δεν μπορούν χωρίς αυτές. Το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο ραδιενεργό ισότοπο είναι το καίσιο 137. Το καίσιο έχει χαμηλό επίπεδο τοξικών ιδιοτήτων, ενώ ταυτόχρονα τα ραδιενεργά παράγωγα σε υψηλές συγκεντρώσεις μπορούν να βλάψουν τη φύση και τον άνθρωπο.
Φυσικές παράμετροι
Η ιδιαιτερότητα του καισίου (καθώς και του χλωριούχου καισίου και άλλων παραγώγων αυτού του μετάλλου) καθιστά δυνατή την ευρεία χρήση του προϊόντος. Μεταξύ άλλων στοιχείων, το καίσιο έχει τον χαμηλότερο δείκτη σκληρότητας - μόνο 0,2 μονάδες.Εκτός από την απαλότητα, το μέταλλο χαρακτηρίζεται από ευκαμψία. Στην κανονική του κατάσταση, ο σωστός ηλεκτρονικός τύπος του καισίου επιτρέπει το σχηματισμό ενός ανοιχτόχρωμου υλικού που μπορεί να αλλάξει χρώμα σε πιο σκούρο στην παραμικρή επαφή με ενώσεις οξυγόνου.
Το σημείο τήξης του μετάλλου είναι μόνο 28 βαθμοί Κελσίου, πράγμα που σημαίνει ότι η ένωση είναι ένα από τα πέντε μέταλλα που βρίσκονται στην υγρή φάση σε θερμοκρασία δωματίου ή κοντά σε αυτήν. Ακόμη χαμηλότερο σημείο τήξης από αυτό του καισίου έχει καταγραφεί μόνο για τον υδράργυρο. Το σημείο βρασμού του καισίου είναι επίσης χαμηλό - μόνο ο υδράργυρος έχει χαμηλότερο σημείο βρασμού. Τα χαρακτηριστικά του ηλεκτροχημικού δυναμικού ρυθμίζουν την καύση του μετάλλου - δημιουργεί βιολετί αποχρώσεις ή μπλε χρώμα.
Συμβατότητα και χαρακτηριστικά
Το καίσιο έχει την ικανότητα να αντιδρά με το στοιχείο.Το στοιχείο σχηματίζει επίσης οξείδια καισίου. Επιπλέον, παρατηρούνται αντιδράσεις με μίγματα υδραργύρου και χρυσού. Τα χαρακτηριστικά της αλληλεπίδρασης με άλλες ενώσεις, καθώς και οι συνθήκες θερμοκρασίας στις οποίες είναι δυνατές οι αντιδράσεις, υποδεικνύουν πιθανές διαμεταλλικές συνθέσεις. Συγκεκριμένα, το καίσιο είναι το αρχικό συστατικό για τον σχηματισμό φωτοευαίσθητων ενώσεων. Για να γίνει αυτό, πραγματοποιείται μια μεταλλική αντίδραση με τη συμμετοχή θορίου, αντιμονίου, γαλλίου και ινδίου.
Εκτός από το οξείδιο του καισίου, οι χημικοί ενδιαφέρονται επίσης για τα αποτελέσματα της αλληλεπίδρασης με έναν αριθμό αλκαλικών στοιχείων. Ταυτόχρονα, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το μέταλλο δεν μπορεί να αντιδράσει με το λίθιο. Κάθε ένα από τα κράματα καισίου έχει τη δική του απόχρωση. Μερικά μείγματα είναι ενώσεις μαύρου-ιώδους, άλλα έχουν μια χρυσή απόχρωση και άλλα είναι σχεδόν άχρωμα αλλά έχουν μια ξεχωριστή μεταλλική λάμψη.
Χημικά χαρακτηριστικά
Το πιο έντονο χαρακτηριστικό του καισίου είναι η πυροφορικότητα του. Επιπλέον, το ηλεκτροχημικό δυναμικό του μετάλλου προσελκύει επίσης την προσοχή των επιστημόνων. Το καίσιο μπορεί να καεί αυθόρμητα στον αέρα. Κατά την αλληλεπίδραση με το νερό, εμφανίζεται μια έκρηξη, ακόμα κι αν οι συνθήκες αντίδρασης υποθέτουν χαμηλές θερμοκρασίες. Το καίσιο διαφέρει αισθητά από αυτή την άποψη από την πρώτη ομάδα του περιοδικού χημικού πίνακα. Όταν το καίσιο αλληλεπιδρά με το νερό σε στερεή μορφή, εμφανίζεται επίσης μια αντίδραση.
Αποκαλύφθηκε ότι ο χρόνος ημιζωής του καισίου διαρκεί περίπου τρεις δεκαετίες. Το υλικό θεωρήθηκε επικίνδυνο λόγω των χαρακτηριστικών του. Για να εργαστείτε με το καίσιο, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί μια ατμόσφαιρα αδρανούς αερίου. Ταυτόχρονα, μια έκρηξη κατά την επαφή με νερό με ίσες ποσότητες νατρίου και καισίου στη δεύτερη περίπτωση θα είναι αισθητά πιο αδύναμη. Οι χημικοί το εξηγούν με το ακόλουθο χαρακτηριστικό: όταν το καίσιο έρχεται σε επαφή με το νερό, εμφανίζεται μια στιγμιαία εκρηκτική αντίδραση, δηλαδή δεν απομένει αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα για τη συσσώρευση υδρογόνου. Η βέλτιστη μέθοδος αποθήκευσης καισίου είναι σε σφραγισμένα δοχεία από βοριοπυριτικές ενώσεις.
Καισίου: σε ενώσεις
Το καίσιο δρα ως κατιόν στις ενώσεις. Υπάρχουν πολλά διαφορετικά ανιόντα με τα οποία είναι δυνατή η αντίδραση για τον σχηματισμό μιας ένωσης. Τα περισσότερα άλατα καισίου είναι άχρωμα εκτός εάν ο χρωματισμός οφείλεται σε ανιόν. Τα απλά άλατα είναι υγροσκοπικά, αν και σε μικρότερο βαθμό από άλλα ελαφρά αλκαλικά μέταλλα. Πολλά διαλύονται στο νερό.
Έχουν σχετικά χαμηλό βαθμό διαλυτότητας. Αυτό έχει βρει αρκετά ευρεία εφαρμογή στη βιομηχανία. Για παράδειγμα, το θειικό αργίλιο-καισίου χρησιμοποιείται ενεργά σε εγκαταστάσεις καθαρισμού μεταλλεύματος λόγω της χαμηλής διαλυτότητάς του στο νερό.
Καισίου: μοναδικό και χρήσιμο
Οπτικά, αυτό το μέταλλο είναι παρόμοιο με το χρυσό, αλλά είναι ελαφρώς ελαφρύτερο από το πιο δημοφιλές ευγενές μέταλλο. Εάν πάρετε ένα κομμάτι καισίου στο χέρι σας, θα λιώσει γρήγορα και η προκύπτουσα ουσία θα είναι κινητή και θα αλλάξει ελαφρώς το χρώμα - πιο κοντά στο ασήμι. Σε λιωμένη κατάσταση, το καίσιο αντανακλά τέλεια τις ακτίνες φωτός. Από τα αλκαλικά μέταλλα, το καίσιο θεωρείται το βαρύτερο, αλλά ταυτόχρονα έχει τη χαμηλότερη πυκνότητα.
Η ιστορία της ανακάλυψης του καισίου περιέχει αναφορές στην πηγή Durchheim. Από εδώ στάλθηκε δείγμα νερού για εργαστηριακό έλεγχο. Κατά την ανάλυση των συστατικών, δόθηκε ιδιαίτερη προσοχή στην επίλυση του ερωτήματος: ποιο στοιχείο παρέχει τις θεραπευτικές ιδιότητες του υγρού; Ο Γερμανός επιστήμονας Bunsen αποφάσισε να χρησιμοποιήσει τη μέθοδο της φασματικής ανάλυσης. Ήταν τότε που εμφανίστηκαν δύο απροσδόκητες μπλε γραμμές, που δεν ήταν χαρακτηριστικές για ενώσεις γνωστές εκείνη την εποχή. Ήταν το χρώμα αυτών των λωρίδων που βοήθησε τους επιστήμονες να επιλέξουν ένα όνομα για το νέο συστατικό - το μπλε του ουρανού στα λατινικά ακούγεται σαν "καισίου".
Που μπορώ να σε βρω;
Όπως αποκαλύφθηκε κατά τη διάρκεια μακροχρόνιων δοκιμών, το καίσιο είναι ένα ιχνοστοιχείο που είναι εξαιρετικά σπάνιο σε φυσικές συνθήκες. Έτσι, πραγματοποιώντας μια συγκριτική ανάλυση της περιεκτικότητας σε ρουβίδιο και καισίου στον φλοιό του πλανήτη, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι το τελευταίο είναι εκατοντάδες φορές λιγότερο. Μια κατά προσέγγιση εκτίμηση της συγκέντρωσης έδωσε δείκτη 7*10(-4)%. Καμία άλλη λιγότερο ευαίσθητη μέθοδος από τη φασματοσκοπία δεν θα μπορούσε απλώς να ανιχνεύσει μια τόσο σπάνια ένωση. Αυτό εξηγεί το γεγονός ότι προηγουμένως οι επιστήμονες δεν υποψιάζονταν καν την ύπαρξη καισίου.
Έχει πλέον βρεθεί ότι το καίσιο είναι πιο κοινό σε πετρώματα που εξάγονται από βουνά. Η συγκέντρωσή του σε αυτό το υλικό δεν υπερβαίνει τα χιλιοστά του τοις εκατό. Κατηγορηματικά μικρές ποσότητες καταγράφηκαν στα θαλάσσια ύδατα. Το επίπεδο συγκέντρωσης σε ορυκτές ενώσεις λιθίου και καλίου φτάνει τα δέκατα του τοις εκατό. Τις περισσότερες φορές μπορεί να ανιχνευθεί στον λεπιδολίτη.
Κατά τη σύγκριση των διακριτικών χαρακτηριστικών του καισίου και του ρουβιδίου, καθώς και άλλων στοιχείων που είναι εξαιρετικά σπάνια, ήταν δυνατό να αποκαλυφθεί ότι το καίσιο χαρακτηρίζεται από το σχηματισμό μοναδικών ορυκτών, για τα οποία άλλες ενώσεις δεν είναι ικανές. Έτσι λαμβάνεται ο ρόλσιτης, ο ροδικίτης και ο αβογαδρίτης.
Ο Rodicite, όπως διαπίστωσαν οι επιστήμονες, είναι εξαιρετικά σπάνιος. Ομοίως, ο αβογαδρίτης είναι πολύ δύσκολο να βρεθεί. Η ρύπανση είναι κάπως πιο συχνή, με μικρές αποθέσεις που εντοπίζονται σε αρκετές περιπτώσεις. Έχουν πολύ χαμηλή ισχύ, αλλά περιέχουν καίσιο σε ποσότητα 20-35 τοις εκατό της συνολικής μάζας. Οι σημαντικότεροι, από την άποψη του κοινού, ρύπων ανακαλύφθηκαν στο αμερικανικό υπέδαφος και στη Ρωσία. Υπάρχουν επίσης εξελίξεις στη Σουηδία και στο Καζακστάν. Είναι γνωστό ότι ο ρύπος βρέθηκε στα νοτιοδυτικά της αφρικανικής ηπείρου.
Οι εργασίες συνεχίζονται
Δεν είναι μυστικό ότι η ανακάλυψη ενός στοιχείου και η απόκτησή του στην καθαρή του μορφή είναι δύο εντελώς διαφορετικά καθήκοντα, αν και είναι αλληλένδετα. Όταν έγινε σαφές ότι το καίσιο ήταν πολύ σπάνιο, οι επιστήμονες άρχισαν να αναπτύσσουν τεχνικές για τη σύνθεση του μετάλλου στο εργαστήριο. Στην αρχή φαινόταν ότι αυτό ήταν εντελώς αδύνατο αν χρησιμοποιούσαμε τα μέσα και την τεχνολογία που ήταν διαθέσιμη εκείνη την εποχή. Με τα χρόνια, ο Bunsen δεν μπόρεσε να απομονώσει το μέταλλο καισίου στην καθαρή του μορφή. Μόλις δύο δεκαετίες αργότερα, οι προχωρημένοι χημικοί μπόρεσαν τελικά να λύσουν αυτό το πρόβλημα.
Η ανακάλυψη συνέβη το 1882, όταν ο Σέτερμπεργκ από τη Σουηδία ηλεκτρολύσε ένα μείγμα αποτελούμενο από τέσσερα μέρη κυανιούχου καισίου, στο οποίο αναμίχθηκε ένα μέρος βαρίου. Το τελευταίο συστατικό χρησιμοποιήθηκε για να μειωθεί το σημείο τήξης. Το κυάνιο, όπως ήδη γνώριζαν οι επιστήμονες σε αυτό το σημείο, ήταν ένα πολύ επικίνδυνο συστατικό. Ταυτόχρονα, σχηματίστηκε μόλυνση λόγω του βαρίου, που δεν κατέστησε δυνατή την απόκτηση λίγο πολύ ικανοποιητικής ποσότητας καισίου. Ήταν σαφές ότι η τεχνική απαιτούσε σημαντικές βελτιώσεις. Μια καλή πρόταση σε αυτόν τον τομέα κατέθεσε προς συζήτηση στην επιστημονική κοινότητα ο Beketov. Τότε ήταν που το υδροξείδιο του καισίου τράβηξε την προσοχή. Εάν αυτή η ένωση αποκατασταθεί χρησιμοποιώντας μεταλλικό μαγνήσιο, αυξάνοντας τη θερμότητα και χρησιμοποιώντας ρεύμα υδρογόνου, μπορεί να επιτευχθεί ένα ελαφρώς καλύτερο αποτέλεσμα από αυτό που έχει αποδείξει ο Σουηδός χημικός. Ωστόσο, πραγματικά πειράματα έχουν δείξει ότι η απόδοση είναι η μισή από αυτή που υπολογίζεται στη θεωρία.
Τι έπεται?
Το καίσιο συνέχισε να βρίσκεται στο επίκεντρο της προσοχής της διεθνούς χημικής επιστημονικής κοινότητας. Συγκεκριμένα, ο Γάλλος επιστήμονας Axpil του αφιέρωσε πολύ κόπο και χρόνο στην έρευνά του. Το 1911, πρότεινε μια ριζικά νέα προσέγγιση στο ζήτημα της εξαγωγής καθαρού καισίου. Ήταν απαραίτητο να πραγματοποιηθεί η αντίδραση σε κενό, λήφθηκε χλωριούχο μέταλλο ως πρώτη ύλη και χρησιμοποιήθηκε μέταλλο ασβεστίου για την αποκατάστασή του.
Μια τέτοια αντίδραση, όπως έχουν δείξει τα πειράματα, συμβαίνει σχεδόν μέχρι την ολοκλήρωσή της. Για να επιτύχετε ένα επαρκές αποτέλεσμα, πρέπει να χρησιμοποιήσετε μια ειδική συσκευή. Στα εργαστήρια συνήθως καταφεύγουν σε πυρίμαχο γυαλί ή χρησιμοποιούν δοχεία χαλαζία. Η συσκευή πρέπει να έχει επέκταση. Η πίεση στο εσωτερικό διατηρείται περίπου στα 0,001 mmHg. Τέχνη. Για μια επιτυχημένη αντίδραση, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι το δοχείο θερμαίνεται στους 675 βαθμούς Κελσίου. Αυτό απελευθερώνει το καίσιο, το οποίο εξατμίζεται σχεδόν αμέσως. Τα ζευγάρια περνούν στη διαδικασία που προορίζεται για αυτό το σκοπό. Αλλά το χλωριούχο κάλιο κατακάθεται κυρίως απευθείας στον αντιδραστήρα. Υπό δεδομένες συνθήκες, η πτητικότητα αυτού του άλατος είναι τόσο χαμηλή που μπορεί να αγνοηθεί εντελώς, καθώς αυτή η ένωση έχει χαρακτηριστικό σημείο τήξης 773 μοιρών (στην ίδια κλίμακα Κελσίου). Αυτό σημαίνει ότι το ίζημα μπορεί να λιώσει εάν το δοχείο υπερθερμανθεί κατά εκατό βαθμούς σε σχέση με αυτό που προοριζόταν. Για να επιτευχθούν τα πιο αποτελεσματικά αποτελέσματα, είναι απαραίτητο να επαναληφθεί η διαδικασία απόσταξης. Για να το κάνετε αυτό, δημιουργήστε ένα κενό. Η έξοδος θα είναι ιδανικό μέταλλο καισίου. Επί του παρόντος, η περιγραφόμενη μέθοδος χρησιμοποιείται ευρέως και θεωρείται η βέλτιστη για τη λήψη της ένωσης.
Δραστηριότητα και αντιδράσεις
Κατά τη διάρκεια πολυάριθμων μελετών, οι επιστήμονες μπόρεσαν να προσδιορίσουν ότι το καίσιο έχει μια εκπληκτική δραστηριότητα που δεν είναι συνήθως χαρακτηριστική των μετάλλων. Κατά την επαφή με τον αέρα, συμβαίνει καύση, η οποία οδηγεί στην απελευθέρωση υπεροξειδίου. Το οξείδιο μπορεί να επιτευχθεί περιορίζοντας την πρόσβαση του οξυγόνου στα αντιδραστήρια. Υπάρχει πιθανότητα σχηματισμού υποοξειδίων.
Εάν το καίσιο έρθει σε επαφή με φώσφορο, θείο ή αλογόνο, αυτό προκαλεί εκρηκτική αντίδραση. Η έκρηξη συνοδεύεται και από αντίδραση με νερό. Χρησιμοποιώντας έναν κρυσταλλοποιητή ή ένα ποτήρι, μπορεί να συναντήσετε το δοχείο κυριολεκτικά να πέφτει σε κομμάτια. Μια αντίδραση με πάγο είναι επίσης δυνατή εάν η θερμοκρασία στην κλίμακα Κελσίου δεν είναι χαμηλότερη από 116 βαθμούς. Ως αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης, παράγεται υδρογόνο και υδροξείδιο.
Υδροξείδιο: χαρακτηριστικά
Κατά τη μελέτη των προϊόντων αντίδρασης που παράγονται από το καίσιο, οι χημικοί ανακάλυψαν ότι το υδροξείδιο που προκύπτει είναι μια πολύ ισχυρή βάση. Όταν αλληλεπιδράτε με αυτό, πρέπει να θυμάστε ότι σε υψηλές συγκεντρώσεις αυτή η ένωση μπορεί εύκολα να καταστρέψει το γυαλί ακόμα και χωρίς πρόσθετη θέρμανση. Αλλά όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, το υδροξείδιο λιώνει εύκολα το νικέλιο, τον σίδηρο και το κοβάλτιο. Η επίδραση στο κορούνδιο και την πλατίνα θα είναι παρόμοια. Εάν το οξυγόνο συμμετέχει στην αντίδραση, το υδροξείδιο του καισίου καταστρέφει εξαιρετικά γρήγορα τον άργυρο και τον χρυσό. Εάν περιορίσετε την παροχή οξυγόνου, η διαδικασία προχωρά σχετικά αργά, αλλά και πάλι δεν σταματά. Το ρόδιο και πολλά κράματα αυτής της ένωσης είναι ανθεκτικά στο υδροξείδιο του καισίου.
Χρησιμοποιήστε με σύνεση
Όχι μόνο το καίσιο, αλλά και ενώσεις γνωστές με βάση αυτό το μέταλλο χρησιμοποιούνται σήμερα πολύ ευρέως. Χωρίς αυτά είναι αδύνατο να φανταστεί κανείς τον σχεδιασμό της ραδιομηχανικής· είναι επίσης απαραίτητες στα ηλεκτρονικά. Οι ενώσεις και οι παραλλαγές του καισίου χρησιμοποιούνται ενεργά στη χημεία, τη βιομηχανία, την οφθαλμολογία και την ιατρική. Το καίσιο δεν έχει αγνοηθεί στην ανάπτυξη τεχνολογιών που εφαρμόζονται στο διάστημα, καθώς και στην πυρηνική ενέργεια.
Είναι πλέον κοινή η χρήση καισίου στην κατασκευή ηλιακών κυψελών. Το βρωμίδιο και το ιωδίδιο αυτού του μετάλλου είναι απαραίτητα για τη δημιουργία συστημάτων υπέρυθρης όρασης. Οι μονοκρύσταλλοι που παράγονται βιομηχανικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ανιχνευτές που επιτρέπουν την καταγραφή της ιονίζουσας ακτινοβολίας. Ορισμένες ενώσεις με βάση το καίσιο χρησιμοποιούνται ενεργά ως καταλύτες σε βιομηχανικές διεργασίες. Αυτό είναι απαραίτητο όταν δημιουργείται αμμωνία, σχηματίζει και παράγει βουταδιένιο.
Ακτινοβολία και καίσιο
Το ισότοπο καισίου 137 προσελκύει τη μεγαλύτερη προσοχή των επιστημόνων.Ανήκει στην κατηγορία των εκπομπών βήτα. Επί του παρόντος, αυτό το στοιχείο είναι απαραίτητο στη διαδικασία αποστείρωσης τροφίμων και φαρμακευτικών ενώσεων. Είναι σύνηθες να καταφεύγουμε σε αυτό για τη θεραπεία κακοήθων νεοπλασμάτων. Οι σύγχρονες προσεγγίσεις έχουν καταστήσει δυνατή τη χρήση του στοιχείου στην ανίχνευση ελαττωμάτων γάμμα. Οι αισθητήρες στάθμης και επίσης οι πηγές ρεύματος έχουν σχεδιαστεί με βάση αυτό. Το 137ο ισότοπο απελευθερώθηκε στο περιβάλλον σε πολύ μεγάλες ποσότητες μετά το ατύχημα στον πυρηνικό σταθμό του Τσερνομπίλ. Αυτός είναι ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες ρύπανσης μετά από αυτή την καταστροφή.
Ωστόσο, το 137 δεν είναι το μόνο ραδιενεργό ισότοπο καισίου που έχει βρει εφαρμογή στη σύγχρονη βιομηχανία. Έτσι, δημιουργούνται ατομικά ρολόγια χρησιμοποιώντας το ισότοπο καισίου 133. Επί του παρόντος, αυτή είναι η πιο ακριβής συσκευή που σας επιτρέπει να ελέγχετε το πέρασμα του χρόνου. Ένα δευτερόλεπτο, όπως ανακάλυψαν οι σύγχρονοι επιστήμονες μέσω έρευνας υψηλής ακρίβειας, είναι 9192631770 περίοδοι ακτινοβολίας. Αυτό επιτρέπει στο άτομο του ισοτόπου καισίου 133 να χρησιμοποιηθεί ως πρότυπο για τον προσδιορισμό της συχνότητας και του χρόνου.
ΟΡΙΣΜΟΣ
καίσιοπου βρίσκεται στην έκτη περίοδο της ομάδας Ι της κύριας (Α) υποομάδας του Περιοδικού πίνακα.
Ανήκει στην οικογένεια μικρό-στοιχεία. Μέταλλο. Ονομασία - Cs. Αριθμός σειράς - 55. Σχετική ατομική μάζα - 132,95 amu.
Ηλεκτρονική δομή του ατόμου καισίου
Ένα άτομο καισίου αποτελείται από έναν θετικά φορτισμένο πυρήνα (+55), μέσα στον οποίο υπάρχουν 55 πρωτόνια και 78 νετρόνια και 55 ηλεκτρόνια κινούνται γύρω σε έξι τροχιές.
Εικ.1. Σχηματική δομή του ατόμου καισίου.
Η κατανομή των ηλεκτρονίων μεταξύ των τροχιακών έχει ως εξής:
55Cs) 2) 8) 18) 18) 8) 1 ;
1μικρό 2 2μικρό 2 2Π 6 3μικρό 2 3Π 6 3ρε 10 4μικρό 2 4Π 6 4ρε 10 5μικρό 2 5Π 6 6μικρό 1 .
Το εξωτερικό επίπεδο ενέργειας του ατόμου καισίου περιέχει 1 ηλεκτρόνιο, το οποίο είναι ηλεκτρόνιο σθένους. Δεν υπάρχει κατάσταση ενθουσιασμού. Το ενεργειακό διάγραμμα της βασικής κατάστασης έχει την ακόλουθη μορφή:
Το ηλεκτρόνιο σθένους ενός ατόμου καισίου μπορεί να χαρακτηριστεί από ένα σύνολο τεσσάρων κβαντικών αριθμών: n(κύριο κβάντο), μεγάλο(τροχιάς), m l(μαγνητικό) και μικρό(γνέθω):
|
Υποεπίπεδο |
||||
Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1
| Ασκηση | Το άτομο του στοιχείου μαγγάνιο αντιστοιχεί στον συντομευμένο ηλεκτρονικό τύπο:
|
| Λύση | Θα αποκρυπτογραφήσουμε εκ περιτροπής τους συντομευμένους ηλεκτρονικούς τύπους για να ανακαλύψουμε αυτόν που αντιστοιχεί στο άτομο μαγγανίου στη θεμελιώδη κατάσταση. Ο σειριακός αριθμός αυτού του στοιχείου είναι 25. Ας γράψουμε την ηλεκτρονική διαμόρφωση του αργού: 18 Ar1 μικρό 2 2μικρό 2 2Π 6 3μικρό 2 3Π 6 . Τότε, ο πλήρης ιονικός τύπος θα μοιάζει με: 1μικρό 2 2μικρό 2 2Π 6 3μικρό 2 3Π 6 3ρε 5 4μικρό 2 . Ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων στο κέλυφος ηλεκτρονίων συμπίπτει με τον ατομικό αριθμό του στοιχείου στον Περιοδικό Πίνακα. Είναι ίσο με 25. Το μαγγάνιο έχει αυτόν τον αύξοντα αριθμό. |
| Απάντηση | Επιλογή 1 |
