Shkrihet në duar, por jo bora - një enigmë nga seksioni "kimia". pergjigje - ceziumi. Pika e shkrirjes së këtij metali është 24.5 gradë Celsius. Një substancë që fjalë për fjalë rrjedh nëpër gishtat tuaj u zbulua në vitin 1860. Ceziumi ishte elementi i parë që u zbulua duke përdorur analizën spektrale.
Drejtuar nga Robert Bunsen dhe Gustav Kirchoff. Kimistët studiuan ujërat e burimeve minerale në Durkheim. U gjetën magnez, litium, kalcium,. Më në fund, ata hodhën një pikë uji në spektroskop dhe panë dy vija blu - dëshmi e pranisë së një substance të panjohur.
Për të filluar, kloroplatinati i tij u izolua. Për hir të 50 gramëve u përpunuan 300 tonë ujë mineral. Me emrin e metalit të ri nuk u bë më i mençur. Nga latinishtja "cesium" përkthehet si "blu".
Vetitë kimike dhe fizike të ceziumit
Në spektroskop, metali rrezaton blu të ndritshme. Në realitet, elementi është i ngjashëm, pak më i lehtë se ai. Në gjendje të lëngshme, zverdhja e ceziumit zhduket, shkrirja bëhet e argjendtë. Marrja e lëndëve të para për eksperimente nuk është e lehtë.
Nga metalet, elementi është më i rrallë dhe më i shpërndarë në koren e tokës. Vetëm një izotop gjendet në natyrë. ceziumi 133. Ai është plotësisht i qëndrueshëm, domethënë nuk i nënshtrohet kalbjes radioaktive.
Izotopet radioaktive të metaleve merren artificialisht. Ceziumi i 135-të është një mëlçi e gjatë. Gjysma e jetës së tij është afër 3,000,000 vjet. Cezium 137 gjysma shpërbëhet në 33.5 vjet. Izotopi njihet si një nga burimet kryesore të ndotjes së biosferës.
Nuklidi hyn në të nga shkarkimet e fabrikave, termocentraleve bërthamore. Gjysma e jetës së ceziumit e lejon atë të depërtojë në ujë, tokë, bimë, të grumbullohet në to. Izotopi i 137-të është veçanërisht i bollshëm në algat dhe likenet e ujërave të ëmbla.
Duke qenë metali më i rrallë, ceziumi është gjithashtu më aktivi. Elementi alkalik ndodhet në nëngrupin kryesor të grupit 1 të sistemit periodik, i cili tashmë e detyron substancën të hyjë lehtësisht në reaksione kimike. Rrjedha e tyre përmirësohet nga prania e ujit. Po, në ajër atomi i ceziumit shpërthen për shkak të pranisë së avullit të tij në atmosferë.
Ndërveprimi me ujin shoqërohet me një shpërthim, edhe nëse ai është i ngrirë. Reagimi me akull është i mundur në -120 gradë Celsius. Akulli i thatë nuk bën përjashtim. Një shpërthim është gjithashtu i pashmangshëm kur ceziumi bie në kontakt me acide, alkoole të thjeshta, halogjene të metaleve të rënda, halogjene organike.
Ndërveprimet janë të lehta për t'u nisur për 2 arsye. E para është një potencial i fortë elektrokimik negativ. Kjo do të thotë, atomi është i ngarkuar negativisht, tenton të tërheqë grimca të tjera në vetvete.
Arsyeja e dytë është sipërfaqja e ceziumit gjatë reaksioneve me substanca të tjera. Duke u shkrirë në kushtet e dhomës, elementi përhapet. Rezulton se një numër më i madh atomesh janë të hapur për ndërveprim.
Aktiviteti i elementit ka çuar në mungesën e formës së tij të pastër në natyrë. Ka vetëm lidhje, për shembull,. Midis tyre: klorur ceziumi, fluor, jodit, azite, cianit, brom dhe karbonat ceziumi. Të gjitha kripërat e elementit të 55-të janë lehtësisht të tretshme në ujë.
Nëse po punohet me hidroksid cezium, ju duhet të keni frikë jo nga shpërbërja e tij, por nga fakti që ai vetë është në gjendje të shkatërrojë, për shembull, xhamin. Struktura e tij është e shqetësuar nga reagenti tashmë në temperaturën e dhomës. Vlen të rritet shkalla, hidroksidi nuk do të kursejë kobaltin, korundin dhe hekurin.
Reagimet janë veçanërisht të shpejta në një mjedis oksigjeni. Vetëm në gjendje t'i rezistojë hidroksidit të ceziumit. Azoti nuk ndërvepron as me elementin e 55-të. Aziti i ceziumit merret vetëm në mënyrë indirekte.
Aplikimi i ceziumit
Cezium, formula i cili siguron një funksion të ulët pune të elektronit, është i dobishëm në prodhimin e qelizave fotovoltaike. Në pajisjet e bazuara në substancën e 55-të, kostoja e marrjes së rrymës është minimale. Ndjeshmëria ndaj rrezatimit, përkundrazi, është maksimale.
Në mënyrë që pajisjet fotovoltaike të mos kushtojnë shumë për shkak të rrallësisë së ceziumit, ato janë të lidhura me,,,. Si burim aktual, ceziumi përdoret në qelizat e karburantit. Një elektrolit i ngurtë i bazuar në metalin e 55-të është pjesë e automobilave dhe baterive me energji të lartë.
Metali i 55-të përdoret gjithashtu në numëruesit e grimcave të ngarkuara. Për ta blihet jodit cezium. I aktivizuar me talium, ai regjistron pothuajse çdo rrezatim. Detektorët e ceziumit blihen për ndërmarrjet bërthamore, eksplorimet gjeologjike dhe klinikat mjekësore.
Përdorni pajisjet dhe industrinë e hapësirës. Në veçanti, Mars-5 studioi përbërjen elementare të sipërfaqes së planetit të kuq pikërisht falë një spektometri gama të bazuar në cezium.
Aftësia për të kapur rrezet infra të kuqe është arsyeja e përdorimit të saj në optikë. Shtoni në të bromuri i ceziumit Dhe oksidi i ceziumit. Është në dylbi dhe syze për shikimin e natës, pamjet e armëve. Këto të fundit punojnë edhe nga hapësira.
Izotopi i 137-të i elementit gjithashtu gjeti një aplikim të denjë. Një nukleid radioaktiv jo vetëm që ndot atmosferën, por gjithashtu sterilizon produktet, ose më saktë, kontejnerët për to. Gjysma e jetës së ceziumit gjatë. Miliona ushqime të konservuara mund të përpunohen. Ndonjëherë, mishi gjithashtu sterilizohet - kufomat e zogjve dhe.
Është gjithashtu e mundur përpunimi i instrumenteve mjekësore dhe ilaçeve me izotopin e 137-të. Nuklidi është i nevojshëm edhe në vetë trajtimin, kur bëhet fjalë për tumoret. Metoda quhet radioterapi. Preparate me cezium jepen edhe për skizofreninë, difterinë, ulcerat peptike dhe disa lloje shoku.
Metalurgët kanë nevojë për një element të pastër. Përzihet me aliazhe dhe. Aditivi rrit rezistencën e tyre ndaj nxehtësisë. Në, për shembull, trefishohet kur ceziumi është vetëm 0.3%.
Rrit forcën në tërheqje dhe rezistencën ndaj korrozionit. Vërtetë, industrialistët po kërkojnë një alternativë ndaj elementit të 55-të. Është shumë i pakët, jo fitimprurës në çmim.
Minierat e ceziumit
Metali është i izoluar nga ndotja. Është një aluminosilikat ujor dhe cezium. Mineralet që përmbajnë elementin e 55-të të njësisë. Në ndotjen, përqindja e ceziumit e bën minierën ekonomikisht të qëndrueshme. Shumë metal dhe në Avogardite. Megjithatë, ky gur në vetvete është po aq i rrallë sa ceziumi.
Industrialistët hapin ndotjen me klorur ose sulfate. Cezium nga guri izolohet duke e zhytur në acid klorhidrik të ndezur. Aty derdhet edhe klorur antimon. Formohet një precipitat.
Lahet me ujë të nxehtë. Rezultati i operacioneve është klorur ceziumi. Kur punoni me sulfat, ndotja zhytet në acid sulfurik. Alumi i ceziumit formohet në dalje.
Në laboratorë përdoren metoda të tjera për të marrë elementin e 55-të. Janë 3 të tilla, të gjitha të mundimshme. Ju mund të ngrohni dikromatin dhe kromatin e ceziumit me zirkon. Por, kjo kërkon një vakum. Është gjithashtu i nevojshëm për dekompozimin e azidit cezium. Vakuumi shpërndahet vetëm kur kalciumi dhe kloruri i metalit të 55-të të përgatitur posaçërisht nxehen.
Çmimi i ceziumit
Në Rusi, ndotja minohet dhe përpunohet nga Fabrika e Metaleve të Rralla në Novosibirsk. Produktet ofrohen gjithashtu nga Fabrika e Minierave dhe Përpunimit të Lovozersk. Oferta e fundit cezium në ampula 10 dhe 15 miligramë.
Vjen në pako prej 1000 copë. Çmimi minimal është 6000 rubla. Sevredmet gjithashtu shet ampula, por është gati të furnizojë vëllime më të vogla - nga 250 gram.
Nëse pastërtia e metalit është 99,9%, për një gram, si rregull, ata kërkojnë rreth 15-20 dollarë amerikanë. Po flasim për izotopin e qëndrueshëm të 133-të të elementit të 55-të të sistemit periodik.
(Caesium; nga lat. caesius - blu), Cs - kimik. element i grupit I të sistemit periodik të elementeve; në, n. 55, në. m 132.9054. Metal i bardhë argjendtë. Në komponime, ai shfaq një gjendje oksidimi +1. Zinku natyror përbëhet nga izotopi i qëndrueshëm 133Cs. Janë marrë 22 izotope radioaktive, nga të cilët aplikimin më të madh praktik e ka izotopi 137Cs me gjysmë jetëgjatësi prej 27 vjetësh. Ceziumi u zbulua (1860) nga kimisti gjerman R. W. Bunsen dhe fizikani gjerman H. R. Kirchhoff gjatë studimit të spektrit të kripërave të metaleve alkali të përftuara nga uji i burimit mineral të Durkheimit.
Metali cezium u përftua për herë të parë (1882) nga K. Setterberg nga elektroliza e një shkrirjeje të një përzierje të cianideve të ceziumit dhe bariumit. Ceziumi është një element i rrallë. Përmbajtja e tij në koren e tokës 3,7 10-4% në natyrë për shkak të aktivitetit të lartë në gjendje të lirë nuk gjendet. C. gjendet në përbërjen e 78 mineraleve; Sasia më e madhe e tij gjendet në mineralet e ceziumit: poluciti (deri në 36% Cs20), harabeli dhe avogadriti (deri në 7,5% Cs20). Në sasi të vogla (nga 0,004 në 0,001% ose më pak) përmbahet në shumë. shkëmbinjtë: bazaltet, granitet, diabazat, sienitet, nefelinat, mikat, feldspatët, gëlqerorët, rreshpet e argjilës, etj. Burimet kryesore të zinkut janë ndotësi, karnaliti, shëllira e liqeneve të kripura, shëllira dhe balta e tipit detar. Rrjeta kristalore e C. është kub e përqendruar te trupi me një periudhë a = 6,05 A (t-ra - 175 ° C).
Rrezja atomike është 2,65 A, rrezja jonike e Cs + është 165 A. Dendësia është 1,9039 (t-ra 0 ° C) dhe 1,880 g / cm3 (t-ra 26,85 ° C); mp 28,60°C; bp 685,85°С; kf. Koeficient zgjerim linear (në intervalin t-r 0-26 ° C) 9,7-10-5 deg-1; Koeficient përçueshmëri termike (t-ra 28,5 ° C) 0,04 - 0,065 cal / cm -sek-deg; kapaciteti i nxehtësisë cp 7,24 (t-ra 0 ° C) dhe 7,69 cal / g-atom deg (t-ra 25 ° C); rezistenca elektrike 18,30 (t-ra 0 ° C) dhe 21,25 mikrohm cm (t-ra 26,85 ° C). Avulli i zinkut të metalit është amagnetik. Cezium është një metal i butë duktil. Fortësia e Mohs 0,2; HB - = 0,015; moduli i elasticitetit 175 kgf/mm2; kompresueshmëria në temperaturën e dhomës 7,0-10-5 kgf / cm2. Metali cezium ka reaktivitetin më të lartë midis elementeve alkaline. Në ajër, ai oksidohet menjëherë me ndezjen, duke formuar peroksid dhe superoksid.
Me hidrogjen në një temperaturë prej 200-350 ° C dhe një presion prej 50-100 në. formon hidrid CsH - një substancë kristalore e bardhë që ndizet në një mjedis të lagësht, në një mjedis me klor dhe fluor. Me oksigjen, në varësi të kushteve, jep: oksid Cs2O - kristale të kuqe-kafe, të përhapura në ajër; peroksid Cs2O2 - kristale të verdhë higroskopike; superoksid CsO2 - kristale të verdha, në temperatura mbi 180 ° C ndryshojnë ngjyrën në portokalli; CsO3 oz portokalli imët kristalor - pluhur i kuq; Hidroksidi CsOH është një substancë kristalore e bardhë që shpërbëhet me shpejtësi në ajër. C. kombinohet drejtpërdrejt me halogjenet (me ndezje), duke formuar halogjene CsF, CsCl, CsBr në Csl - kristale pa ngjyrë, lehtësisht të tretshëm në ujë dhe shumë të tjerë. tretës organikë.
Nitridi i ceziumit merret në azot të lëngshëm gjatë një shkarkimi elektrik midis elektrodave, një pluhur higroskopik, i paqëndrueshëm me një ngjyrë gri-jeshile ose blu. Azidi CsN3 - kristale të verdhë-bardhë. Komponimet C. me squfur, selen dhe telur janë të njohura - kalkogjenide. Me squfur, ceziumi formon sulfid Cs2S, një pluhur kristalor i tretshëm në ujë, i kuq i errët. Përveç kësaj, u përftuan di-, tri- dhe pentasulfide. Z. me selen dhe telur formon komponime kristalore: pluhur i bardhë i selenidit Cs2Se dhe pluhur i verdhë i lehtë i teluridit Cs2Te, i dekompozuar në ajër. Me silikon, ai formon silicid CsSi, një substancë kristalore e verdhë që ndizet në ajër; kur ndërvepron me ujin, ai ndizet me një shpërthim. C. komponimet me fosfor janë të njohura -. Kur hidrogjeni në një acid inorganik zëvendësohet me zink, fitohen kripërat përkatëse: sulfat, nitrat, karbonat etj.
Ceziumi gjithashtu formon komponime ndërmetalike me shumë metale, duke përfshirë metalet alkali, ndër të cilat komponimet me bismut, antimon, arin dhe merkurin janë më të rëndësishmet. Në reaksionet me komponimet inorganike, ceziumi sillet si një agjent i fortë reduktues. Ai ndërvepron me dioksidin e karbonit dhe tetrakloridin e karbonit me një shpërthim. Zinku metalik përftohet kryesisht duke vepruar në kripërat e zinkut, për shembull. në, magnez ose kalcium në nivele të larta
t-rah në vakum. Një metodë elektrokimike përdoret gjithashtu për të marrë zinkun, sipas Krom, gjatë elektrolizës, për shembull, CsCl në një katodë të lëngshme të plumbit, merret një aliazh plumb-cesium, nga i cili hiqet zinku me distilim vakum. Sasi të vogla zinku përftohen duke reduktuar kromatin e tij (Cs2Cr04) me zirkon në pluhur në një temperaturë prej 650 ° C ose nga dekompozimi i CsN3 në një temperaturë prej 390-395 ° C në vakum.
Aplikimet e ceziumit
Përdoret në fotocela; në fotoshumëzues të projektuar për numërues shkintilimi, instrumente astronavigimi, spektroskopë, për detektorë rrezatimi në sistemet lazer; në konvertuesit elektron-optikë të përdorur në pajisjet e shikimit të natës; në -tubat e rrezeve katodë transmetuese. Ceziumi përdoret si një marrës për të thithur gjurmët e mbetura të ajrit në prodhimin e tubave radio vakum. Ai gjen aplikim në tiratronet e shkarkimit të shkëlqimit, në standardet atomike - standardet më të sakta të intervaleve kohore. Gabimi i orëve atomike me një burim ceziumi është 1 sekondë në 4000 vjet. Avulli i ceziumit përdoret në gjeneratorët kuantikë optikë - lazerët e gazit. Shtesat e zinkut në një gaz inert në gjeneratorët magnetohidrodinamikë bëjnë të mundur jonizimin e gazit në temperatura afërsisht dy herë më të ulëta se pa këto aditivë. C. përdoret në konvertuesit termionikë të projektuar për shndërrimin e drejtpërdrejtë të nxehtësisë në energji elektrike. energji; në motorët e raketave jonike për anije kozmike. C. ka gjetur aplikim në një degë të re të elektronikës - elektronikën e plazmës me mikrovalë, si dhe në llambat cezium, të cilat i tejkalojnë burimet e tjera të dritës në intensitetin e tyre.
Karakteristikë e elementit
Zbulimi i ceziumit, si ai i rubidiumit, shoqërohet me analizën spektrale. Në vitin 1860, R. Bunsen zbuloi dy vija blu të ndezura në spektër që nuk i përkisnin asnjë elementi të njohur në atë kohë. Prandaj emri "caesius", që do të thotë qielli blu. Është elementi i fundit i nëngrupit të metaleve alkali që gjendet ende në sasi të matshme. Rrezja më e madhe atomike dhe potencialet më të vogla të jonizimit të parë përcaktojnë natyrën dhe sjelljen e këtij elementi. Ka një elektropozitivitet të theksuar dhe cilësi të theksuara metalike. Dëshira për të dhuruar elektronin e jashtëm 6s çon në faktin se të gjitha reagimet e tij zhvillohen jashtëzakonisht të dhunshme. Një ndryshim i vogël në energjitë e atomit 5d- dhe 6 s -orbitalet shkakton ngacmueshmëri të lehtë të atomeve. Emetimi elektronik në cezium vërehet nën veprimin e rrezeve të padukshme infra të kuqe (termike). Kjo veçori e strukturës atomike përcakton përçueshmërinë e mirë elektrike të rrymës. E gjithë kjo e bën ceziumin të domosdoshëm në pajisjet elektronike. Kohët e fundit, gjithnjë e më shumë vëmendje i është kushtuar plazmës së ceziumit si lëndë djegëse e së ardhmes dhe në lidhje me zgjidhjen e problemit të shkrirjes termonukleare.
Vetitë e një lënde të thjeshtë dhe të përbërjeve
Ceziumi në kushte normale të dhomës është një metal gjysmë i lëngshëm (t pl \u003d 28,5 ° С, t bp = 688°C). Sipërfaqja e saj me shkëlqim lëshon një ngjyrë të artë të zbehtë. Ceziumi është një metal i lehtë me një katror. 1.9 g/cm³ , për shembull, me përafërsisht të njëjtën masë atomike, peshon më shumë se 6 herë më shumë.
Arsyeja që ceziumi është shumë herë më i lehtë se fqinjët e tij në sistemin periodik është përmasat e mëdha të atomeve. Rrezet atomike dhe jonike të metalit janë shumë të mëdha:R në = 2.62 A, R dhe ai \u003d 1,65 A. Ceziumi është jashtëzakonisht aktiv kimikisht. Ai reagon me aq lakmi me oksigjenin, saqë është në gjendje të pastrojë përzierjen e gazit nga gjurmët më të vogla të oksigjenit, edhe në kushte vakumi të thellë. Ai reagon me ujin kur ngrihet në -116 ° C. Shumica e reaksioneve me substanca të tjera ndodhin me shpërthime: me halogjene, squfur, fosfor, grafit, silikon (në tre rastet e fundit kërkohet ngrohje e lehtë). Me të reagojnë dhunshëm edhe ato komplekse: CO 2 , tetraklorur, silicë (në 300°C). Në një atmosferë hidrogjeni, formohet hidridi CsH, i cili ndizet në ajër të tharë jo mjaftueshëm. Ai zhvendos të gjitha acidet inorganike dhe organike, duke formuar kripëra.
Reaksionet e ceziumit me azotin zhvillohen më qetë në fushën e një ngarkese elektrike të qetë dhe me qymyr kur nxehet. Ai reagon me hidrogjenin në 300-350°C ose nën një presion prej 5-10⋅ 10⁶ Pa. Prandaj, mund të ruhet në mënyrë të sigurt në një enë të mbushur me hidrogjen.
2Сs + 2SiO 2 = Сs 2 O 4 + 2Si
2Rb + 2SiO 2 = Rb 2 O 4 + 2Si
Nga komponimet e ceziumit, më të rëndësishmet janë me argjendi dhe antimoni. Kristalet e bromit të ceziumit dhe të jodit janë transparente ndaj rrezeve infra të kuqe, prandaj ato përdoren në optikë dhe inxhinieri elektrike.
Sulfat СsSO 4 - përbërje zjarrduruese dhe termikisht e qëndrueshme, e cila fillon të avullohet dukshëm vetëm në temperatura mbi 1400°C. Në të njëjtën kohë, të gjitha kripërat e ceziumit janë të larta.
Marrja dhe përdorimi i ceziumit
Ceziumi, si , nuk formon minerale të pavarura dhe zakonisht shoqëron elementët më të zakonshëm të grupit I. Ceziumi gjendet natyrshëm si një përzierje me mineralet Na dhe K. Ndotësi është më i pasuri me cezium CsNa ⋅ nH 2 O. Gjendet në natyrë në një gjendje shumë të shpërndarë në formën e përbërjeve që shoqërojnë xeheroret e tjera. Për shembull, ndotësi përmban si natrium ashtu edhe cezium. Procesi që kërkon më shumë kohë në marrjen e tyre është pasurimi dhe ndarja e fraksioneve me rubidium dhe cezium nga kaliumi, natriumi dhe litiumi. I pastër (Rb dhe Cs) përftohen nga halogjenet me reduktim me kalcium metalik në 700-800°C. Ato përftohen nga reaksioni i shkëmbimit të klorureve të shkrirë me kalciumin metalik:
Karakteristikat e ceziumit, veçoritë e tij strukturore dhe cilësitë e natyrshme në këtë element, duhet të merren në kursin e kimisë. Jo vetëm nxënësit e shkollave, por edhe studentët e specialiteteve kimike duhet të dinë veçoritë specifike të këtij përbërësi. Përdorimi i ceziumit është aktualisht mjaft i gjerë - por në një zonë specifike. Kjo është kryesisht për shkak të faktit se në temperaturën e dhomës elementi fiton një gjendje të lëngshme dhe praktikisht nuk gjendet kurrë në formën e tij të pastër. Aktualisht, vetëm pesë metale kanë cilësi të ngjashme. Vetitë e ceziumit përcaktojnë interesin e shkencëtarëve për të dhe mundësitë për përdorimin e përbërjes.
Për çfarë bëhet fjalë?
Metali i butë cezium përcaktohet në tabelën periodike me simbolet Cs. Numri i tij serik është 55. Metali i butë ka një nuancë argjendi, të artë. Pika e shkrirjes - 28 gradë Celsius.
Ceziumi është një metal alkali, cilësitë dhe veçoritë e të cilit janë të ngjashme me kaliumin, rubidiumin. Struktura e ceziumit shkakton rritje të reaktivitetit. Me ujë, metali mund të reagojë në një temperaturë në shkallën Celsius prej 116 gradë nën zero. Elementi kimik ceziumi është shumë piroforik. Përftohet nga ndotja. Shumë izotope radioaktive të ceziumit (përfshirë ceziumin 137, i cili ka gjetur përdorim aktiv) prodhohen gjatë përpunimit të mbetjeve të krijuara gjatë funksionimit të një reaktori bërthamor. Cesium 137 është rezultat i një reaksioni të ndarjes.
Sfondi historik
Merita e zbulimit të formulës elektronike të ceziumit i përket kimistëve nga Gjermania, mendjeve të shquara në fushën e tyre, Kirchhoff, Bunsen. Kjo ngjarje ka ndodhur në vitin 1860. Në atë kohë, ata filluan të ndryshojnë në mënyrë aktive metodën e sapo shpikur të spektroskopisë së flakës, dhe gjatë eksperimenteve të tyre, shkencëtarët gjermanë zbuluan një element kimik më parë të panjohur për publikun - cezium. Në atë moment, ceziumi u prezantua si marrës, i cili është i rëndësishëm për fotocelat dhe llambat elektronike.
Ndryshime të dukshme në historinë e përcaktimit dhe izolimit të elementit ndodhën në vitin 1967. Duke marrë parasysh deklaratën e Ajnshtajnit se shpejtësia e dritës mund të konsiderohet si faktori më konstant i matjes i natyrshëm në universin tonë, u vendos që të izolohej ceziumi 133. Ky ishte një moment i rëndësishëm në zgjerimin e gamës së aplikimeve të elementit kimik cezium - në veçanti , mbi të janë bërë orët atomike.
Cezium në vitet nëntëdhjetë
Ishte në dekadën e fundit të shekullit të kaluar që elementi kimik cezium filloi të përdoret nga njerëzimi veçanërisht në mënyrë aktive. Është gjetur të jetë i zbatueshëm në punët e shpimit të lëngjeve. Ne gjithashtu arritëm të gjejmë një fushë mjaft të gjerë aplikimi në industritë kimike. Doli se kloruri i ceziumit dhe derivatet e tij të tjerë mund të përdoren në hartimin e elektronikës komplekse.
Në të njëjtën kohë, në vitet nëntëdhjetë, vëmendja e veçantë e komunitetit shkencor iu kushtua gjithçkaje që mund të bëhej fjalë e re në energjinë atomike, bërthamore. Ishte atëherë që ceziumi radioaktiv u studiua më me kujdes. U zbulua se gjysma e jetës së këtij komponenti kërkon rreth tre dekada. Aktualisht, izotopet radioaktive të ceziumit përdoren gjerësisht në hidrologji. Mjekësia dhe industria nuk mund të bëjnë pa to. Izotopi radioaktiv më i përdorur është ceziumi 137. Ceziumi karakterizohet nga një nivel i ulët i aftësive toksike, ndërsa derivatet radioaktivë në përqendrime të larta mund të dëmtojnë natyrën dhe njerëzit.
Parametrat fizikë
Specifikimi i ceziumit (si dhe klorurit të ceziumit dhe derivateve të tjerë të këtij metali) përcakton mundësinë e një aplikimi të gjerë të produktit. Ndër elementët e tjerë, është ceziumi që ka indeksin më të vogël të ngurtësisë - vetëm 0.2 njësi përveç butësisë, lakueshmëria është karakteristikë e metalit. Në gjendje normale, formula e saktë elektronike e ceziumit lejon formimin e një materiali me ngjyrë të zbehtë, i aftë për të ndryshuar ngjyrën në një ngjyrë më të errët në kontaktin më të vogël me përbërjet e oksigjenit.
Pika e shkrirjes së metalit është vetëm 28 gradë Celsius, që do të thotë se përbërja është një nga pesë metalet që janë në fazën e lëngshme në ose afër temperaturës së dhomës. Një pikë shkrirje edhe më e ulët se ajo e ceziumit është regjistruar vetëm për merkurin. Pika e vlimit të ceziumit është gjithashtu e ulët - vetëm merkuri ka më pak. Karakteristikat e potencialit elektrokimik rregullojnë djegien e metalit - krijon ngjyrime vjollce ose blu.
Përputhshmëria dhe veçoritë
Ceziumi ka aftësinë të reagojë me Elementi gjithashtu formon oksidet e ceziumit. Përveç kësaj, vërehen reagime me përzierjet e merkurit dhe arit. Karakteristikat e ndërveprimit me komponimet e tjera, si dhe kushtet e temperaturës në të cilat janë të mundshme reaksionet, deklarojnë përbërje të mundshme ndërmetalike. Në veçanti, ceziumi është komponenti fillestar për formimin e komponimeve fotosensitive. Për këtë, kryhet një reaksion metalik me pjesëmarrjen e toriumit, antimonit, galiumit dhe indiumit.
Përveç oksidit të ceziumit, kimistët janë gjithashtu të interesuar për rezultatet e ndërveprimit me një numër elementësh alkaline. Në të njëjtën kohë, duhet të merret parasysh se metali nuk mund të reagojë me litium. Secila prej lidhjeve të ceziumit ka hijen e vet. Disa përzierje janë komponime ngjyrë vjollce të zezë, të tjera janë me ngjyrë të artë dhe të tjera janë pothuajse të pangjyrë, por me një shkëlqim të theksuar metalik.
Veçoritë kimike
Tipari më i theksuar i ceziumit është piroforiteti i tij. Përveç kësaj, vëmendja e shkencëtarëve tërhiqet nga potenciali elektrokimik i metalit. Ceziumi mund të digjet në mënyrë spontane pikërisht në ajër. Kur ndërveproni me ujin, ndodh një shpërthim, edhe nëse kushtet e reagimit supozojnë temperatura të ulëta. Në këtë drejtim, ceziumi ndryshon dukshëm nga grupi i parë i tabelës kimike të Mendeleev. Kur ceziumi dhe uji ndërveprojnë në formë të ngurtë, ndodh gjithashtu një reagim.
U zbulua se gjysma e jetës së ceziumit zgjat rreth tre dekada. Materiali u njoh si i rrezikshëm për shkak të karakteristikave të tij. Për të punuar me ceziumin, është e nevojshme të krijohet një atmosferë e një gazi inert. Në të njëjtën kohë, shpërthimi pas kontaktit me ujin me një sasi të barabartë natriumi dhe ceziumi në rastin e dytë do të jetë dukshëm më i dobët. Kimistët e shpjegojnë këtë me veçorinë e mëposhtme: kur ceziumi bie në kontakt me ujin, ndodh një reaksion shpërthyes i menjëhershëm, domethënë nuk ka një periudhë mjaft të gjatë kohore për akumulimin e hidrogjenit. Metoda më e mirë për ruajtjen e ceziumit është kontejnerët e mbyllur të bërë nga një përbërje borosilikat.
Cezium: në komponime
Cezium në komponimet vepron si një kation. Ka shumë anione të ndryshme me të cilat është i mundur një reaksion i formimit të përbërjes. Shumica e kripërave të ceziumit janë të pangjyrë përveç nëse ngjyra është për shkak të një anioni. Kripërat e thjeshta janë higroskopike, megjithëse në një masë më të vogël se metalet e tjera alkali të lehta. Shumë prej tyre janë të tretshëm në ujë.
Ata kanë një shkallë relativisht të ulët të tretshmërisë. Ka gjetur një aplikim mjaft të gjerë në industri. Për shembull, sulfati i aluminit-cesium përdoret në mënyrë aktive në impiantet e trajtimit të xeheve për shkak të tretshmërisë së tij të ulët në ujë.
Cezium: unik dhe i dobishëm
Vizualisht, ky metal është i ngjashëm me arin, por pak më i lehtë se metali i çmuar më i njohur. Nëse merrni një copë cezium në dorë, ajo do të shkrihet shpejt, dhe substanca që rezulton do të jetë e lëvizshme, do të ndryshojë disi ngjyrën - më afër argjendit. Në gjendje të shkrirë, ceziumi reflekton në mënyrë të përsosur rrezet e dritës. Nga metalet alkali, ceziumi konsiderohet më i rëndë, në të njëjtën kohë, ai ka densitetin më të ulët.
Historia e zbulimit të ceziumit përmban referenca për burimin e Durchheim. Nga këtu u dërgua një mostër uji për hulumtime laboratorike. Gjatë analizës së përbërësve përbërës, vëmendje e veçantë iu kushtua zgjidhjes së pyetjes: cili element ofron cilësitë mjekësore të lëngut? Shkencëtari gjerman Bunsen vendosi të aplikojë metodën e analizës spektrale. Ishte atëherë që u shfaqën dy linja të papritura të një ngjyre blu, të cilat nuk ishin karakteristike për përbërjet e njohura në atë kohë. Ishte ngjyra e këtyre brezave që i ndihmoi shkencëtarët të zgjidhnin një emër për komponentin e ri - bojëqielli në latinisht tingëllon si "cesium".
Ku mund të të gjej?
Siç u zbulua gjatë testeve afatgjata, ceziumi është një element gjurmë që është jashtëzakonisht i rrallë në kushte natyrore. Pra, duke kryer një analizë krahasuese të përmbajtjes së rubidiumit dhe ceziumit në koren e planetit, shkencëtarët zbuluan se e dyta është më pak se qindra herë. Një vlerësim i përafërt i përqendrimit dha një tregues prej 7 * 10 (-4)%. Asnjë metodë tjetër më pak e ndjeshme se spektroskopia nuk do të zbulonte thjesht një përbërje kaq të rrallë. Kjo shpjegon faktin se shkencëtarët e mëparshëm as që dyshonin për ekzistencën e ceziumit.
Aktualisht, është zbuluar se ceziumi është më i zakonshëm në shkëmbinjtë e nxjerrë nga malet. Përqendrimi i tij në këtë material nuk i kalon të mijëtat e përqindjes. Sasi kategorikisht të vogla janë regjistruar në ujërat e deteve. Niveli i përqendrimit në përbërjet minerale të litiumit, kaliumit arrin të dhjetat e përqindjes. Më shpesh mund të zbulohet në lepidolit.
Kur krahasojmë tiparet dalluese të ceziumit dhe rubidiumit, si dhe elementëve të tjerë që janë jashtëzakonisht të rrallë, u zbulua se ceziumi karakterizohet nga formimi i mineraleve unike, për të cilat komponimet e tjera nuk janë të afta. Kështu përftohet poluciti, rodikiti, avogadriti.
Rodiciti, siç kanë gjetur shkencëtarët, është jashtëzakonisht i rrallë. Në mënyrë të ngjashme, avogadriti është shumë i vështirë për t'u gjetur. Ndotja është disi më e zakonshme, në disa raste janë gjetur depozita të vogla. Kanë fuqi shumë të ulët, por përmbajnë cezium në masën 20-35 për qind të masës totale. Më e rëndësishmja, nga këndvështrimi i publikut, ndotësit u gjetën në zorrët amerikane dhe në territorin e Rusisë. Ka edhe zhvillime suedeze, kazakistaneze. Dihet se ndotja është gjetur në jugperëndim të kontinentit afrikan.
Puna vazhdon
Nuk është sekret që zbulimi i një elementi dhe marrja e tij në formën e tij më të pastër janë dy detyra krejtësisht të ndryshme, megjithëse të lidhura. Kur u bë e qartë se ceziumi është shumë i rrallë, shkencëtarët filluan të zhvillojnë metoda për sintetizimin e metalit në laborator. Fillimisht, dukej se kjo ishte një detyrë krejtësisht e pamundur, nëse përdornim mjetet dhe teknologjinë e disponueshme në atë kohë. Për shumë vite, Bunsen nuk arriti të izolonte ceziumin metalik në formën e tij të pastër. Vetëm dy dekada më vonë, kimistët e avancuar më në fund ishin në gjendje ta zgjidhnin këtë problem.
Zbulimi erdhi në 1882 kur Setterberg i Suedisë elektrolizoi një përzierje në katër pjesë të cianidit të ceziumit të përzier me një pjesë të bariumit. Komponenti i fundit është përdorur për të ulur pikën e shkrirjes. Cianidet, siç e dinin tashmë shkencëtarët në këtë pikë, ishin përbërës shumë të rrezikshëm. Në të njëjtën kohë, ndotja u formua për shkak të bariumit, i cili nuk lejonte marrjen e një sasie pak a shumë të kënaqshme ceziumi. Ishte e qartë se metodologjia kërkonte përmirësime të konsiderueshme. Një propozim i mirë në këtë fushë është paraqitur për diskutim nga komuniteti shkencor Beketov. Pikërisht atëherë tërhoqi vëmendjen hidroksidi i ceziumit. Nëse kjo përbërje reduktohet duke përdorur magnez metalik, duke rritur nxehtësinë dhe duke përdorur një rrymë hidrogjeni, mund të arrihet një rezultat pak më i mirë se ai i provuar nga kimisti suedez. Megjithatë, eksperimentet reale kanë treguar se rendimenti është gjysma e asaj të llogaritur në teori.
Ç'pritet më tej?
Ceziumi vazhdoi të ishte në qendër të vëmendjes së komunitetit shkencor ndërkombëtar kimik. Në veçanti, shkencëtari francez Axpil i kushtoi shumë përpjekje dhe kohë në kërkimin e tij. Në vitin 1911, ai propozoi një qasje rrënjësisht të re për nxjerrjen e ceziumit të pastër. Ishte e nevojshme të kryhej reaksioni në vakum, si lëndë fillestare u mor klorur metalik dhe për reduktimin e tij u përdor kalciumi metalik.
Një reagim i tillë, siç kanë treguar eksperimentet, ndodh pothuajse deri në fund. Për të arritur një efekt të mjaftueshëm, është e nevojshme të përdorni një pajisje të veçantë. Në laboratorë, ata zakonisht përdorin qelqin zjarrdurues ose përdorin enë kuarci. Pajisja duhet të ketë një proces. Brenda, mbahet një presion prej rreth 0.001 mm Hg. Art. Për një reagim të suksesshëm, është e nevojshme të sigurohet që ena të nxehet në 675 gradë Celsius. Në këtë rast, ceziumi lirohet, i cili avullon pothuajse menjëherë. Çiftet kalojnë në procesin e synuar për këtë. Por kloruri i kaliumit vendoset kryesisht drejtpërdrejt në reaktor. Në kushte të dhëna, paqëndrueshmëria e kësaj kripe është aq e vogël sa mund të injorohet fare, pasi për këtë përbërje pika karakteristike e shkrirjes është 773 gradë (sipas të njëjtës shkallë Celsius). Kjo do të thotë që precipitati mund të shkrihet nëse ena mbinxehet me njëqind gradë në krahasim me atë që ishte menduar. Për të arritur rezultatin më efektiv, është e nevojshme të përsëritet procesi i distilimit. Për ta bërë këtë, krijoni një vakum. Prodhimi do të jetë cezium metalik ideal. Aktualisht, metoda e përshkruar përdoret më gjerësisht dhe konsiderohet optimale për marrjen e lidhjes.
Aktiviteti dhe reagimet
Në rrjedhën e studimeve të shumta, shkencëtarët ishin në gjendje të përcaktonin se ceziumi ka një aktivitet të mahnitshëm që normalisht nuk është karakteristik për metalet. Në kontakt me ajrin, ndodh ndezja, e cila çon në lirimin e superoksidit. Oksidi mund të arrihet duke kufizuar aksesin e oksigjenit në reagjentë. Ekziston mundësia e formimit të suboksideve.
Nëse ceziumi bie në kontakt me fosforin, squfurin, halogjenin, kjo provokon një shpërthim të shoqëruar nga një shpërthim. Gjithashtu, shpërthimi shoqëron reaksionin me ujë. Duke përdorur një kristalizues, një gotë, mund të hasni në faktin që ena fjalë për fjalë copëtohet në copa. Një reagim me akull është gjithashtu i mundur nëse temperatura në shkallën Celsius nuk është më e ulët se 116 gradë. Si rezultat i këtij reaksioni, prodhohen hidrogjen dhe hidroksid.
Hidroksidi: veçoritë
Gjatë studimit të produkteve të reaksionit të prodhuara nga ceziumi, kimistët kanë zbuluar se hidroksidi që rezulton është një bazë shumë e fortë. Kur ndërveproni me të, duhet të mbahet mend se në përqendrim të lartë ky përbërës mund të shkatërrojë lehtësisht xhamin edhe pa ngrohje shtesë. Por kur temperatura rritet, hidroksidi shkrin lehtësisht nikelin, hekurin, kobaltin. Efekti në korund, platin do të jetë i ngjashëm. Nëse oksigjeni merr pjesë në reaksion, hidroksidi i ceziumit shkatërron argjendin dhe arin jashtëzakonisht shpejt. Nëse kufizoni furnizimin me oksigjen, procesi vazhdon relativisht ngadalë, por ende nuk ndalet. Rodiumi dhe disa lidhje të kësaj përbërje janë rezistente ndaj hidroksidit të ceziumit.
Aplikoni me mençuri
Jo vetëm ceziumi, por edhe komponimet e njohura në bazë të këtij metali përdoren aktualisht shumë gjerësisht. Pa to, është e pamundur të imagjinohet dizajni i inxhinierisë radio, ato janë gjithashtu të domosdoshme në elektronikë. Përbërja dhe variacionet e ceziumit përdoren në mënyrë aktive në kimi, industri, oftalmologji dhe mjekësi. Ceziumi nuk është injoruar në kuadrin e zhvillimit të teknologjive të aplikueshme në hapësirë, si dhe të energjisë bërthamore.
Tani është e zakonshme përdorimi i ceziumit në ndërtimin e qelizave diellore. Bromidi, jodidi i këtij metali janë të nevojshëm për krijimin e sistemeve të shikimit infra të kuqe. Kristalet e vetme të përftuara në mënyrë industriale mund të përdoren si elementë të detektorëve që lejojnë zbulimin e rrezatimit jonizues. Disa komponime me bazë ceziumi përdoren në mënyrë aktive si katalizatorë në proceset industriale. Kjo është e nevojshme për krijimin e amoniakut, formimin dhe prodhimin e butadienit.
Rrezatimi dhe ceziumi
Izotopi cezium 137 tërheq vëmendjen më të madhe të shkencëtarëve, i cili bën pjesë në kategorinë e emetuesve beta. Aktualisht, ky element është i domosdoshëm në procesin e sterilizimit të produkteve ushqimore, komponimeve medicinale. Është e zakonshme t'i drejtohemi asaj në trajtimin e neoplazmave malinje. Qasjet moderne kanë bërë të mundur përdorimin e elementit në zbulimin e gabimeve gama. Bazuar në të, janë krijuar sensorë të nivelit, si dhe burime aktuale. Izotopi i 137-të hyri në mjedis në një sasi shumë të madhe pas aksidentit në termocentralin bërthamor të Çernobilit. Është ai që është një nga faktorët më të rëndësishëm të ndotjes pas kësaj katastrofe.
Megjithatë, 137-ta nuk është i vetmi izotop radioaktiv i ceziumit që ka gjetur aplikim në industrinë moderne. Pra, orët atomike krijohen në izotopin e ceziumit 133. Aktualisht, kjo është pajisja më e saktë që ju lejon të kontrolloni kalimin e kohës. Një sekondë, siç kanë zbuluar shkencëtarët modernë në rrjedhën e kërkimeve me saktësi të lartë, është 9192631770 periudha rrezatimi. Kjo bën të mundur përdorimin e atomit të izotopit të ceziumit 133 si standard për përcaktimin e frekuencës dhe kohës.
PËRKUFIZIM
Cezium ndodhet në periudhën e gjashtë të grupit I të nëngrupit kryesor (A) të Tabelës Periodike.
i përket familjes s-elementet. Metal. Emërtimi - Cs. Numri rendor - 55. Masa atomike relative - 132,95 a.m.u.
Struktura elektronike e atomit të ceziumit
Atomi i ceziumit përbëhet nga një bërthamë e ngarkuar pozitivisht (+55), brenda së cilës ka 55 protone dhe 78 neutrone, dhe 55 elektrone lëvizin përreth në gjashtë orbita.
Fig.1. Struktura skematike e atomit të ceziumit.
Shpërndarja e elektroneve në orbitale është si më poshtë:
55Cs) 2) 8) 18) 18) 8) 1 ;
1s 2 2s 2 2fq 6 3s 2 3fq 6 3d 10 4s 2 4fq 6 4d 10 5s 2 5fq 6 6s 1 .
Niveli i jashtëm i energjisë i atomit të ceziumit përmban 1 elektron, që është një valencë. Nuk ka gjendje të emocionuar. Diagrami i energjisë i gjendjes bazë merr formën e mëposhtme:
Elektroni i valencës së një atomi ceziumi mund të karakterizohet nga një grup prej katër numrash kuantikë: n(kuantike kryesore), l(orbitale), m l(magnetike) dhe s(rrotullim):
|
nënniveli |
||||
Shembuj të zgjidhjes së problemeve
SHEMBULL 1
| Ushtrimi | Atomi i elementit mangan korrespondon me formulën e shkurtuar elektronike:
|
| Zgjidhje | Do të deshifrojmë me radhë formulat elektronike të shkurtuara në mënyrë që të gjejmë atë që korrespondon me atomin e manganit në gjendjen bazë. Numri rendor i këtij elementi është 25. Le të shkruajmë konfigurimin elektronik të argonit: 18 Ar1 s 2 2s 2 2fq 6 3s 2 3fq 6 . Pastaj, formula e plotë jonike do të duket si kjo: 1s 2 2s 2 2fq 6 3s 2 3fq 6 3d 5 4s 2 . Numri i përgjithshëm i elektroneve në shtresën elektronike përputhet me numrin serial të elementit në Tabelën Periodike. Është e barabartë me 25. Mangani ka një numër të tillë serie. |
| Përgjigju | opsioni 1 |
