Ցեզիում

Ցեզիում (Կաղապար:Lang-lat), քիմիական տարր է, որի նշանն է Cs, պարբերական համակարգի 6-րդ պարբերության, 1-ին խմբի քիմիական տարր, կարգահամարը՝ 55, ատոմական զանգվածը՝ 132,9054։ s-տարր է, պատկանում է ալկալիական մետաղների խմբին։

Ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքն է 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 6s¹։ К, L և M թաղանթները լրացված են։ Ցեզիումը փափուկ, թույլ ոսկեգույն երանգով, սպիտակ, արծաթափայլ մետաղ է։

Պատմություն

Ցեզիումը հայտնաբերել են Ռ․ Բունզենը և Գ․ Կիրխհոֆը (1860), Դյուրկհեյմի (Գերմանիա) հանքային ջրում՝ սպեկտրոսկոպիական եղանակով։ Անվանումն ստացել է սպեկտրի կապույտ մարզում երկու պայծառ գծերի առկայության պատճառով (Կաղապար:Lang-lat - երկնագույն)։ Մետաղական ցեզիումը առաջինն անջատել է շվեդ քիմիկոս Կ․ Սետտերբերգը (1882)։

Բնության մեջ

Պոլլուցիտ

Հազվագյուտ ցրված տարր է։ Պարունակությունը երկրակեղևում՝ 6,5•10-⁴ % ըստ զանգվածի (տարածվածությամբ 45-րդ տարրն է)։ Ցեզիումի սեփական միներալները՝

• պոլլուցիտ (մինչև 36% Cs₂O)
• ավոգադրիտ՝ (մինչև 7,5% Cs₂O),

չափազանց հազվադեպ են։ Ցեզիումը բուսական և կենդանական օրգանիզմներում մշտական պարունակվող միկրոտարր է։ Նրա կենսաբանական դերը պարզված է մասամբ։

Հանքավայրեր

Ցեզիումի հանքաքարերը հիմնականում գտնվում են Կանադայում։ Բերնիկ Լեյկի հանքավայրում ցեզիումի համաշխարհային պաշարները կազմում են մոտ 70 %։ Պոլլուցիտ հանքավայրեր կան նաև Նամիբիայում և Զիմբաբվեում։ Պոլլուցիտի հանքավայրեր կան նաև Ղազախստանում, Մոնղոլիայում և Իտալիայում։

Տարեկան արտադրվում է մոտ 20 տոննա ցեզիում։

Ստացում

Ցեզիումի և նրա միացությունների ստացման հիմնական աղբյուրը պոլլուցիտն է։

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{⟶}\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}$

Մետաղական ցեզիումը ստանում են վակուումային ջերմային վերականգնմամբ (Ca, Mg, M և այլն) կամ էլեկտրոլիզով։

$\mathrm{C}{\mathrm{s}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{7}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{Z}\mathrm{r}\mathrm{⟶}\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{Z}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

Ցեզիումը պահում են արգոնի մթնոլորտում ապակյա («պիրեքս») սրվակներում կամ ջրազրկված վազելինային, պարաֆինային յուղի տակ պողպատե հերմետիկ անոթներում։

Իզոտոպներ

Բնական ցեզիումը բաղկացած է միայն ¹³³Cs կայուն իզոտոպից։ Ստացվել են 123-142 զանգվածի թվերով 22 ռադիոակտիվ իզոտոպներ, որոնցից ամենաերկարակյացը ¹³⁷Cs (T_1/2 = 33 տարի) է։ Ցեզիումը հայտնաբերել են Ռ․ Բունզենը և Գ․ Կիրխհոֆը (1860), Դյուրկհեյմի (Գերմանիա) հանքային ջրում՝ սպեկտրոսկոպիական եղանակով։

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{5}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}\mathrm{+}{}_{\mathrm{0}}^{\mathrm{1}}\mathrm{n}\mathrm{⟶}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{6}}\mathrm{U}\mathrm{⟶}{}_{\mathrm{5}\mathrm{5}}^{\mathrm{1}\mathrm{3}\mathrm{7}}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{+}{}_{\mathrm{3}\mathrm{7}}^{\mathrm{9}\mathrm{6}}\mathrm{R}\mathrm{b}\mathrm{+}\mathrm{3}{}_{\mathrm{0}}^{\mathrm{1}}\mathrm{n}$

Ֆիզիկական հատկություններ

Ցեզիումի բյուրեղները

Ցեզիումը փափուկ, թույլ ոսկեգույն երանգով, սպիտակ, արծաթափայլ մետաղ է, հալման ջերմաստիճանը՝ 28,4 °C, եռմանը՝ 667,6 °C, խտությունը՝ 1903,9 կգ/մ³։

Չափազանց էլեկտրադրական տարր է․ իոնացման էներգիան՝ 3,893 էվ, ստանդարտ էլեկտրոդային պոտենցիալը՝ -2,923 վ։ Լուսազգայուն է։

Քիմիապես խիստ ակտիվ է, միացություններում ունի +1 օքսիդացման աստիճան։ Ուժեղ վերականգնիչ է։

Քիմիական հատկություններ

Օդում օքսիդանում է շաա արագ (ինքնաբոցավառվում է)՝ առաջացնելով գերօքսիդներ՝ Cs₂Օ₂ և CsՕ₂։ Հայտնի են նաև ցեզիումի օքսիդը՝ Cs₂O, և օզոնիդը՝ CsO₃։ Օքսիդները խոնավածուծ են, լուծվում են ջրում։

$\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{⟶}\mathrm{C}\mathrm{s}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Հիդրօքսիդը՝ CsOH, ուժեղ ալկալի է։

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{⟶}\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\uparrow }$

Ցեզիումը ջրածնի հետ առաջացնում է հիդրիդ՝ CsH։ Ցեզիումի հալոգենիդները (անգույն) և սուլֆիդը՝ Cs₂S (մուգ կարմիր), լուծվում են ջրում։ Էլեկտրական պարպումների ազդեցությամբ ցեզիումը միանում է հեղուկ ազոտի հետ առաջացնում է նիտրիդ՝ Cs₃N։

Ֆոսֆորի, ածխածնի և սիլիցիումի հետ ցեզիումը միանում է տաքացնելիս։ Ցեզիումի աղերը մեծ մասամբ ջրում լավ են լուծվում։ Քիչ լուծվող են CsMnO₄-ը, CsClO₄-ը և Cs₂Cr₂O₇-ը ։

Տա քացնելիս (>300 °C) ցեզիումը քայքայում է ապակին, քվարցը և այլ նյութեր։ Ցեզիումի և նրա միացությունների ստացման հիմնական աղբյուրը պոլլուցիտն է։

Կիրառություն

Պատկեր:Cesium water.theora.ogv Ցեզիումը օգտագործում են ֆոտոկաթոդներ, ֆոտոէլեմենտներ, ֆոտոէլեկտրոնային բազմապատկիչներ, հաշվիչներ, տիեզերանավերը կողմնորոշող սարքեր, սպեկտրոսկոպներ և այլ սարքեր պատրաստելու համար։

¹³³Cs-ն օգտագործվում է որպես հաճախականության քվանտային ստանդարտ, նրա էներգետիկ անցումների ռեզոնանսային հաճախականությունն ընկած է վրկ-ի ժամանակակից սահմանման հիմքում։

¹³⁷Cs-ն օգտագործվում է ռադիոլոգիայում։ Ամենից շատ կուտակվում է քաղցրահամ ջրերի ջրիմուռներում և արկտիկական քարաքոսերում, նաև հյուսիսային եղջերուների և ջրային թռչունների օրգանիզմում։

Հետաքրքիր փաստեր

Ցեզիումը Սենյակայնի ջերմաստիճանում ամնեափափուկ մետաղն է հանդիսանում։ Բացի այդ, ինչպես հելիումը, կարող է հալվել ջեռքի ափում։

Տես նաև

• Պարբերական աղյուսակ

Գրականություն

• Перельман Ф. М. Рубидий и цезий. М., Изд-во АН УССР, 1960. 140 стр. с илл.
• Кульварская Б. С., Соболева Н. А., Татаринова Н. В. Композиционные соединения щелочных металлов — новые эффективные источники ионов и электронов. Изв. АН СССР. Сер. физич.; 1988. Т.52. № 8. С.1509-1512.
• Плющев В. Е., Степин Б. Д. Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия.- М.-Л.: Химия, 1970.- 407 с
• Солодов Н. А., Рубидий и цезий, М., 1971;
• Плющев В. Е., Степин Б. Д., 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.

Արտաքին հղումներ

• Ցեզիումը Webelements-ում
• Ցեզիումը քիմիական տարրերի հայտնի գրադարանում
• Ռադիոակտիվ ցեզիումի կուտակումը սնկերում և նրա առավելագույն թույլատրելի արժեքները
• Կաղապար:Cite web
• Caesium or Cesium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• View the reaction of Caesium (most reactive metal in the periodic table) with Fluorine (most reactive non-metal) Կաղապար:Webarchive courtesy of The Royal Institution.