Цезий металлический где применяется

Обновлено: 16.05.2024

[от лат. caesius - голубой, небесно-голубой (впервые был открыт по ярко-синим спектральным линиям)] - хим. элемент из группы щелочных металлов, символ Cs (лат. Caesium); ат. н. 55, ат. м. 132,9054. Ц. - очень мягкий металл с золотисто-жёлтым оттенком, плотн. 1900 кг/м 3 , t_nл 28.5 °С. По св-вам похож на калий, натрий, но ещё более активен химически; на воздухе мгновенно воспламеняется, с водой реагирует со взрывом. В природе Ц. - редкий элемент; в пром-сти добывается гл. обр. из поллуцита, отчасти из лепидолита (попутно с литием). Применяется гл. обр. в производстве фотоэлементов и фотоумножителей (по чувствительности к свету превосходит все другие металлы), колебат. контуров спектрофотометров, детекторов ИК излучения и др. электронных устройств (Ц. имеет самый низкий из всех металлов потенциал ионизации), газопоглотителей (обеспечивает удаление следов воздуха из вакуумных ламп). Перспективно применение 4цезиевой плазмы" в ионных РД, как рабочего тела в МГД-генераторах и в термоионных преобразователях энергии. Соединения Ц. используют в осн. для произ-ва оптич. стёкол, сцинтилляторов, катализаторов при обессеривании нефтей.

Большой энциклопедический политехнический словарь . 2004 .

Смотреть что такое "ЦЕЗИЙ" в других словарях:

ЦЕЗИЙ — очень мягкий металл серебристого цвета; в свободном состоянии не встречается, а только в соединениях. Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке. Попов М., 1907. ЦЕЗИЙ щелочной металл, недавно открытый посредством… … Словарь иностранных слов русского языка

ЦЕЗИЙ — хим. элемент, символ Cs (лат. Caesium), ат. н. 55, ат. м. 132,9, относится к группе щелочных металлов, всегда проявляет степень окисления + 1. Цезий мягкий, как воск, бледно золотистого цвета, лёгкий (плотность 1900 кг/м3) металл, температура… … Большая политехническая энциклопедия

ЦЕЗИЙ — (символ Cs), редкий серебристо белый металл первой группы периодической таблицы. Самый щелочной элемент, с положительным электрическим зарядом. Цезий открыт в 1860 г. отличается тянучестью, используют его в фотоэлектрических элементах. Изотоп… … Научно-технический энциклопедический словарь

Цезий — Cs (от лат. caesius голубой; лат. Caesium * a. caesium; н. Zasium; ф. cesium; и. cesio), хим. элемент I группы периодич. системы Mенделеева, относится к щелочным металлам, ат. н. 55, ат. м. 132,9054. B природе встречается в виде… … Геологическая энциклопедия

цезий — поллуцит Словарь русских синонимов. цезий сущ., кол во синонимов: 3 • металл (86) • поллуцит … Словарь синонимов

Цезий — (Cesium), Cs, химический элемент I группы периодической системы, атомный номер 55, атомная масса 132,9054; мягкий щелочной металл. Открыт немецкими учеными Р. Бунзеном и Г. Кирхгофом в 1860; металлический цезий выделен шведским химиком К.… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ЦЕЗИЙ — (лат. Caesium) Cs, химический элемент I группы периодической системы Менделеева, атомный номер 55, атомная масса 132,9054. Назван от латинского caesius голубой (открыт по ярко синим спектральным линиям). Серебристо белый металл из группы… … Большой Энциклопедический словарь

ЦЕЗИЙ — ЦЕЗИЙ, цезия, мн. нет, муж. (от лат. caesius голубой) (хим.). Химический элемент, мягкий металл серебристого цвета. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

ЦЕЗИЙ — (лат. Caesium), Cs, хим. элемент I группы перио дич. системы элементов, ат. номер 55, ат. масса 132,9054, щелочной металл. В природе представлен стабильным Cs. Конфигурация внеш. электронной оболочки 6s1. Энергия последоват. ионизации 3,894;… … Физическая энциклопедия

Цезий — (хим. Caesium; Cs=133 при O=16, среднее из определений Бунзена,Джонсона с Алленом и Годефруа, 1861 1876) первый при содействииспектрального анализа открытый металл. Он получил это название отcaesius небесно синий, лазоревый за цвет двух резких… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

ЦЕЗИЙ — ЦЕЗИЙ, Cs, хим. элемент с ат. в. 132,7. Принадлежит к II группе щелочных металлов. По своим свойствам Ц. очень похож на элементы калий и рубидий. Ц. открыт в 1860 г. Бунзеном и Кирхгофом.. В природе встречается в очень небольших количествах… … Большая медицинская энциклопедия

Цезий – полезные свойства и особенности редкого металла

Это вещество – одно из редких на планете. Потребности превышают предложение в разы. Цезий востребован наукой, атомщиками, промышленниками, врачами.

Что представляет собой

Цезий – химический элемент, в таблице Д.Менделеева занимает ячейку №55.

Это весьма мягкое (0,2 по Моосу), вязкое вещество цвета бледного золота. Относится к металлам щелочной группы.

Цезий – самый мягкий элемент периодической таблицы, но самый тяжелый из устойчивых щелочных металлов.

Структура кристаллической решетки металла – куб.

Полное международное обозначение – Cesium, краткое и формула – Cs.

История открытия

Вещество обнаружили немецкие ученые Вильгельм Бунзен и Роберт Кирхгоф, испробовав оптико-спектроскопический метод.

К 1860 году это было новейшее средство исследования:

Исходником стала местная минеральная вода.
Спектральный анализ выявил две линии цвета летнего неба. Таких раньше не видели.
Новичок получил соответствующее название: на латыни термин caesius означает «небесный голубой».

Цезий – первый в истории химический элемент, открытый методом спектрального анализа.

Через 22 года удалось получить чистый металл. Это заслуга шведского химика Карла Сеттерберга. Он экспериментировал с цианистым цезий-бариевым расплавом.

Нахождение в природе

Типичные для цезия формы нахождения в природе – рассеянность в толще других пород либо в составе минералов. Промышленный интерес представляют минералы поллуцит и лепидолит.

Природный элемент по составу – это единственный стабильный изотоп цезий-133. При работе реакторов атомных станций формируется изотоп цезий-137. В отличие от природного аналога, это сильный и суперопасный загрязнитель окружающей среды.

Это редкий элемент: подтвержденные глобальные резервы цезия – всего 70 тысяч тонн.

Физико-химические характеристики

Металл наделен неординарными физическими и химическими свойствами.

Это самое активное из известных веществ:

Взаимодействует со всеми веществами, включая лед.
На холоде чистый цезий окисляется.
Это легкоплавкий металл: плавится при +29°C, летом может растекаться даже при комнатной температуре.
Сплавы со щелочными металлами плавятся при отрицательных температурах (например, с калием и натрием – при минус 78°С).
Произвольно загорается на воздухе, взрывается в воде, льду при температуре выше минус 115°C.
Требует специальных условий хранения: обычное стекло контакта с металлом не выдерживает.

Данные характеристики позволяют отличить цезий от других металлов.

Свойства атома
Название, символ, номер	цезий / caesium (Cs), 55
Атомная масса (молярная масса)	132,9054519(2) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Xe] 6s1
Радиус атома	267 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	235 пм
Радиус иона	(+1e) 167 пм
Электроотрицательность	0,79 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	-2,923
Степени окисления	0; +1
Энергия ионизации (первый электрон)	375,5 (3,89) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	1,873 г/см³
Температура плавления	28,7 °C; 28,5 °C; 28,44 °C
Температура кипения	667,6 °C; 688 °C; 669,2 °C
Уд. теплота плавления	2,09 кДж/моль
Уд. теплота испарения	68,3 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	32,21 Дж/(K·моль)
Молярный объём	70,0 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая объёмноцентрированная
Параметры решётки	6,140 Å
Температура Дебая	39,2 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 35,9 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-46-2

Цезий сопоставим с францием. Но франций еще неустойчивее, поэтому пока существует умозрительно.

Месторождения

Крупных месторождений руды единицы:

70% разведанных запасов сырья приходится на Канаду. Она же – поставщик металла на глобальный рынок номер один.
Запасами располагают Италия, Намибия, Зимбабве, Монголия, Казахстан.
У России источники сырья – Кольский полуостров, Забайкалье, Восточные Саяны.

Цезий редок, годовая глобальная добыча обогащенной руды измеряется 20-22 тоннами, металла – 9 тонн. Потребность – вчетверо больше.

Литр морской воды содержит 0,000005 г цезия. Тонна земной коры – 3,7 г, самые «богатые» минералы – до 15 г.

Химическая активность вещества усложняет добычу.

Технология получения

Металлический цезий получают лабораторно и промышленными методами:

Промышленное производство основано на извлечении соединений цезия из поллуцита. Минерал обрабатывается теплой соляной кислотой, осаждается, промывается горячей водой либо аммиачным составом.
Способ получения особо чистого металла многоступенчат. Предусмотрена прогонка через специальные фильтры для отделения механических примесей, нагреванием устраняются остатки газов. Первый и заключительный этапы – ректификация в вакууме и кристаллизация (по несколько раз).

Получение металла чистоты выше 99% (четыре либо пять девяток) – одна из технологически сложнейших проблем металлургии металлов редкого сегмента.

Кристаллы цезия

Где используется

Химические особенности ограничивают применение цезия. При использовании он рассеивается, что исключает повторные циклы. Несмотря на эти недостатки, материал идет нарасхват.

Достоинствами металла обусловлена его востребованность ядерной энергетикой, радиоэлектроникой, электро- и рентгенотехникой, химпромом, медициной.

Цезий как металл либо его соединения содержит разная продукция:

Фотоэлементы.
Детекторы ионизированных частиц.
Энергоемкие аккумуляторы.
Катализаторы в органическом и неорганическом синтезе (часто – в сплаве с рубидием).
Оптика специального назначения – оптические прицелы, аппаратура для обнаружения объектов с земной орбиты, очки, другие гаджеты ночного видения.
Медицинские препараты для лечения нервных патологий (шизофрения, депрессия, шок), язвы ЖКТ, дифтерии. Радиотерапию задействуют при онкологии.

Цезием-137 стерилизуют продукты питания (консервы, мясо), медицинский инструментарий, аптечный ассортимент.

Спектрометром на основе цезия исследовалась структура поверхности Марса.

«Сердце» атомных часов – атом цезия-9193. Эта частота – «цезиевый стандарт» – эталон времени для определения секунды в Сети, инфраструктуре сотовой связи, GPS.

В России продают металл и соединения. Цена цезия чистоты 99,9% – 4,3-4,5 тыс. руб. за грамм.

Значение для человека

Микродозы цезия обнаружены в большинстве организмов. В химических соединениях токсичность металла минимальна.

Жизненные процессы

Солями металла лечат гипотонию. Их свойство стабилизировать давление и работу сосудов открыл светило мировой науки русский врач Сергей Боткин в 1888 году.

Значение цезия как биологического компонента еще выясняется:

Вероятно, он поддерживает гомеостаз организма.
Оптимизирует процесс кроветворения, повышает уровень гемоглобина.

Установлено, что вещество:

Помогает укреплять иммунитет.
Восстанавливает тонус ЦНС.
Задействован в газовом обмене, повышая сопротивляемость организма кислородному голоданию.
Повышает уровень адреналина.

Суточная потребность человека в цезии не определена.

Попавшее в организм вещество всасывается кровью, усваивается ЖКТ. Выводится естественным путем.

4/5 цезия аккумулируется мышцами, остальное делят скелет, сердце, печень, кровь.

Питание

Цезием насыщенны пресноводная растительность, полярная флора и фауна (лишайники, оленина, мясо гагар, других птиц).

Среди продуктов питания это листья салата, грибы (маслята, опята, моховики).

Симптомы дефицита

О нехватке вещества у детей сигнализирует плохой аппетит, задержка физического и умственного развития.

Предупреждение

Угрозу представляет цезий-137, продукт ядерного синтеза. Даже микродозы вызывают лучевую болезнь.

Как примесь металл присутствует в морганите, амазоните, пеццоттаите (цезиевом берилле), лепидолите, других самоцветах. Это нужно учитывать собирателям минералогических коллекций. То есть хранить экспонаты в соответствующих условиях.

Цезий. Свойства цезия. Применение цезия

Тает в руках, но не снег – загадка из раздела «химия». Отгадка – цезий. Температура плавления этого металла равна 24,5 градусам Цельсия. Вещество, буквально утекающее сквозь пальцы, открыто в 1860-ом году. Цезий стал первым элементом, обнаруженным с помощью спектрального анализа.

Провели его Роберт Бунзен и Густав Киргоф. Химики изучали воды минеральных источников в Дюркхейме. Обнаружили магний, литий, кальций, стронций . Напоследок, поместили каплю воды в спектроскоп и увидели две линии синего цвета – свидетельство присутствия неизвестного вещества.

Для начала выделили его хлороплатинат. Ради 50 граммов переработали 300 тонн минеральной воды. С названием нового металла мудрить не стали. С латинского «цезий» переводится как «голубой».

Химические и физические свойства цезия

В спектроскопе металл лучится ярко-синий. В реальности же элемент схож с золотом , немного светлее его. В жидком состоянии желтизна цезия уходит, расплав становится серебристым. Добыть сырье для опытов непросто.

Из металлов элемент самый редкий и рассеянный в земной коре. В природе встречается лишь один изотоп – цезий 133. Он полностью устойчив, то есть не подвержен радиоактивному распаду.

Радиоактивные изотопы металла получены искусственно. 135-ый цезий – долгожитель. Период его полураспада приближается к 3 000 000 лет. Цезий 137 наполовину распадается за 33,5 года. Изотоп признан одним из основных источников загрязнения биосферы.

В нее нуклид попадает из сбросов заводов, атомных станций. Период полураспада цезия позволяет ему проникать в воды, почву, растения, накапливаться в них. Особенно много 137-го изотопа в пресноводных водорослях и лишайниках.

Будучи самым редким из металлов, цезий является еще и самым активным. Элемент щелочной, расположен в главной подгруппе 1-ой группы периодической системы, что уже обязывает вещество легко вступать в химические реакции. Их течение усиливает присутствие воды. Так, на воздухе атом цезия взрывается из-за нахождения ее паров в атмосфере.

Взаимодействие с водой сопровождается взрывом, даже если она замерзшая. Реакция со льдом возможна при -120-ти градусах Цельсия. Сухой лед – не исключение. Взрыв неизбежен и при контакте цезия с кислотами, простыми спиртами, галогенидами тяжелых металлов галогенами органического типа.

Взаимодействия легко запускаются по 2-м причинам. Первая – сильный отрицательный электрохимический потенциал. То есть, атом заряжен отрицательно, стремится притянуть к себе иные частицы.

Вторая причина – площадь поверхности цезия при реакциях с другими веществами. Тая в комнатных условиях, элемент растекается. Получается, что для взаимодействия открыто большее число атомов.

Активность элемента привела к отсутствии его чистой формы в природе. Встречаются лишь соединения, к примеру, соли . В их числе: хлорид цезия, фторид, йодит, азит, цианит, бромид и карбонат цезия. Все соли 55-го элемента легко растворяются в воде.

Если же работа ведется с гидроксидом цезия, бояться нужно не его растворения, а того, что он сам способен разрушить, к примеру, стекло. Его структура нарушается реагентом уже при комнатной температуре. Стоит повысить градус, гидроксид не пощадит и кобальт, никель , корунд, платину и железо.

Реакции проходят особенно быстро в кислородной среде. Противостоять гидроксиду цезия способен только родий . Во взаимодействие с 55-ым элементом не вступает и азот. Азит цезия получают только косвенным путем.

Применение цезия

Цезий, формула которого обеспечивает низкую работу выхода электрона, пригождается при изготовлении фотоэлементов. В приборах на основе 55-го вещества затраты на получение тока минимальны. Чувствительность же к излучению, напротив, максимальна.

Чтобы фотоэлектрическое оборудование не стоило запредельно из-за редкости цезия, его сплавляют с серебром , сурьмой , кальцием , барием . Как источник тока цезий применяется в топливных элементах. Твердый электролит на основе 55-го металла – часть автомобилей и высокоэнергоемких аккумуляторов.

Применяют 55-ый металл и в счетчиках заряженных частиц. Для них закупают йодит цезия. Активированный таллием, он регистрирует почти любые излучения. Цезиевые детекторы приобретают для атомных предприятий, геологической разведки, медицинских клиник.

Пользуются приборами и космической отрасли. В частности, «Марс-5» изучил элементарный состав поверхности красной планеты именно благодаря гамма-спектрометру на основе цезия.

Способность улавливать инфракрасные лучи – причина для применения в оптике. В нее добавляют бромид цезия и оксид цезия. Он есть в биноклях и очках ночного видения, оружейных прицелах. Последние, срабатывают даже из космоса.

137-ой изотоп элемента тоже нашел достойное применение. Радиоактивный нуклид не только загрязняет атмосферу, но и стерилизует продукты, точнее, тару для них. Полураспад цезия долог. Можно обработать миллионы консервов. Порой, стерилизуют и мясо – туши птиц и животных .

Обрабатывать 137-ым изотопом можно и медицинские инструменты, лекарства. Нуклид нужен и в самом лечении, если дело касается опухолей. Метод называется радиотерапией. Препараты с цезием дают и при шизофрении, дифтерии, язвенных заболеваниях, некоторых видах шока.

Металлурги нуждаются в чистом элементе. Его примешивают к сплавам алюминия и магния . Добавка повышает их жаропрочность. У магния , к примеру, она увеличивается втрое при лигатуре цезия всего в 0,3%.

Растет и прочность на разрыв, стойкость к коррозии. Правда, промышленники ищут альтернативу 55-му элементу. Слишком уж он дефицитен, не выгоден в цене.

Добыча цезия

Металл выделяют из поллуцита. Это водный алюмосиликат натрия и цезия. Минералов, содержащих 55-ый элемент единицы. В поллуците процентовка цезия делает добычу экономически обоснованной. Немало металла и в авогардите. Однако, этот камень сам столь же редок, как и цезий.

Промышленники вскрывают поллуцит хлоридами или сульфатами. Цезий из камня выделяют, погружая его в подогретую соляную кислоту. Туда же засыпают хлорид сурьмы. Образуется осадок.

Его промывают горячей водой. Итог операций – хлорид цезия. При работе с сульфатом, поллуцит погружают в серную кислоту. На выходе образуются алюмоцезиевые квасцы.

В лабораториях применяют другие методы получения 55-го элемента. Их 3, все трудоемки. Можно нагреть дихромат и хромат цезия с цирконием. Но, для этого требуется вакуум. Он нужен и для разложения азида цезия. Без вакуума обходятся лишь при нагреве специально подготовленного кальция и хлорида 55-го металла.

Цена цезия

В России добычей и переработкой поллуцита занимается Завод редких металлов в Новосибирске. Продукцию предлагает и Горно-обогатительный комбинат Ловозерска. Последний предлагает цезий в ампулах по 10 и 15 миллиграммов.

Они идут в пачках по 1000 штук. Минимальная цена – 6000 рублей. Севредмет тоже торгует ампулами, но готов осуществлять поставки меньших объемов, — от 250-ти граммов.

Если чистота металла 99,9%, за один грамм, как правило, просят в районе 15-20-ти долларов США. Речь идет об устойчивом 133-ем изотопе 55-го элемента периодической системы Менделеева .

ЦЕЗИЙ — металл со взрывным характером

История цезия начинается в XIX веке. Ученые (химики Кирхгоф и Бунзен) исследовали минеральные источники Шварцвальда с помощью спектрального анализа и нашли небесно-голубые линии неизвестного элемента. Элемент получил название по цвету линий на спектрограмме (caesius — голубой).

Свойства

Цезий (Caesium) относится к щелочным металлам.

Чрезвычайно пирофорен: на открытом воздухе самовозгорается, в воде или на льду взрывается.
Самый мягкий металл (режется ножом, как масло).
Структура решетки объемноцентрированная, кубическая.
Цвет серебристо-желтый.
Парамагнитен.

Химические свойства цезия:

При соприкосновении с водой взрывается.
Азот — единственный элемент, который цезий «игнорирует» даже при нагреве.
Металл является самым сильным восстановителем в природе.
Активно реагирует со многими неметаллами.
Растворяется почти во всех кислотах, образуя соли.

Добыча

Нахождение в природе затруднено ввиду «распыленности» цезиевых руд.

По добыче цезиевой руды лидирует Канада. Месторождение Берник-Лейк обладает 70% мировых запасов основной руды цезия — поллуцита. В России месторождения цезиевых минералов открыты на Кольском полуострове, в Саянах и Забайкалье.

Добыча цезия из руды

Производство металла затруднено сложностью извлечения металла высокой очистки из руд.

Способы получения предполагают ректификацию, очистку от мехпримесей, удаление следов газов (O2, H2, N2), ступенчатая кристаллизация.

Сплавы

В состав сплавов и соединений обычно входят: барий, сурьма, таллий. Эти сплавы получают методом электролиза.

Плюсы и минусы

К достоинствам металла можно отнести его невероятную активность. По чувствительности к свету ему нет равных. Из цезия легче всего получить (энергетически малозатратно) плазму.

Интересно: многие физики считают, что плазму целесообразно создавать, используя энергию атомных реакторов. Это даст возможность непосредственного превращения тепловой энергии в электрическую.

Недостатками можно считать сложность работы с металлом и ограниченный запас цезийсодержащих руд.

Использование цезия

Металл используют в двигателях орбитальных спутников, в МГД-генераторах.

В источниках тока для топливных элементов.
В атомных часах (погрешность хода 1 секунда на 100 миллионов лет). Частота перехода для 137Cs равна 9193 Мгц, называемой «стандартом цезия». Это основной стандарт времени в передаче данных GPS, Интернета, мобильной связи.
Для лечения рака используют радиоактивный 137Cs.
В оптических приборах (оружейные прицелы, бинокли, ноктовизоры).
Лазеры с очень высоким КПД.

Познавательно: японские ученые изобрели ткань, которая может впитывать радиоактивный цезий из воды и почвы.

Купить соединения металла

Цены на соединения металла:

Cs2WO4 от 19500 рублей за кг;
CsF 14000 рублей за килограмм;
CsBr, CsI 3000 руб/кг.

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

Цезий

Cs, химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 55, атомная масса 132, 9054; серебристо-белый металл, относится к щелочным металлам (См. Щелочные металлы). В природе встречается в виде стабильного изотопа 133 Cs. Из искусственно полученных радиоактивных изотопов с массовыми числами (См. Массовое число) от 123 до 142 наиболее устойчив 137 Cs с периодом полураспада T₁_/2 = 33 г.

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

Распространение в природе. Ц. — типичный редкий и рассеянный элемент (см. Рассеянные элементы, Редкие металлы). Среднее содержание Ц. в земной коре (кларк) 3,7․10 -4 % по массе. В ультраосновных горных породах содержится 1․10 -5 % Ц., в основных — 1․10 -4 %. Ц. 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 Ц. — Поллуцит и авогадрит (К, Cs) (BF)₄; наибольшая концентрация Ц. в поллуците (26—32% Cs₂O). Большая часть атомов Ц. изоморфно замещает К и Rb в полевых шпатах и слюдах. Примесь Ц. встречается в Берилле, Карналлите, вулканическом стекле. Слабое обогащение Ц. установлено в некоторых термальных водах. В целом Ц. — слабый водный мигрант. Основное значение в истории Ц. имеют процессы Изоморфизма и сорбции крупных катионов Ц. В геохимическом отношении Ц. близок к Rb и К, отчасти к Ba.

Физические и химические свойства. Ц. — очень мягкий металл; плотность 1,90 г/см 3 (20 °С); t_пл 28,5 °С; t_кип 686 °С. При обычной температуре кристаллизуется в кубической объёмноцентрированной решётке (а = 6,045 Å). Атомный радиус 2,60 Å, ионный радиус Cs + 1,86 Å. Удельная теплоёмкость 0,218 кдж/(кг․К) [0,052 кал/(г․ о С)]; 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. Ц. диамагнитен, удельная магнитная восприимчивость (18 °С) — 0,1․10 -6 . Динамическая вязкость 0,6299 Мн․сек/м 2 (43,4°С), 0,4065 Мн․сек/м 2 (140,5 °С). Поверхностное натяжение (62 °С) 6,75․10 -2 н/м (67,5 дин/см); сжимаемость (20 °С) 7,05 Мн/м 2 (70,5 кгс/см 2 ). Энергия ионизации 3,893 эв; стандартный электродный потенциал — 2,923 в, работа выхода электронов 1,81 эв. Твёрдость по Бринеллю 0,15 Мн/м 2 (0,015 кгс/см 2 ). Конфигурация внешних электронов атома Ц. 6s 1 ; в соединениях имеет степень окисления + 1.

Ц. 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 Ц. реагирует со взрывом, давая соответственно гидроксид CsOH, галогениды, оксиды, сульфиды, CsCI. С водородом взаимодействует при 200—350 °С и давлении 5—10 Мн/м 2 (50—100 кгс/см 2 ), образуя гидрид. Выше 300 °С Ц. разрушает стекло, кварц и др. материалы, а также вызывает коррозию металлов. Ц. при нагревании соединяется с фосфором (Cs₂P₅), кремнием (CsSi), графитом (C₈Cs и C₂₄Cs). При взаимодействии Ц. со щелочными и щёлочноземельными металлами, а также с Hg, Au, Bi и Sb образуются сплавы; с ацетиленом — ацетиленид Cs₂C₂. Большинство простых солей Ц., особенно CsF, CsCI, Cs₂CO₃, Cs₂SO₄, CsH₂PO₄, хорошо растворимы в воде; малорастворимы CsMnO₄, CsClO₄ и Cs₂Cr₂O₇. Ц. не принадлежит к числу комплексообразующих элементов, но он входит в состав многих комплексных соединений в качестве катиона внешней среды.

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

Различные соединения Ц. 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 Ц. 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 Ц., 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 Ц. производят методом ректификации. Перспективно получение Ц. из отходов от переработки Нефелина, некоторых слюд, а также подземных вод при добыче нефти; Ц. извлекают экстракционными и сорбционными методами.

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

Применение. Ц. 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, Ц. — в магнитогидродинамических генераторах (См. Магнитогидродинамический генератор) и в термоэмиссионных преобразователях энергии (См. Термоэмиссионный преобразователь энергии). Изотопы Ц. применяют: 133 Cs в квантовых стандартах частоты, 137 Cs в радиологии. Резонансная частота энергетического перехода между подуровнями основного состояния 133 Cs положена в основу современного определения секунды (См. Секунда).

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

Цезий-137 ( 137 Cs) — бета-гамма-излучающий радиоизотоп Ц.; один из главных компонентов радиоактивного загрязнения (См. Радиоактивное загрязнение) 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 137 Cs наиболее высок у пресноводных водорослей и арктических наземных растений, особенно лишайников. В организме животных 137 Cs накапливается главным образом в мышцах и печени. Наибольший коэффициент накопления его отмечен у северных оленей и северных американских водоплавающих птиц. В организме человека 137 Cs распределён относительно равномерно и не оказывает значительного вредного действия.

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.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Читайте также: