Основное ЦезийТекст на темуЗаголовок вкладкки

ЦЕЗИЙ (Caesium; от лат. caesius — голубой), Cs — хим. элемент I группы периодической системы элементов; ат, н. 55, ат. м. 132,9054. Серебристо-белый металл. В соединениях про являет степень окисления +1 Природный Ц. состоит из стабильного изотопа 133Cs. Получены 22 радиоактивных изотопа, из к-рых наибольшее практическое   применение   находи изотоп 137Cs с периодом полураспада 27 лет. Цезий открыли (1860) немецкий химик Р. В. Бунзен и немецкий физик Г. P. Кирхгоф при изучении спектра солей щелочных металлов, полученных из воды Дюркгеймского минерального источника.

Металлический цезий впервые получил (1882) К. Сеттерберг электролизом расплава смеси цианидов цезия и бария. Цезий относится к редким элементам. Содержание его в земной коре 3,7•10-4% в природе из-за большой активности в свободном состоянии не встречается. Ц. обнаружен в составе 78 минералов; наибольшее количество его содержится в цезиевых минералах: поллуците (до 36% Cs20), воробьевите и авогадрите (до 7,5% Cs20). В небольших количествах (от 0,004 до 0,001% и меньше) содержится во мн. горных породах: базальтах, гранитах, диабазах, сиенитах, нефелинах, слюдах, полевых шпатах, известняках, глинистых сланцах и др. Основные источники получения Ц. поллуцит, лепидолит, карналлит, рапа соленых озер, рассолы и грязи морского типа. Кристаллическая решетка Ц. объемноцентрированная   кубическая  спериодом а = 6,05 А (т-ра — 175° С).

Атомный радиус 2,65 А, ионный радиус Cs+ равен 165 А. Плотность1,9039 (т-ра 0°С) и 1,880 г/см3 (т-ра 26,85° С); tпл 28,60° С; tкип 685,85°С; ср. коэфф. линейного расширения (в интервале т-р 0—26° С) 9,7-10—5 град-1; коэфф. теплопроводности (т-ра 28,5° С) 0,04 — 0,065 кал/см -сек-град; теплоемкость ср 7,24 (т-ра 0° С) и 7,69 кал/г-атом•град (т-ра 25° С); удельное электрическое сопротивление 18,30 (т-ра 0° С) и 21,25 мком•см (т-ра 26,85° С). Металлический Ц. пар амагнитен. Цезий — мягкий пластичный металл. Твердость по шкале Мооса 0,2; НВ — = 0,015; модуль норм- упругости 175 кгс/мм2; сжимаемость при комнатной т-ре 7,0-Ю-5 кгс/см2. Металлический цезий отличается самой высокой реакционной способностью среди щелочных элементов. На воздухе мгновенно окисляется с воспламенением, образуя перекись и надперекись.
 
С водородом при т-ре 200-350° С и давлении 50-100 ат. образует гидрид CsH — белое кристаллическое вещество , воспламеняющееся во влажной среде , в среде хлора и фтора . С кислородом , в зависимости от условий , даёт :окись Cs2O — красно-коричневые кристаллы , расплывающиеся на воздухе ;перекись Cs2O2 — гигроскопичные кристаллы желтого цвета ;надперекись CsO2 — желтые кристаллы , при температуре выше 180 ° С изменяют цвет на оранжевый ;озонид CsО3 — мелкокристаллический оранжевый — красный порошок ; гидроокись CsOH -белое кристаллическое вещество, быстро расплывающееся на воздухе. Ц. непосредственно соединяется с галогенами (с воспламенением), образуя галогениди CsF, CsCl, СsВг в Csl — бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде и мн. органических растворителях.
 
В жидком азоте при электрическом разряде между электродами из цезием получают нитрид Cs3N — гигроскопический малоустойчивый порошок серовато-зеленого или синего цвета. Азид CsN3 — желто-белые кристаллы. Известны соединения Ц. с серой, селеном и теллуром — халькогениды. С серой цезий образует сульфид Cs2S — растворимый в воде темно-красный кристаллический порошок. Кроме того, получены ди-, три-и пентасульфиды. Ц. с селеном и теллуром образует кристаллические соединения: белый порошок селенида Cs2Se и светло-желтый порошок теллурида Cs2Te, разлагающиеся на воздухе. С кремнием образует силицид CsSi — кристаллическое вещество желтого цвета, воспламеняющееся на воздухе; при взаимодействии с водой воспламеняется со взрывом. Известны соединения Ц. с фосфором — фосфиды . При замене водорода в неорганической к-те на Ц. получают соответствующие соли : сульфат , нитрат , карбонат и др. 
 
Со многими металлами , включая щелочные , Цезий образует сплавы и интерметаллические соединения , из которых наиболее важны соединения с висмутом , сурьмой , золотом и ртутью . В реакциях с неорганическими соединениями цезий ведёт себя как сильный восстановитель . С двуокисью углерода и четырёххлористым углеродом взаимодействует ствует со взрывом. Металлический Ц, получают в основном, действуя на соли Ц., напр. на галогениды, магнием  или  кальцием  при  высоких
т-рах в вакууме. Для получения Ц. применяют также электрохимический способ, по к-рому при электролизе, напр., CsCl на жидком свинцовом катоде получают свинцовоцезиевый сплав, из к-рого Ц. удаляют вакуумной дистилляцией. Небольшие количества Ц. получают восстановлением его хромата (Cs2Cr04) порошкообразным цирконием при т-ре 650° С или разложением CsN3 при т-ре 390— 395° С в вакууме. 
 
Области применения  металлического  Ц.  многочисленны. Его используют в фотоэлементах; в фотоэлектронных умножителях, предназначенных для сцинтилляционных счетчиков, астронавигационных приборов, спектроскопов, для детекторов излучения в лазерных системах; в электронно-оптических преобразователях, используемых в приборах ночного  видения; в -передающих   электроннолучевых трубках. Цезий применяют в качестве геттера для поглощения остаточных следов воздуха при произ-ве вакуумных радиоламп. Он находит применение в тиратронах тлеющего разряда, в атомных стандартах — наиболее точных эталонах промежутков времени. Погрешность атомных часов с цезиевым источником составляет 1 сек за 4000 лет. Пары цезий используют в оптических квантовых генераторах — газовых лазерах. Добавки Ц. к инертному газу в магнитогидродинамических генераторах позволяют ионизировать газ при температурах примерно в два раза меньших, чем без этих добавок. Ц. используют в термоэмиссионных     преобразователях, предназначенных для непосредственного   превращения   тепла   в электр. энергию; в ионных ракетных двигателях для космических летательных аппаратов. Ц. нашел применение в новой отрасли электроники — плазменной электронике СВЧ, а также в цезиевых лампах, превосходящих по своей интенсивности др. источники света.
 
Характеристика элемента. Открытие цезия, как и рубидия, связано со спектральным анализом. В 1860 г. Р. Бунзен обнаружил две яркие голубые линии в спектре, не принадлежащие ни одному известному к тому времени элементу. Отсюда произошло и название «цезиус (caesius), что значит небесно-голубой . Это последний элемент подгруппы щелочных металлов, который еще встречается в измеримых количествах. Наибольший атомный радиус и наименьшие первые потенциалы ионизации определяют характер и поведение этого элемента. Он обладает ярко выраженной электроположительностью и ярко выраженными металлическими качествами . Стремление отдать внешний 6s-электрон приводит к тому, что все его реакции протекают исключительно бурно. Небольшая разница в энергиях атомных 5d— и 6s-орбиталей обусловливает легкую возбудимость атомов. Электронная эмиссия у цезия наблюдается под действием невидимых инфракрасных лучей (тепловых). Указанная особенность структуры атома определяет хорошую электрическую проводимость тока. Все это делает цезий незаменимым в электронных приборах. В последнее время все больше внимания уделяется цезиевой плазме как топливу будущего и в связи с решением проблемы термоядерного синтеза.
 
Свойства простого вещества и соединений . Цезий при обычных комнатных условиях — полужидкий металл ( tпл = 28,5°С, tкип = 688°С) . Его блестящая поверхность отливает бледно-золотистым цветом. Цезий — металл легкий с пл. 1,9 г/см³, например лантан примерно с той же атомной массой весит в 6 с лишним раз больше.
Причина того, что цезий во много раз легче соседей по периодической системе — в большом размере атомов. Атомный н ионный радиусы металла очень велики: Rат = 2,62 А , Rион =1,б5 А. Цезий — необычайно химически активен. Он настолько жадно реагирует с кислородом, что способен очистить газовую смесь от малейших следов кислорода даже в условиях глубокого вакуума. С водой реагирует при замораживании до —116° С. Большинство реакций с другими веществами происходит со взрывами: с галогенами, серой, фосфором, графитом, кремнием (в последних трех случаях требуется небольшое нагревание). Сложные вещества также реагируют с ним бурно: СО2 , четыреххлористый углерод, кремнезем (при 300°С). В атмосфере водорода образуется гидрид СsН, воспламеняющийся в недостаточно осушенном воздухе. Из всех неорганических и органических кислот он вытесняет водород, образуя соли.
 
Более спокойно протекают реакции цезия с азотом в поле тихого электрического заряда , а с углем при нагревании. С водородом реагирует при 300—350°С или под давлением в 5 —10 10 Па. Поэтому его спокойно можно хранить в сосуде, заполненном водородом.
При нагревании (600° С) с кремнием в атмосфере аргона образуется силицид, а из диоксида цезий, как и рубидий, может вытеснять кремний :
 
2Сs + 2SiO2 = Сs2O4 + 2Si
 
2Rb + 2SiO2 = Rb2O4 + 2Si
 
Из соединений цезия наиболее важные — сплавы с серебром и сурьмой. Кристаллы бромида и иодида цезия прозрачны для инфракрасных лучей, поэтому используются в оптике и электротехнике.
Сульфат СsSO4 — тугоплавкое и термически устойчивое соединение , которое начинает заметно улетучиваться лишь при температуре свыше 1400°С . В тоже время растворимость всех солей цезия высока .
 
Получение и использование . Цезий , как и рубидий , самостоятельных минералов не образует и обычно сопутствует более распространённым элементам I группы . Цезий в природе встречается в виде примеси к минералам Na и K . Наиболее богат цезием поллуцит CsNa[AlSi2O6 nH2O . Находится в природе в очень распылённом состоянии в форме соединений , сопутствующих другим рудам . Например , поллуцит вместе с натрием содержит и рубидий и цезий . Самое трудоёмкое при их получении — обогащение и отделение фракций с рубидием и цезием от калия , натрия , лития . Чистые металлы ( Rb и Cs ) получают из галогенов восстановлением металлическим кальцием при 700—800°С . Получают их по обменной реакции расплавленных хлоридов с металлическим кальцием :
 
2RbCl + Са = СаСl2 + 2Rb
 
Вследствие более низких температур кипения и высокой летучести выделяющийся цезий отгоняется из расплава.
Способность цезия отдавать электроны под действием света используется в фотоэлементах, работающих и инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой частях спектра. Очень распространенные сурьмяно-цезиевые фотоэлементы содержат соединение SbCs3. Светящиеся газосветные лампы, заполненные аргоном или неоном, позволяют создавать разноцветные надписи, благодаря свойству паров этих элементов испускать голубой или красный цвет. Некоторые соединения цезия являются прекрасными катализаторами: оксид цезии — в процессе получения синтола (синтетической нефти), гидроксид — при получении муравьиной кислоты. Металлический цезий ускоряет гидрогенизацию углеводородов. Для медицины представлял интерес изотоп цезия 137Cs. При радиоактивном лечении злокачественных опухолей он имеет преимущества перед используемым сейчас   Со , так как имеет в 4 раза менее жесткое γ-излучение и более длинный период полураспада. Сплавы, в которых щелочные металлы являются поглотителями газов, нужны для удаления следов воздуха из вакуумных приборов. Применить цезии как топливо в ионных двигателях.

В основном с этим также ищут

ЛитийНатрийКалийРубидийЦезийФранций

С этим ищут
Вы читаете, статья на тему цезий