Химический элемент цезий

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 3
1. Общие сведения о цезии 4
1.1 Открытие цезия 4
1.2 Нахождение в природе 5
1.3 Описание 5
2. Свойства цезия и его применение 7
2.1 Методы получения 7
2.2 Физические и химические свойства цезия 7
2.3 Применение 8
2.4 Цезий в живых организмах 10
2.5 Интересные факты о цезии 11
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 13
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 14

1.1 Открытие цезия
Открыт цезий сравнительно недавно, в 1860 г., в минеральных водах известных целебных источников Шварцвальда (Баден-Баден и др.). За короткий исторический срок прошел блистательный путь – от редкого, никому не ведомого химического элемента до стратегического металла. Принадлежит к семье редких щелочных легких металлов. Легко взаимодействует с другими элементами, образуя прочные связи. В настоящее время применяется одновременно в нескольких отраслях: в электронике и автоматике, в радиолокации и кино, в атомных реакторах и на космических кораблях.
Впервые он был обнаружен по двум ярким линиям в синей области спектра, и латинское слово «caesius», от которого произошло его название, означает небесно-голубой. Неоспоримо утверждение о том, что цезий практически последний в ряду щелочных металлов. Правда, еще Менделеев предусмотрительно оставил в своей таблице пустую клетку для «экацезия», который должен был следовать в I группе за цезием. И этот элемент (франций) в 1939 г.
...

1.2 Нахождение в природе
Цезий входит в группу химических элементов с ограниченными запасами вместе с гафнием, танталом, бериллием, рением, металлами платиновой группы, кадмием, теллуром. Общие выявленные мировые ресурсы руд составляют около 180 тыс. тонн (в пересчёте на окись цезия), но они крайне распылены. Сверхвысокие цены — это неотъемлемая черта, сопровождающая цезий и рубидий в прошлом и настоящем. Мировой объём добычи цезия составляет около 9 тонн в год, а потребность свыше 85 тонн в год и она постоянно растёт.
...

1.3 Описание
Блестящая поверхность металлического цезия имеет бледно-золотистый цвет. Это – один из самых легкоплавких металлов: он плавится при 28,5 °C, кипит при 705 °C в обычных условиях и при 330 °C в вакууме. Легкоплавкость цезия сочетается с большой легкостью. Несмотря на довольно большую атомную массу (132,905) элемента, его плотность при 20 °C всего 1,87. Цезий во много раз легче своих соседей по менделеевской таблице. Лантан, например, имеющий почти такую же атомную массу, по плотности превосходит цезий в три с лишним раза. Цезий всего вдвое тяжелее натрия, а их атомные массы относятся, как 6:1. По-видимому, причина этого кроется в своеобразной электронной структуре атомов цезия. Каждый его атом содержит 55 протонов, 78 нейтронов и 55 электронов, но все эти многочисленные электроны расположены относительно рыхло – ионный радиус цезия очень велик – 1,65 Ǻ*.
...

2.1 Методы получения
Промышленности требуется цезий особой чистоты, и в настоящем основным способом получения подобного материала (несмотря на взрывоопасность процесса) является длительное разложение небольших количеств азида цезия в вакууме.
Обычно выделяют два основных способа извлечения цезия в виде соединений из поллуцита:
• Хлоридное вскрытие - минерал обрабатывается подогретой соляной кислотой, а потом при добавлении SbCl3 осаждают Cs3[Sb2Cl9], который затем обрабатывают горячей водой или раствором аммиака.
• Сульфатное вскрытие - минерал обрабатывается подогретой серной кислотой, в результате чего получают алюмо-цезиевые квасцы (CsAl(SO4)2 · 12H2O ).
Наилучшее же решение трудной задачи получения металлического цезия было найдено в 1911 г. французским химиком Акспилем.
...

2.2 Физические и химические свойства цезия
Цезий — мягкий металл, из-за низкой температуры плавления (Tпл=28,6 °C) при комнатной температуре находится в полужидком состоянии. Металлический цезий представляет собой вещество золотисто-белого цвета, по внешнему виду похожее на золото, но светлее. Расплав представляет подвижную жидкость, при этом его цвет становится более серебристым. Жидкий цезий хорошо отражает свет. Пары цезия окрашены в зеленовато-синий цвет.3
Кристаллизуется цезий в объёмно-центрированную кубическую решётку (тип α-железа), пространственная группа I m3m, a = 0,6141 нм, Z = 2. При высоком давлении может переходить в другие полиморфные модификации. Цезий — парамагнетик.
Цезий растворяется в жидком аммиаке (тёмно-синие растворы) и расплавленном CsOH.
...

2.3 Применение
Цезий нашёл применение только в начале XX века, когда были обнаружены его минералы и разработана технология получения в чистом виде. В настоящее время цезий и его соединения используются в электронике, радио-, электро-, рентгенотехнике, химической промышленности, оптике, медицине, ядерной энергетике. В основном применяется стабильный природный цезий-133, и ограниченно — его радиоактивный изотоп цезий-137, выделяемый из суммы осколков деления урана, плутония, тория в реакторах атомных электростанций.
Благодаря крайне низкой работе выхода электрона, цезий используется при производстве высокочувствительных и малоинерционных фотоэлектрических приборов — фотоэлементов, фотоумножителей. В фотоэлементах цезий обычно применяется в виде сплавов с сурьмой, кальцием, барием, алюминием, или серебром, которые вводятся для повышения эффективности устройства, а также для экономии чрезвычайно дорогого цезия.
...

2.4 Цезий в живых организмах
Цезий в живых организмах — постоянный химический микроэлемент организма растений и животных. Морские водоросли, например содержат от 0,01-0,1 мкг цезия в 1 г сухого вещества, наземные растения — 0,05—0,2. Животные получают цезий с водой и пищей. В организме членистоногих около 0,067—0,503 мкг/г цезия, пресмыкающихся — 0,04, млекопитающих — 0,05. Главное депо цезия в организме млекопитающих — мышцы, сердце, печень; в крови — до 2,8 мкг/л цезий относительно малотоксичен; его биологическая роль в организме растений и животных окончательно не раскрыта.4
Цезий-137 — радиоактивный изотоп цезия, испускающий бета излучение и гамма-кванты, и один из главных компонентов радиоактивного загрязнения 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.
...

2.5 Интересные факты о цезии
Золото часто указываются в качестве единственного желтого цвета элемента. Это не совсем верно. Цезий металл серебристо-золото. Это не так, как желтое высокое каратное золото, но имеет теплый цвет
Хотя это и не в жидком состоянии при комнатной температуре, если удерживать флакон, содержащий цезий в руке, ваше тело тепло будет плавить элемент в его жидкую форму, которая напоминает бледное жидкое золото.
Немецкие химики Бунзен и Кирхгоф обнаружили цезий в 1860 году при анализе спектра минеральной воды. Название элемента происходит от латинского слова «Caesius», что означает «небесно - голубой». Это относится к цвету линии в спектре химики увидели, что накренился их о новом элементе.
Хотя официальное название IUPAC для элемента цезий, некоторые страны, в том числе Англии, сохраняют первоначальное латинское написание элемента: цезий. Либо правописание правильно.
...

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проделанной работы выполнены все задачи для достижения поставленной цели: рассмотрено открытие цезия, его нахождение в природе, общее описание, методы получения, физические и химические свойства цезия, его применение, нахождение цезия в живых организмах, а также интересные факты о цезии и другие моменты.
Из вышеизложенного материала необходимо сделать несколько выводов: во-первых, отличить цезий от любого другого элемента легко — это чрезвычайно легкоплавкий металл. Не стоит брать его в руки — он взрывается от соприкосновения со льдом, воздухом, водой, спиртом; во-вторых, цезий — это первый химический элемент, который был открыт с помощью метода оптической спектроскопии.
Стоит заметить, что электронные переходы в атомах цезия используются в исключительно точных «атомных часах» Во всем мире сейчас более 70 таких точнейших часов – эталонов времени: ошибка составляет менее секунды за 100 миллионов лет. По цезиевым часам определена единица времени – секунда.
...