Cēzijs

Cēzijs
55	; 1; 8; 18; 18; 8; 2
	Cs; 132,90545 g/mol
	[Xe]6s1
	; Cēzijs hermētiskās ampulās un cēzija kristāli
Oksidēšanas pakāpes	+1
Elektronegativitāte	0,79
Blīvums	1879 kg/m3
Kušanas temperatūra	301,59 K (28,44 °C)
Viršanas temperatūra	944 K (671 °C)
Kritiskais punkts	1938 K, 9,4 MPa
Van der Vālsa rādiuss	0,343 nm

Cēzijs ir ķīmiskais elements ar simbolu Cs un atomskaitli 55. Cēzijs ir sārmu metāls, tāpēc dabā brīvā veidā nav sastopams, jo intensīvi reaģē ar gaisa skābekli un ūdeni. Dabā cēzijs ir sastopams dažos minerālos. Savienojumos cēzijs var būt tikai vienvērtīgs. Cēzija hidroksīds CsOH ir ļoti stiprs sārms, un tas šķīdina stiklu. Cēzijs ir viselektropozitīvākais elements (neskaitot franciju, kas ir ārkārtīgi radioaktīvs un tā īpašības grūti izpētāmas) un visizteiktākais sārmu metāls.

Vēsture

Cēzijs ir pirmais ķīmiskais elements, kas tika atklāts izmantojot spektroskopijas metodes. To 1860. gadā paveica vācu zinātnieki Roberts Bunzens un Gustavs Kirhofs. Elementa nosaukums radās tieši no tā unikālajām zilajām līnijām spektrā (latīņu: caesius — ‘debesszils’). Pirmo reizi cēziju tīrā veidā izolēja 1882. gadā. To izdarīja zviedru ķīmiķis Karls Zeterbergs, veicot elektrolīzes procesu ar cēzija cianīda (CsCN) un bārija sakausējumu.

Atrašanās dabā

Zemes garozā cēzija koncentrācija ir aptuveni 7 daļiņas uz 100 000. Tas ir atrodams tādos minerālos kā pollucītā (CsAlSi₂O₆), rodicītā un lepidolītā. Ar cēziju bagātais pollucīts pēc izskata atgādina kvarcu. Tas satur aptuveni 40% cēzija, bet rūpnieciski var iegūt tikai aptuveni 25% tīru cēziju. Ir apzināts, ka pasaulē ir aptuveni 180 tūkstoši tonnas cēzija rūdas, bet tās ir izkaisītas. Lielas pollucīta atradnes atrodas Zimbabvē. Nozīmīgas atradnes atrodas arī Kanādā, Bernika ezera apkārtnē, un Dienvidāfrikā.^[1] Rodicīts un lepidolīts ir reti sastopami minerāli. Vidēji gada laikā iegūst 20 tonnas cēzija.^[1]

Izotopi

Dabā ir sastopams tikai viens stabils cēzija izotops — cēzijs–133,^[2] lai gan laboratorijas apstākļos var iegūt ļoti daudz izotopu; daudz vairāk nekā citiem ķīmiskajiem elementiem. Šie izotopi ir no cēzija–114 līdz cēzijam–145.^[3]

Iegūšana

Lielākās problēmas tīra cēzija iegūšanā sagādā tas, ka cēzijs bieži ir kopā ar rubīdiju vai citiem sārmu metāliem. Tā kā šiem elementiem ir līdzīgas ķīmiskās īpašības, tad to atdalīšana vienam no otra sagādā problēmas. Ik gadu pasaulē iegūst aptuveni 9 tonnas tīra cēzija, bet nepieciešamība pēc tā ir daudz lielāka. Tāpēc tas ir dārgs ķīmiskais elements.

Īpašības

Fizikālās īpašības

Cēzija sprādzienveida reakcija ar ūdeni

Cēzijs ir sudrabains metāls ar zeltainu nokrāsu. Tas ir viens no mīkstākajiem metāliem. Tā kušanas temperatūra ir +28,44 °C, kas ir salīdzinoši ļoti zema un tikai mazliet lielāka par istabas temperatūru. Savukārt viršanas temperatūra ir 671 °C. Tā elektronegativitāte ir 0,79.

Cēzijam ir viszemākā jonizācijas enerģija no visiem zināmajiem ķīmiskajiem elementiem - 3,8939 eV (pat zemāka nekā francijam, kuram tā ir 4,0727 eV).^[4]

Ķīmiskās īpašības

Cēzijs ir ķīmiski visaktīvākais metāls. Reakcijā ar aukstu ūdeni, rodas eksplozija. Cēzijs reaģē ar ledu temperatūrās virs 116 K.

Cēzijs reakcijā ar ūdeni rada cēzija hidroksīdu:

2 Cs + 2 H₂O → 2 CsOH + H₂ + Q

Reakcija ir eksotermiska un izdala pietiekami termisko enerģiju, lai izdalītais ūdeņradis tālāk reaģētu ar gaisā esošo skābekli.

Cēzijs reakcijā ar skābekli

4 Cs + O₂ → 2 Cs₂O

rada cēzija oksīdu, kas tālāk viegli reaģē ar ūdeni, radot cēzija hidroksīdu:

Cs₂O + H₂O → 2 CsOH

Izmantošana

Cēzijs tiek izmantots atompulksteņos. Saskaņā ar Starptautisko mērvienību sistēmu (SI), sekunde tiek definēta kā ierosināta cēzija atoma (izotops Cs-133) 9 192 631 770 elektromagnētiskā starojuma periodu.

Atsauces

Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: cēzijs

↑ ^1,0 ^1,1 «Cesium - Cs» (angliski). Lenntech. Skatīts: 2012-12-10.
↑ «Isotopes of the Element Cesium» (angliski). Jefferson Lab. Skatīts: 2012-12-10.
↑ «Cesium» (angliski). Los Alamos National Laboratory. Skatīts: 2012-12-16.
↑ «Chemical elements listed by ionization energy». Lenntech (angliski). Skatīts: 2021. gada 2. jūlijā.