|
|
|
|
|
Símbol: Cs |
Nombre atòmic: 55 |
|
|
Cesi |
Cesio |
Caesium |
Césium |
Grup: 1 |
Període: 6 |
|
|
Família: metalls
alcalins |
Configuració electrònica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s1 |
|||||
|
Generalitats |
|||||
|
Descobridor/s: Robert Wilhelm Bunsen i Gustav Robert Kirchoff |
Nacionalitat: Alemanya |
Any: 1860 |
|||
|
Origen del
nom: de la paraula llatina
“caesius” que vol dir blau cel, pel color característic de
les seves línies espectrals |
Una mica
d’història: Fou descobert
en 1860, juntament amb el rubidi, pels alemanys Robert Wilhelm Bunsen i
Gustav Robert Kirchoff, mitjançant l’anàlisi espectral
dels residus sòlids de l’aigua mineral de Durkheim. La seva identificació es
basava en dues línies blaves brillants en l’espectre. Les sals de cesi foren
aïllades per Bunsen per precipitació des d’aquestes
aigües juntament amb sals d’altres elements del grup 1, els quals
va poder separar i aïllar el clorur i el carbonat, però no va
poder aïllar el metall de cesi; això fou dut a terme per
Setterberg. |
||||
|
Estat natural: No és molt abundant
en l’escorça terrestre. Al igual que el liti i el rubidi, es
troba com a constituent de minerals complexos i no en forma
d’halogenurs relativament purs com en el cas del sodi o el potassi. El
liti, el rubidi i el cesi freqüentment es troben junts en minerals
lepidolítics com els existent a Rodesia. També en minerals com la polucita (un silicat de
cesi i alumini hidratat, 2Cs2O·2Al2O3·9SiO2·H2O)
que es troba a Nord Amèrica, Itàlia, Kazakstan i Suècia,
en la carnalita i també es troba en la rhodizita, un mineral de borat
que conté alumini. Cesi, beril·li i sodi i que es troba als
Urals i a Madagascar. També es troba en algunes menes de potassi. |
Estructura cristal·lina: Sistema cúbic centrat en el cos |
tots els angles rectes a =b = c |
|||
|
Abundància
a l’ésser humà: 1 ppb (parts per bilió) en pes. |
Abundància
a la Terra: ocupa el lloc 46è en la classificació dels
elements més abundants en l’escorça terrestre. |
Abundància
al Sistema Solar: 0,8 ppb (parts per bilió) en pes. |
|||
|
Propietats |
||||||||
|
Físiques |
Massa
atòmica (u) |
Densitat
(kg/m3) |
Duresa
(escala de Mohs) |
Volum
atòmic (cm3/mol) |
||||
|
132,9054 |
1873 |
0,2 |
71,07 |
|||||
|
Tèrmiques |
Estat
d’agregació a 298 K |
Punt de
fusió (K) |
Punt
d’ebullició (K) |
|
||||
|
Sòlid (però fon a una
temperatura una mica superior a aquesta) |
301,56 |
951,6 |
|
|||||
|
Radis |
Radi
atòmic (Å) |
Radi
iònic (Å) |
Radi
covalent (Å) |
|
||||
|
2,67 |
1,67 (Cs+1) |
2,35 |
|
|||||
|
Ionització |
Afinitat
electrònica (KJ/mol) |
1a
energia ionització (KJ/mol) |
2a
energia ionització (KJ/mol) |
3a
energia ionització (KJ/mol) |
Estats
d’oxidació |
|||
|
45,5 |
375,7 |
2421,8 |
|
+1 |
||||
|
Elèctriques |
Conductivitat
elèctrica (mOhm.cm)-1 |
Electròniques |
Electronegativitat
(Pauling) |
Polaritzabilitat
(Å3) |
|
|||
|
48,9 |
0,79 |
59,6 |
|
|||||
|
Termodinàmiques |
Calor
d’atomització (KJ/mol d’àtoms) |
Calor de
fusió (KJ/mol) |
Calor de
vaporització (KJ/mol) |
Calor
específica (J/kg K) |
Conductivitat
tèrmica (J/m s ºC) |
|||
|
79 |
2,1 |
66 |
217,36 |
35,9 |
||||
|
Altres |
Potencial
normal de reducció (v) |
Caràcter
metàl·lic |
Precaucions: Tots els
compostos de cesi s’haurien de veure com tòxics a causa de la
seva similitud química amb el potassi, al qual pot reemplaçar
en el cos humà (les rates alimentades amb cesi en lloc de potassi
moren), per això s’ha d’evitar ingerir compostos de cesi. Quantitats grans provoquen
hiperirritabilitat i espasmes. A causa d’aquesta similitud
amb el potassi els isòtops 134Cs i 137Cs
(presents en la biosfera en quantitats molt petites a causa de fugues de
radiació) són molt tòxics. Si hi ha contacte amb cesi
radioactiu es poden experimentar danys en les cèl·lules. |
|||||
|
-2,92 Cs+/Cs |
metall |
|||||||
|
Característiques: |
|
|||||||
|
És un metall tou, dúctil,
de color groc clar i amb baix punt de fusió. És el més
electropositiu dels elements naturals fins el punt d’emetre electrons
quan es il·luminat, per la qual cosa s’utilitza com a
càtode fotosensible en cel·les fotoelèctriques. És el més reactiu
dels metalls alcalins i en realitat el menys electronegatiu i el més
reactiu de tots els elements. El cesi, el gal·li i el
mercuri són els tres únics metalls que són
líquids a temperatures al voltant de la temperatura ambient. |
||||||||
|
Isòtops |
||||||
|
Isòtop |
Protons |
Neutrons |
Símbol |
Vida mitjana |
Abundància(%) |
Altres |
|
Cesi
– 126 |
55 |
71 |
126Cs |
1,64
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Cesi
– 129 |
55 |
74 |
129Cs |
1,336
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Cesi
– 130 |
55 |
75 |
130Cs |
29,21
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Cesi
– 131 |
55 |
76 |
131Cs |
9,69
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Cesi
– 132 |
55 |
77 |
132Cs |
6,48
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Cesi
– 133 |
55 |
78 |
133Cs |
Estable |
100 |
|
|
Cesi
– 134 |
55 |
79 |
134Cs |
2065
anys |
0,00 |
Radioactiu |
|
Cesi
– 135 |
55 |
80 |
135Cs |
2,3
milions d’anys |
0,00 |
Radioactiu |
|
Cesi
– 136 |
55 |
81 |
136Cs |
13,16
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Cesi
– 137 |
55 |
82 |
137Cs |
30,17
anys |
0,00 |
Radioactiu |
|
Cesi
– 138 |
55 |
83 |
138Cs |
32,2
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Cesi
– 139 |
55 |
84 |
139Cs |
9,3
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Reactivitat |
|
|
Descripció |
S’oxida en l’aire amb
molta facilitat. En aire humit, la calor d’oxidació pot ser
suficient per fondre i prendre el metall, el resultat és principalment
formació de superòxid de cesi de color taronja, CsO2:
Cs (s) + O2 (g) à CsO2 (s) El metall reacciona
ràpidament amb aigua per a formar una solució incolora
d’hidròxid de cesi, CsOH, i gas hidrogen. La solució que
resulta és bàsica a causa de l’hidròxid dissolt.
La reacció és molt exotèrmica i tan ràpida que si
es fa en un vas de vidre, l’envàs s’esmicola: 2Cs (s) + 2H2O à 2CsOH (aq) + H2 (g) També
reacciona amb el gel a temperatures per sobre -116ºC. Reacciona vigorosament amb els
halògens per a formar halurs de cesi: 2Cs
(s) + F2 (g) à 2CsF (s)
2Cs (s) + Cl2 (g) à 2CsCl (s)
2Cs (s) + Br2 (g) à 2CsBr (s)
2Cs (s) + I2 (g) à 2CsI (s) Es dissol ràpidament en
àcid sulfúric diluït per a formar solucions que contenen
el ió Cs(I) juntament amb gas hidrogen:
2Cs (s) + H2SO4 (aq) à 2Cs+ (aq) + SO4-
(aq) + H2 (g) Reacciona amb l’hidrogen a
temperatures altes per a produir un hidrur molt estable. També
reacciona amb l’amoníac i amb el monòxid de carboni. En general, amb compostos
orgànics, el cesi experimenta els mateixos tipus de reaccions que la
resta de metalls alcalins, però és molt més
reactiu.
|
|
Amb aire |
Vigorosa; à Cs2O ; CsO2 Cs (s) + O2 (g) à CsO2 (s) |
|
Amb H2O |
Vigorosa; à H2 ; CsOH
2Cs (s) + 2H2O à 2CsOH (aq) + H2 (g) |
|
Amb HCL 6M |
Vigorosa; à H2 ; CsCl |
|
Amb HNO3 15M |
Vigorosa; à CsNO3 |
|
Amb NaOH 6M |
Vigorosa; à H2 ; CsOH |
|
Obtenció |
El cesi comercial comunament
conté rubidi, per estar present en els minerals, però com que
s’assemblen molt, normalment no se separen. El cesi es prepara separant el
compost de cesi del mineral que es transforma en cianur, realitzant-se
posteriorment l’electròlisi del cianur fos. També pot obtenir-se
escalfant el seu hidròxid o carbonat amb magnesi o alumini; per
descomposició del seu clorur fos amb calci en el buit o per
reacció del sodi metàl·lic amb clorur de cesi fos i
calent: Na + CsCl à Cs + NaCl, aquesta és una reacció
d’equilibri i sota aquestes condicions el cesi és altament
volàtil i es treu del sistema en una forma relativament lliure
d’impureses de sodi, pot ser purificat per destil·lació |
|
S’utilitza com a catalitzador
en la hidrogenació d’uns quants compostos orgànics. El metall es pot utilitzar en
sistemes de propulsió de ions. En làmpades d’IR. S’usa com agent reductor
poderós. En la fabricació de
cel·les fotovoltàiques, cel·les fotoelèctriques,
tubs de buit, instruments espectrogràfics, comptadors de centelleig i
en aparells òptics i de detecció. El Cs-137, produït en la
fissió nuclear, és un subproducte útil de les plantes
d’energia atòmica ja que emet més energia que el radi i
s’usa en la investigació industrial i en la teràpia mèdica
de raig-gamma; està substituint al cobalt-60 en el tractament del
càncer. El Cs-133 s’usa en rellotges
atòmics. Els compostos de cesi s’usen
en la producció de vidre i ceràmica, com absorbents en plantes
de purificació de diòxid de carboni i en microquímica. Les sals de cesi s’han utilitzat
en medicina com agents antishock després de
l’administració de drogues d’arsènic. |
|
|
Tots els compostos de cesi
s’haurien de veure com tòxics a causa de la seva similitud
química amb el potassi, al qual pot reemplaçar en el cos
humà (les rates alimentades amb cesi en lloc de potassi moren), per
això s’ha d’evitar ingerir compostos de cesi. Quantitats grans provoquen
hiperirritabilitat i espasmes. A causa d’aquesta similitud
amb el potassi els isòtops 134Cs i 137Cs
(presents en la biosfera en quantitats molt petites a causa de fugues de
radiació) són molt tòxics. Si hi ha contacte amb cesi radioactiu es poden
experimentar danys en les cèl·lules. |