Taula

Generalitats

Propietats

Isòtops

Reactivitat

Obtenció, Usos i Toxicitat

 

Català

Español

English

Français

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

Usos

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.

Toxicitat

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.