Цезий

Цезият (Cs) е химичен елемент с атомен номер 55 и атомна маса 133 от групата на алкалните метали.

Цезий
Цезий – мек и златист метал Мек и златист метал
Спектрални линии на цезий Спектрални линии
Ксенон ← Цезий → Барий Rb ↑ Cs ↓ Fr H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og Периодична система
Общи данни
Име, символ, Z	Цезий, Cs, 55
Група, период, блок	1, 6, s
Химическа серия	алкален метал
Електронна конфигурация	[Xe] 6s1
e- на енергийно ниво	2, 8, 18, 18, 8, 1
CAS номер	7440-46-2
Свойства на атома
Атомна маса	132,90545196 u
Атомен радиус (изч.)	260 (298) pm
Ковалентен радиус	244±11 pm
Радиус на ван дер Ваалс	343 pm
Степен на окисление	1, −1[1]
Оксид	Cs2O (силно основен)
Електроотрицателност (Скала на Полинг)	0,79
Йонизационна енергия	I: 375,7 kJ/mol II: 2234,3 kJ/mol III: 3400 kJ/mol
Физични свойства
Агрегатно състояние	твърдо вещество
Кристална структура	кубична обемноцентрирана
Плътност	1930 kg/m3
Температура на топене	301,7 K (28,7 °C)
Температура на кипене	944 K (671 °C)
Моларен обем	7,0732×10-5 m3/mol
Критична точка	1938 K; 9,4×106 Pa [2]
Специф. топлина на топене	2,09 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение	63,9 kJ/mol
Налягане на парата P (Pa) 1 10 102 103 104 105 T (K) 418 469 534 623 750 940
Специф. топл. капацитет	242 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост	5×106 S/m
Специф. ел. съпротивление	0,205 Ω.mm2/m
Топлопроводимост	35,9 W/(m·K)
Магнетизъм	парамагнитен[3]
Модул на еластичност	1,7 GPa
Модул на свиваемост	1,6 GPa
Твърдост по Моос	0,2
Твърдост по Бринел	0,14 MPa
История
Наименуван	от латинското caesius – „небесносин“
Откритие	Роберт Бунзен и Густав Кирхоф (1860 г.)
Изолиране	Карл Сетерберг (1882 г.)
Най-дълготрайни изотопи
Изотоп ИР ПП ТР ПР 133Cs 100 % стабилен 134Cs синт. 2,0648 г. ε 134Xe β- 134Ba 135Cs радио 2,3×106 г. β- 135Ba 137Cs синт. 30,17 г.[4] β- 137Ba γ –
Цезий в Общомедия

История

Открит през 1860 г. от Роберт Бунзен и Густав Кирхоф чрез спектрален анализ.

Названието произхожда от латинското име caesius („небесносин“) поради яркосините линии в спектъра му.

Изотопи

Цезият е елемент с 31 изотопа, от ¹¹⁴Cs до ¹⁴⁵Cs. От тях единствено ¹³³Cs е стабилен, останалите са радиоактивни с период на полуразпад от 0,57 секунди (¹¹⁴Cs) до 3×10⁶ години (¹³⁵Cs). Изотопът ¹³⁷Cs е източник на гама-лъчи и се използва в медицината, но същевременно е един от най-опасните елементи при ядрена авария.

Свойства

Физични свойства

Цезият е мек метал със златист цвят, плътност 1879 kg×m^-3 и температура на топене 301 K (29 °C). Това е един от трите метала (заедно с живака и галия), който може да се срещне в течно състояние при температури, близки до стайните.

Химични свойства

Цезият е най-активният елемент от групата на алкалните метали и притежава всички характерни свойства за тази група.

Взаимодействие с кислород

Цезият реагира с кислород и поради голямата му активност се образува цезиев пероксид.

2Cs + O₂ → Cs₂O₂

Взаимодействие с вода

Цезият реагира с водата с взрив, като в резултат се получава цезиева основа и се отделя водород. При тази реакция се отделя също и голямо количество топлина. Получената цезиева основа е изключително силна и може да разяде дори и стъкло.

2Cs + 2H₂O → 2CsOH + H₂

Взаимодействие с халогени

Цезият реагира с всички халогени и образува цезиеви халогениди.

2Cs + F₂ → 2CsF (цезиев флуорид)

2Cs + Cl₂ → 2CsCl (цезиев хлорид)

2Cs + Br₂ → 2CsBr (цезиев бромид)

2Cs + I₂ → 2CsI (цезиев йодид)

Взаимодействие с киселини

Цезият реагира с разтвори на киселини и образува цезиеви соли, като се отделя водород.

2Cs + 2HCl → 2Cs⁺ + 2Cl^- + H₂

Разпространение и употреба

В природата, цезият се среща рядко, главно в някои минерали. Поради изключителната си химическа активност, този метал не се намира в чист вид, а се добива чрез електролиза или чрез редукция от негови съединения с Ca, Al, C.

Най-честата употреба на цезия е в осцилаторите на атомните часовници, които се базират на честотата на електромагнитното лъчение на атомите му. Цезият се използва също и в ядрената индустрия, като забавител в електровакуумните прибори и в медицината. Използва се и при термоустойчиви стъкла.

Източници

1. Dye 1979.
2. Haynes 2011.
3. Lide 2005.
4. NIST .

Използвана литература

• Lide, D. R. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds // CRC Handbook of Chemistry and Physics. 86th. Boca Raton (FL), CRC Press, 2005. ISBN 0-8493-0486-5. (на английски)
• Dye, J. L. Compounds of Alkali Metal Anions // Angewandte Chemie 18 (8). 1979. DOI:10.1002/anie.197905871. p. 587 – 598. (на английски)
• Haynes, William M. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 92nd. Boca Raton, FL, CRC Press, 2011. ISBN 1439855110. p. 4123. (на английски)
• NIST Radionuclide Half-Life Measurements // NIST. (на английски)