Sesium

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
Spring na: navigasie, soek
55 xenonsesiumbarium
Rb

Cs

Fr
Cs-TableImage.png
Algemeen
Naam, Simbool, Getal sesium, Cs, 55
Chemiese reeks alkalie-metale
Groep, Periode, Blok 1, 6, s
Voorkoms silwerige goud
Atoommassa 132.9054519 (2) g/mol
Elektronkonfigurasie [Xe] 6s1
Elektrone per skil 2, 8, 18, 18, 8, 1
Fisiese Eienskappe
Toestand vastestof
Digtheid (naby k.t.) 1.93 g/cm³
Vloeistof digtheid teen s.p. 1.843 g/cm³
Smeltpunt 301.59 K
(28.44 °C)
Kookpunt 944 K
(671 °C)
Kritieke punt 1938 K, 9.4 MPa
Smeltingswarmte 2.09 kJ/mol
Verdampingswarmte 63.9 kJ/mol
Warmtekapasiteit (25 °C) 32.210 J/(mol·K)
Dampdruk
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
teen T/K 418 469 534 623 750 940
Atoomeienskappe
Kristalstruktuur kubies liggaamgesentreerd
Oksidasietoestande 1
(sterk basiese oksied)
Elektronegatiwiteit 0.79 (Skaal van Pauling)
Ionisasie energieë 1ste: 375.7 kJ/mol
2de: 2234.3 kJ/mol
3rde: 3400 kJ/mol
Atoomradius 260 pm
Atoomradius (ber.) 298 pm
Kovalente radius 225 pm
Diverse
Magnetiese rangskikking geen data
Elektriese resistiwiteit (20 °C) 205 nΩ·m
Termiese geleidingsvermoë (300 K) 35.9 W/(m·K)
Termiese uitsetting (25 °C) 97 µm/(m·K)
Young se modulus 1.7 GPa
Massamodulus 1.6 GPa
Mohs se hardheid 0.2
Brinell hardheid 0.14 MPa
CAS-registernommer 7440-46-2


Vernaamste isotope
Hoofartikel: Isotope van Sesium
iso NV halfleeftyd VM VE (MeV) VP
133Cs 100% Cs is stabiel met 78 neutrone
134Cs sin 65.159 Ms
(2.0648j)
e 1.229 134Xe
ß- 2.059 134Ba
135Cs spoor 73 Ts
(2,300,000y)
ß- 0.269 135Ba
137Cs sin 948.9 Ms
(30.07j)
ß- 1.176 137Ba
Verwysings

Sesium is 'n chemiese element met die simbool Cs en atoomgetal van 55. Dit is 'n sagte, silwergoud alkalie-metaal met 'n smeltpunt van 28 °C wat dit een van slegs vyf metale maak wat 'n vloeistof is by of naby aan kamertemperatuur.[1] Sesium is veral bekend vir die gebruik daarvan in atoomhorlosies.

Kenmerke[wysig]

Hoë suiwerheid sesium metaal.

Die emissiespektrum van sesium het twee helder lyne in die blou gebied van die spektrum saam met verskeie ander lyne in die rooi, geel en groen gebiede. Hierdie metaal is silwerig goud in kleur en is sag en pletbaar. Sesium het die laagste ionisasiepotensiaal van die chemiese elemente. Sesium is die seldsaamste element van die vyf nie radio-aktiewe alkalie-metale (Frankium is die seldsaamste alkalie-metaal maar het nie stabiele isotope nie.[2]).

Sesium, gallium, frankium, rubidium en kwik is die enigste suiwer metale wat vloeibaar is by of naby aan kamertemperatuur (Sommige Natrium-kaliumlegerings is ook vloeibaar by kamertemperatuur). Sesium saam met koue water veroorsaak 'n plofbare reaksie en reageer ook met ys by temperature bo 116 °C.

Sesiumhidroksied is 'n baie sterk basis en sal selfs 'n glasoppervlak ets.

Gebruike[wysig]

Die algemeenste gebruik van sesium vandag is sesiumformaat gebasseerde boorvloeistowwe in die olienywerheid. Die hoë digtheid van die sesiumformaat oplossing (met 'n spesifieke digtheid van so hoog as 2.3) saam met die nie-giftige aard daarvan maak dit baie geskik vir hierdie doeleinde.[3][4]

Sesium word ook in atoomhorlosies gebruik. Sedert 1967 is die SI-eenheid vir tyd, die sekonde gebasseer op eienskappe vir sesium. Die SI definieer die sekonde as 9 192 631 770 siklusse van die radio-aktiwe straling van sesium.

Ander gebruike sluit in:

  • 134Cs is al gebruik in hidrologie in die studie van die uitvloeisels van die kernkragnywerheid. Die isotoop word gebruik omdat dit slegs vervaardig kan word deur kernreaksies.
  • Soos ander elemente van groep 1 het sesium 'n voorliefde vir suurstof en word dit gebruik om klein hoeveelhede suurstof in vakuumbuise te vang.
  • Die metaal word ook gebruik in fotoelektriese selle omdat dit elektrone so geredelik vrystel.
  • Sesium is gebruik as 'n dryfmiddel vir ioonenjins. Daar is egter bevind dat Xenon 'n meer geskikte element vir hierdie toepassing is.
  • Sesium word gebruik as 'n katalis in die hidrogenering van sekere organiese verbindings.
  • Radio-aktiewe isotope van sesium word in geneeskunde gebruik om sekere soorte kankers te behandel.
  • Sesiumfluoried word algemeen gebruik in organiese chemie as 'n basis en as 'n bron van anhidriese fluoried-ioon.
  • Sesiumdamp word in baie magnetometers gebruik.
  • As gevolg van die hoë digtheid van sesiumchloried-oplossings word hulle dikwels in molekulêre biologie gebruik vir ultrasentrifugering wat gebruik maak van die digtheidsgradient, hoofsaaklik vir die skeiding van viruspartikels, subsellulêre organelle en fraksies en nukleoonsure uit biologiese monsters.
  • Sesiumnitraat word gebruik as oksideermiddel en kleurmiddel vir infrarooi pirotegnieke,[5] soos die LUU-19 fakkel.[6].
  • Sesium-137 is 'n uiters algemene radio-isotoop wat gebruik word as 'n gammastraler in nywerheidstoepassings soos:
    • voggehalte-/digtheidsmeters
    • vlakmeters
    • diktemeters
    • toestelle vir die meet van elektrondigtheid.
  • Sesium word ook gebruik as 'n interne standaard in spektrofotometrie.
  • Sesium is gebruik om die sigbaarheid van die uitlaatgasse van militêre vliegtuie vir radar te verminder.

Geskiedenis[wysig]

Sesium is met behulp van spoktroskopie ontdek deur Robert Bunsen en Gustav Kirchoff in 1860 in mineraalwater vanaf Dürkheim in Duitsland. Die residu van 44 000 liter mineraalwater het verskeie gram sesium sout agtergelaat wat hulle kon analiseer. Die identifikasie van die element het berus op die helder blou lyne van sy spektrum wat dit ook die eerste element gemaak het wat met behulp van spektrum-analise ontdek is.[7] Die eerste sesium metaal is in 1882 deur middel van elektrolise vervaardig uit sesiumchloried deur Carl Setterberg.

Verspreiding[wysig]

Pollusiet, 'n sesium mineraal.

Sesium is 'n alkalie-metaal wat voorkom in lepidoliet, pollusiet (gehidreerde silikaat van aluminium en sesium) en ander bronne. Een van die wêreld se beduidendste en rykste bronne van hierdie metaal is te Bernic Lake in Manitoba in die V.S.A. Die neerslae daar word geraam op 300 000 ton pollusieterts met 'n gemiddelde konsentrasie van 20% op 'n massabasis.

Die metaal kan onttrek word deur elektrolise van gesmelte sesiumsianied en verskeie ander metodes. 'n Baie suiwer sesium kan berei word deur die termiese ontbinding van sesiumasied. Die primêre verbindings van sesium is sesiumchloried en sy nitraat. Die prys van sesium-metaal in 1997 was ongeveer $30 per gram (V.S.A) maar die verbindings daarvan is heelwat goedkoper.

Isotope[wysig]

Sesium het ten minste 39 isotope wat meer is as al die ander elemente buiten frankium. Die atoommassas van hierdie isotope wissel van 112 tot 151. Al het hierdie element 'n groot aantal isotope het dit slegs een stabiele isotoop wat natuurlik voorkom naamlik, 133Cs. Die meeste van ander isotope het halfleeftye van 'n paar dae tot 'n fraksie van 'n sekonde. die radiogeniese isotoop Sesium-137 is gebruik in hidrologiese studies op soortgelyke wyse as tritium (3H). 137Cs word geskep deur kernontploffings en in kernkragstasies en is onder andere in die atmosfeer vrygelaat deur die bekende Tsjernobil-ramp. Die isotope (137Cs) is een van die vele produkte van kernsplitsing (kernfissie) en ontstaan direk uit die splitsing van die uraanatoom.

Hoë suiwerheid sesium-133 (onder argon bewaar)

Voorsorgmaatreëls[wysig]

Alle alkalie-metale is hoogs reaktief. Sesium is een van die swaarder en mees reaktiewe alkalie-metale en is uiters plofbaar wanneer dit met water in kontak kom. Die waterstofgas wat deur die reaksie ontstaan word verhit deur die termiese energie wat terselfdertyd vrygestel word en veroorsaak dat die gas ontsteek met 'n gevolglike ontploffing. Anders as ander alkalie-metale is sesium so reaktief dat dit selfs plofbaar kan wees met koue water of ys.

Sesium is hoogs pirofories en ontbrand spontaan in lug om sesiumhidroksied en verskeie ander oksiede te vorm. Sesiumhidroksied is ook 'n uiters sterk basis en kan glas ets.

Die meeste mense kom gewoonlik nie in aanraking met sesiumverbindings nie. Alle sesiumverbidings moet as effens giftig hanteer word vanweë sy ooreenkoms met kalium. 'n Groot hoeveelheid kan 'n hoë mate van irritasie veroorsaak en spierspasmas, maar sulke hoeveelhede sal nie gewoonlik in natuurlike bronne aangetref word nie, dus is sesium nie 'n groot bron van omgewingsbesoedeling nie. Rotte wat sesium in plaas van kalium in hul diëte gevoer word sterf aangesien sesium nie die funksie van kalium vervul nie.

Verwysings[wysig]

Commons-logo.svg
Wikimedia Commons het meer media verwant aan:
Sesium (kategorie)
  1. Saam met rubidium (39 °C), frankium (27 °C), kwik (−39 °C) en gallium (30 °C).
  2. Adloff, Jean-Pierre; George B. Kauffman (09/23 2005). “Francium (Atomic Number 87), the Last Discovered Natural Element”. The Chemical Educator 10 (5). DOI:10.1333/s00897050956a. Besoek op 2006-05-16.
  3. Drilling and Completing Difficult HP/HT Wells With the Aid of Cesium Formate Brines-A Performance Review
  4. Overview: Cesium Formate Fluids
  5. United States Patent 6230628: Infrared illumination compositions and articles containing the same
  6. LUU-19 Flare
  7. G. Kirchhoff, R. Bunsen (1861). “Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen”. Annalen der Physik und Chemie 189 (7): 337–381. DOI:10.1002/andp.18611890702.