Cesium – Web o chemii, elektronice a programování

Cesium, Cs, je nejreaktivnější z alkalických kovů. Je to zlatožlutý, měkký kov. Má nízkou teplotu tání i varu. V parách jsou mimo atomů i dvouatomové molekuly. Prudce reaguje s kyslíkem za vzniku superoxidu cesného CsO₂.

Obsah

Atomové číslo	55	Počet stabilních izotopů	1
Atomová hmotnost	132,905	Elektronová konfigurace	[Xe] 6s¹
Teplota tání [°C]	28,44	Teplota varu [°C]	671
Elektronegativita	0,75	Hustota [g.cm^-3]	1,879

Vlastnosti cesia

Výskyt a historie

Jedná se o poměrně vzácný prvek, v zemské kůře je ho kolem 3 ppm. Vyskytuje se v minerálech: polucitu CsSi₂AlO₆ a lepidolitu Kli₂[AlSi₃O₆](OH,F)₂. Vyrábí se elektrolýzou taveniny CaCl₂ a CsCl.

Objeveno bylo roku 1860 Robertem Bunsenem a Gustavem Kirchhoffem pomocí spektrální analýzy, šlo o první prvek objevený touto technikou. Robert Bunsen, ale nedokázal cesium izolovat, pouze jeho amalgám (slitinu s rtutí). Čisté cesium bylo izolováno až v roce 1882 elektrolýzou kyanidu cesného (CsCN) Carlem Setterbergem.

Izotopy

Cesium má jediný stabilní izotop, ¹³³Cs, v přírodě nacházíme ještě stopová množství radioizotopu ¹³⁵Cs. Dále známe 38 umělých radioizotopů.

¹³⁵Cs

Tento izotop má poločas rozpadu 2,3.10⁶ let, rozpadá se za uvolnění elektronu a vzniku izotopu ¹³⁵Ba:

$$^{135}_{\ \ 55}\textrm{Cs}\ \rightarrow\ ^{135}_{\ \ 56}\textrm{Ba}\ +\ ^{\ \ \ 0}_{-1}\beta$$

Patří mezi štěpné produkty s dlouhým poločasem rozpadu, v malé míře je produkován některými jadernými reaktory.

¹³⁷Cs

Tento izotop vzniká jako štěpný produkt v jaderných reaktorech. Rozpadá se za uvolnění elektronu, poločas rozpadu je 30,08 roků:

$$^{137}_{\ \ 55}\textrm{Cs}\ \rightarrow\ ^{137}_{\ \ 56}\textrm{Ba}\ +\ ^{\ \ \ 0}_{-1}\beta$$

Získává se z vyhořelého paliva procesem PUREX.

Využívá se k měření tloušťky materiálů, kontinuálnímu měření výšky hladiny v nádržích i při geologickém průzkumu.[4]

Chemické vlastnosti

Oxidy

Cesium vytváří poměrně velké množství binárních sloučenin s kyslíkem. Hlavním produktem hoření cesia na vzduchu je superoxid CsO₂. Na rozdíl od ostatních alkalických kovů, má Cs₂O strukturu anti-CdCl₂, jde o žluto-oranžovou, krystalickou látku. Reakcí bezvodého hydroxidu cesného (CsOH) s plynným ozónem vzniká ozonid cesný – CsO₃. Ten se stáním pomalu rozkládá na kyslík a superoxid cesný.

Dále vytváří řadu suboxidů:

Vzorec	Teplota tání [°C]	Barva
Cs₇O	4,3	bronzová
Cs₄O	10,5	červenofialová
Cs_3+xO	166 (rozklad)	tmavě zelená
Cs₁₁O₃	52,5	fialová

Využití cesia

Atomové hodiny

Cesium je základem atomových hodin v NISTu, jejich předpokládaná odchylka je 1 sekunda za milion let. Principem jejich funkce je sledování frekvence emitovaného záření po opakovaném přechodu mezi základním a excitovaným stavem atomu cesia.

Atomové hodiny NIST-7. Zdroj: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Atomic_Clock024.jpg

NMR

Cesium má jeden NMR aktivní, středně citlivý izotop. Je kvadrupolární, ale s nízkým kvadrupólovým momentem, takže poskytuje relativně úzké linie v poměrně velkém rozsahu chemických posunů. Standardem je 0,1 M roztok CsNO₃ v D₂O.

	¹³³Cs
Spin	7/2
Zastoupení v přírodě [%]	100
Citlivost vzhledem k ¹H	0,0484
Citlivost vzhledem k ¹³C	284
Rezonanční frekvence v poli 1 T	5,6234
Rozsah chemických posunů	−30 – 130

Chemické posuny

Cs⁺ organické soli	130 – ( −30)
Cs⁺ (aq)	30 – ( −10)
0,1 M roztok CsNO₃ v D₂O	0

Odkazy

Cesium na české wikipedii
Cesium na anglické wikipedii
Cesium NMR
HÁLA, Jiří. Radioaktivní izotopy. Tišnov: Sursum, 2013. ISBN 978-80-7323-248-1. S. 212-221

Navigace

2 Replies to “Cesium”