Цезий
Значение слова Цезий по Ефремовой:
Цезий - Химический элемент, мягкий металл серебристого цвета.
Цезий в Энциклопедическом словаре:
Цезий - (лат. Caesium) - Cs, химический элемент I группы периодическойсистемы Менделеева, атомный номер 55, атомная масса 132,9054. Назван отлатинского caesius - голубой (открыт по ярко-синим спектральным линиям).Серебристо-белый металл из группы щелочных; легкоплавкий, мягкий, каквоск; плотность 1,904 г/см3, tпл 28,4 .С. На воздухе воспламеняется, сводой реагирует со взрывом. Основной минерал - поллуцит. Применяют приизготовлении фотокатодов и как геттер; пары цезия - рабочее тело вМГД-генераторах, газовых лазерах.
Значение слова Цезий по словарю Ушакова:
ЦЕЗИЙ
цезия, мн. нет, м. (от латин. caesius - голубой) (хим.). Химический элемент, мягкий металл серебристого цвета.
Значение слова Цезий по словарю Брокгауза и Ефрона:
Цезий (хим. Caesium; Cs = 133 при O =16, среднее из определений Бунзена, Джонсона с Алленом и Годефруа, 1861—1876) — первый при содействии спектрального анализа открытый металл. Он получил это название от caesius — небесно-синий, лазоревый — за цвет двух резких линий своего спектра, который содержит и другие, слабые, линии. Бунзен и Кирхгоф открыли Ц. в маточных растворах Дюркгеймских соляных источников (1860). Это тяжелейший член семейства щелочных металлов, которое, кроме Ц., состоит — в порядке увеличения атомного веса — из Li, Nа, К и Rb (см. Литий, Натрий, Калий и Рубидий). Ц. принадлежит к числу очень редких элементов, подобно Rb, вместе с которым он обыкновенно и встречается в природе; находят их, по крайней мере, всегда почти в ничтожных количествах — обстоятельство, делающее вполне понятным открытие этих металлов именно при содействии изучения спектров в связи с прочими свойствами их. Существует, однако, редкий минерал поллукс — силикат, найденный в граните с о-ва Эльбы, который содержит окиси Ц., Cs 2 O, около 34%. Так как Ц. по своим химическим отношениям трудноотличим от других щелочных металлов, то сначала полагали, что поллукс содержит К 2 О (Платтнер, 1846) — мнение, противоречившее очевидности, ибо сумма процентных количеств всех составных частей минерала оказывалась тогда значительно меньшей 100% — ввиду гораздо большего эквивалентного веса окиси Ц. сравнительно с К 2 О. Только после открытия Ц. удалось дать истинный состав поллукса [Состав поллукса таков (Пизани, 1864):
SiO2 | 44,03% | Fe2O3 | 0,68 |
Cs2O | 34,07% | H2O | 2,40 |
Al2 О 3 | 15,97 | CaO | 0,68 |
Na2O | 3,88 | всего | 101,71% |
что в связи с исследованием Платтнера позволяет
придать такую форму минералу: 10SiO
2∙5(Cs
2O∙Na
2O∙CaO) ∙2(Al
2 О
3∙Fe
2O
3)2Н
2 О).] Растениями
соединения Ц., если присутствуют в почве, не усваиваются в
отличие от К и Rb.
Химические отношения Ц. уже представлены, в
сущности, при рубидии.
Металлический Ц., этот
наиболее электроположительный из щелочных, а
следовательно, и из всех других металлов, был получен в сравнительно значительных количествах (Setteberg, 1882)
путем электролиза расплавленной смеси цианистых Ц. и бария; имеет серебристо-белый цвет; при
нагревании на воздухе
легко загорается: плавится при 26,5° и имеет уд. вес 1,88 (при 15°). H. H.
Бекетов для
получения металла воспользовался (1889) реакцией, описанной для Rb, а именно он приготовил Ц., нагревая при красном калении
гидрат его окиси с металлическим алюминием в никелевой реторте, при чем около половины металла
должно было
получиться в свободном виде и перегнаться в
приемник в
атмосфере развивающегося при реакции водорода.
Почти теоретический выход был достигнут при
восстановлении Ц. из его алюмината металлическим магнием (Бекетов и
Щербачев, 1894), по уравнению: 2CsAlO
2 + Mg = 2Cs + Mg(AlO
2)
2. По Бекетову, уд. вес Ц. оказался
более высоким, чем по Зеттебергу, а именно 2,36.
Окись Ц. Cs
2 O, которая была получена Бекетовым обычным путем, оказалась
способной реагировать с водородом даже при
обыкновенной температуре (1893), а именно превращаясь в
гидрат окиси CsOH при
выделении свободного металла, по уравн.: 2Cs
2O
+ Н
2 = 2CsOH + 2Cs. На
основании легкости течения этой реакции и ввиду того, что
теплота образования из элементов для CsOH рассчитывается почти такая же, как и для КОН, следует
заключить о теплоте образования Cs
2 O, что она значительно ниже
таковой же для К
2 O и, вероятно, для Rb
2 O, как следует
ожидать из
рассмотрения соответствующих отношений для других щелочных металлов. Эта теплота, однако, пока еще не определена. Пока известны
только (Бекетов, 1890) теплота
нейтрализации в слабых водных растворах
соляной кислоты посредством CsOH; она такова же, как и для других щелочей, а именно 13,8 больших калорий на граммовый
частичный вес; теплота
растворения CsOH в избытке воды 15,8 бол. кал. — гораздо большая, чем для КОН, и,
приблизительно, теплота растворения в воде самого металла, именно 50—52 бол. кал., во всяком случае большая, чем для К (48,5) и Rb (49,0).
Наблюдение Кл. Винклера (1890), что
магний не восстановляет Ц. из его карбоната Cs
2CO
3 объясняется, если только самое
наблюдение верно, вероятно, не особой
прочностью Cs
2 O, а прочностью в
отсутствие воды самой соли, которая должна быть образована из ангидрида и основания при очень большом выделении тепла, так как Cs
2 O есть наиболее сильное основание. В чистом виде CsOH
лучше всего получается
аналогично RbOH, с которым эта
щелочь очень сходна, а именно при
действии едкого барита на
раствор сульфата. Соли Ц. изоморфны с соответствующими солями К и Rb; они окрашивают
бесцветное пламя в
несколько более
красноватый цвет, чем соли последнего.
Хлористый Ц. CsCl легкоплавок и
легче, чем КСl, летуч; он
настолько гигроскопичен, что расплывается на воздухе.
Кроме CsCl и солей прочих галоидоводородных кислот, известны
многочисленные двойные соли с другими галоидными металлами, а
также и полигалоидные соединения, которые по большей части
кристаллизоваться способны — CsBr
3, CsBr
5, CsJ
3, CsJ
5, CsCl
4J.
Сульфат Cs
2SO
4, легко
растворимый в воде, не растворяется в спирте.
Гидросульфат CsHSO
4 кристалличен.
Нитрат CsNO
3,
маленькие блестящие призмы, обладает холодящим вкусом обыкновенной
селитры. Карбонат Cs
2CO
3 из очень крепкого, сиропообразного раствора кристаллизуется в виде непрочного гидрата, расплывчатого на воздухе; при нагревании плавится и, потеряв воду, остается в форме песчанистого
порошка, довольно
хорошо растворимого в абсолютном спирте, — свойство, отличающее Cs
2CO
3 от Rb
2CO
3, которым пользуются для
отделения Ц. от Rb (см. Рубидий). Кроме того, малой
растворимостью хлороплатинатов Rb и Ц. (см. Рубидий) также пользуются при анализе: еще
недавно (1903) H. А.
Орлов определил этим путем
содержание обоих металлов в старорусской минеральной воде, осадив Rb
2PtCl
6 — раствором K
2PtCl
6, a Cs
2PtCl
6, раствором Rb
2PtCl
6. Было найдено в этой воде на 1 литр (Царицынский источник): RbCl — 0,00393 и 0,00245 гр., а СsСl — 0,00358 и 0,00222 гр.
С. С. Колотов. Δ.
Определение слова «Цезий» по БСЭ:
Цезий (лат. Caesium)
Cs, химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 55, атомная масса 132, 9054; серебристо-белый металл, относится к щелочным металлам. В природе встречается в виде стабильного изотопа 133Cs. Из искусственно полученных радиоактивных изотопов с массовыми числами от 123 до 142 наиболее устойчив 137Cs с периодом полураспада T1/2 = 33 г.
Историческая справка. Ц. открыт в 1860 Р. В. Бунзеном и Г. Р. Кирхгофом в водах Дюркхеймского минерального источника (Германия) методом спектрального анализа. Назван Ц. (от лат. caesius - небесно-голубой) по двум ярким линиям в синей части спектра. Металлический Ц. впервые выделил шведский химик К. Сеттерберг в 1882 при электролизе расплавленной смеси CsCN и Ba.
Распространение в природе. Ц. - типичный редкий и рассеянный элемент (см. Рассеянные элементы, Редкие металлы). Среднее содержание Ц. в земной коре (кларк) 3,7·10−4% по массе. В ультраосновных горных породах содержится 1·10−5% Ц., в основных - 1·10−4%.
Ц. геохимически тесно связан с гранитной магмой, образуя концентрации в пегматитах вместе с Li, Be, Ta, Nb; в особенности в пегматитах, богатых Na (альбитом) и Li (лепидолитом). Известно 2 крайне редких минерала Ц. - Поллуцит и авогадрит (К, Cs) (BF)4; наибольшая концентрация Ц. в поллуците (26-32% Cs2O). Большая часть атомов Ц. изоморфно замещает К и Rb в полевых шпатах и слюдах. Примесь Ц. встречается в Берилле, Карналлите, вулканическом стекле. Слабое обогащение Ц. установлено в некоторых термальных водах. В целом Ц. - слабый водный мигрант. Основное значение в истории Ц. имеют процессы Изоморфизма и сорбции крупных катионов Ц. В геохимическом отношении Ц. близок к Rb и К, отчасти к Ba.
Физические и химические свойства. Ц. - очень мягкий металл; плотность 1,90 г/смі (20°C); tпл 28,5°C; tкип 686°C. При обычной температуре кристаллизуется в кубической объёмноцентрированной решётке (а = 6,045 Е). Атомный радиус 2,60 Е, ионный радиус Cs+ 1,86 Е. Удельная теплоёмкость 0,218 кдж/(кг·К) [0,052 кал/(г·оС)]; удельная теплота плавления 15,742 кдж/кг (3,766 кал/г); удельная теплота испарения 610,28 кдж/кг (146,0 кал/г); температурный коэффициент линейного расширения (0-26°C) 9,7·10−5; коэффициент теплопроводности (28,5°C) 18,42 вт/(м·К) [0,44 кал/(см·сек·°C)]; удельное электросопротивление (20°C) 0,2 мком·м; температурный коэффициент электросопротивления (0-30°C) 0,005.
Ц. диамагнитен, удельная магнитная восприимчивость (18°C) - 0,1·10−6.
Динамическая вязкость 0,6299 Мн·сек/мІ (43,4°C), 0,4065 Мн·сек/мІ (140,5°C). Поверхностное натяжение (62°C) 6,75·10−2 н/м (67,5 дин/см); сжимаемость (20°C) 7,05 Мн/мІ (70,5 кгс/смІ). Энергия ионизации 3,893 эв; стандартный электродный потенциал - 2,923 в, работа выхода электронов 1,81 эв. Твёрдость по Бринеллю 0,15 Мн/мІ (0,015 кгс/смІ). Конфигурация внешних электронов атома Ц. 6s1; в соединениях имеет степень окисления + 1.
Ц. обладает очень высокой реакционной способностью. На воздухе мгновенно воспламеняется с образованием пероксида Cs2O2 и надпероксида CsO2; при недостатке воздуха получается оксид Cs2O; известен также озонид CsO3. С водой, галогенами, углекислым газом, серой, четырёххлористым углеродом Ц. реагирует со взрывом, давая соответственно гидроксид CsOH, галогениды, оксиды, сульфиды, CsCI. С водородом взаимодействует при 200-350°C и давлении 5-10 Мн/мІ (50-100 кгс/смІ), образуя гидрид. Выше 300°C Ц. разрушает стекло, кварц и др. материалы, а также вызывает коррозию металлов. Ц. при нагревании соединяется с фосфором (Cs2P5), кремнием (CsSi), графитом (C8Cs и C24Cs). При взаимодействии Ц. со щелочными и щёлочноземельными металлами, а также с Hg, Au, Bi и Sb образуются сплавы; с ацетиленом - ацетиленид Cs2C2. Большинство простых солей Ц., особенно CsF, CsCI, Cs2CO3, Cs2SO4, CsH2PO4, хорошо растворимы в воде; малорастворимы CsMnO4, CsClO4 и Cs2Cr2O7. Ц. не принадлежит к числу комплексообразующих элементов, но он входит в состав многих комплексных соединений в качестве катиона внешней среды.
Получение. Ц. получают непосредственно из поллуцита методом вакуумтермического восстановления. В качестве восстановителей используют Ca, Mg, Al и др. металлы.
Различные соединения Ц. также получают путём переработки поллуцита. Сначала руду обогащают (флотацией, ручной рудоразработкой и т.п.), а затем выделенный концентрат разлагают либо кислотами H2SO4, HNO3 и др.), либо спеканием с оксидно-солевыми смесями (например, CaO с CaCI2). Из продуктов разложения поллуцита Ц. осаждают в виде CsAI (SO4)2·12H2O, Cs3[Sb2Cl9] и др. малорастворимых соединений.
Далее осадки переводят в растворимые соли (сульфат, хлорид, иодид и др.). Завершающим этапом технологического цикла является получение особо чистых соединений Ц., для чего применяют методы кристаллизации из растворов Cs [l (l)2], Cs3[Bi2l9], Cs2(TeI6] и сорбцию примесей на окисленных активированных углях. Глубокую очистку металлического Ц. производят методом ректификации. Перспективно получение Ц. из отходов от переработки Нефелина, некоторых слюд, а также подземных вод при добыче нефти; Ц. извлекают экстракционными и сорбционными методами.
Хранят Ц. либо в ампулах из стекла «пирекс» в атмосфере аргона, либо в стальных герметичных сосудах под слоем обезвоженного вазелинового или парафинового масла.
Применение. Ц. идёт для изготовления Фотокатодов (сурьмяно-цезиевых, висмуто-цезиевых, кислородно-серебряно-цезиевых), Электровакуумных фотоэлементов, фотоэлектронных умножителей, электронно-оптических преобразователей (см. Электронные приборы, Фотоэлектронная эмиссия). Перспективно применение
«цезиевой плазмы» в ионных ракетных двигателях, Ц. - в магнитогидродинамических генераторах и в термоэмиссионных преобразователях энергии. Изотопы Ц. применяют: 133Cs в квантовых стандартах частоты, 137Cs в радиологии. Резонансная частота энергетического перехода между подуровнями основного состояния 133Cs положена в основу современного определения секунды.
Б. Д. Стёпин.
Цезий в организме. Ц. - постоянный химический микрокомпонент организма растений и животных. Морские водоросли содержат 0,01-0,1 мкг Ц. в 1 г сухого вещества, наземные растения - 0,05-0,2. Животные получают Ц. с водой и пищей. В организме членистоногих около 0,067-0,503 мкг/г Ц., пресмыкающихся - 0,04, млекопитающих - 0,05. Главное депо Ц. в организме млекопитающих - мышцы, сердце, печень; в крови - до 2,8 мкг/л. Ц. относительно малотоксичен; его биологическая роль в организме растений и животных окончательно не раскрыта.
Цезий-137 (137Cs) - бета-гамма-излучающий радиоизотоп Ц.; один из главных компонентов радиоактивного загрязнения биосферы. Содержится в радиоактивных выпадениях, радиоактивных отходах, сбросах заводов, перерабатывающих отходы атомных электростанций. Интенсивно сорбируется почвой и донными отложениями; в воде находится преимущественно в виде ионов. Содержится в растениях и организме животных и человека. Коэффициент накопления 137Cs наиболее высок у пресноводных водорослей и арктических наземных растений, особенно лишайников. В организме животных 137Cs накапливается главным образом в мышцах и печени. Наибольший коэффициент накопления его отмечен у северных оленей и северных американских водоплавающих птиц. В организме человека 137Cs распределён относительно равномерно и не оказывает значительного вредного действия.
Г. Г. Поликарпов.
Лит.: Плющев В. Е., Степин Б. Д., Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия, М., 1970; их же, Аналитическая химия рубидия и цезия, М., 1975; Коган Б. И., Названова В. А., Солодов Н. А., Рубидий и цезий, М., 1971; Моисеев А. А., Рамзаев П. В., Цезий-137 в биосфере, М., 1975; Mattsson S., Radionuclides in lichen, reindeer and man, Lund, 1972.
Цезиевый
Цезий
Цезские Языки