Цезий для чего используется

ЦЕЗИЙ — металл со взрывным характером

Цезий — самый активный металл в мире.

Отличить цезий от любого другого элемента легко — это чрезвычайно легкоплавкий металл. Не стоит брать его в руки — он взрывается от соприкосновения со льдом, воздухом, водой, спиртом…

Как открыли элемент

История цезия начинается в XIX веке. Ученые (химики Кирхгоф и Бунзен) исследовали минеральные источники Шварцвальда с помощью спектрального анализа и нашли небесно-голубые линии неизвестного элемента. Элемент получил название по цвету линий на спектрограмме (caesius — голубой).

Свойства

Цезий (Caesium) относится к щелочным металлам.

Химические свойства цезия:

28,44 °C[4]Температура кипения667,6 °C[2]; 688 °C[3]; 669,2 °C[4]Уд. теплота плавления2,09 кДж/мольУд. теплота испарения68,3 кДж/мольМолярная теплоёмкость32,21[4] Дж/(K·моль)Молярный объём70,0 см³/мольКристаллическая решётка простого веществаСтруктура решёткикубическая объёмноцентрированнаяПараметры решётки6,140 ÅТемпература Дебая39,2 KПрочие характеристикиТеплопроводность(300 K) 35,9 Вт/(м·К)Номер CAS7440-46-2

Добыча

Нахождение в природе затруднено ввиду «распыленности» цезиевых руд.

Добыча цезия из руды

Производство металла затруднено сложностью извлечения металла высокой очистки из руд.

Способы получения предполагают ректификацию, очистку от мехпримесей, удаление следов газов (O2, H2, N2), ступенчатая кристаллизация.

Сплавы

В состав сплавов и соединений обычно входят: барий, сурьма, таллий. Эти сплавы получают методом электролиза.

Плюсы и минусы

К достоинствам металла можно отнести его невероятную активность. По чувствительности к свету ему нет равных. Из цезия легче всего получить (энергетически малозатратно) плазму.

Недостатками можно считать сложность работы с металлом и ограниченный запас цезийсодержащих руд.

Использование цезия

Металл используют в двигателях орбитальных спутников, в МГД-генераторах.

Купить соединения металла

Цены на соединения металла:

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

Источник

Где используется цезий?

Цезий нашёл применение только в начале XX века, когда были обнаружены его минералы и разработана технология получения в чистом виде. В настоящее время цезий и его соединения используются в электронике, радио-, электро-, рентгенотехнике, химической промышленности, оптике, медицине, ядерной энергетике. В основном применяется стабильный природный цезий-133, и ограниченно — его радиоактивный изотоп цезий-137, выделяемый из суммы осколков деления урана, плутония, тория в реакторах атомных электростанций.
Фотоэлементы, фотоумножители

Благодаря крайне низкой работе выхода электрона цезий используется при производстве высокочувствительных и малоинерционных фотоэлектрических приборов — фотоэлементов, фотоумножителей. В фотоэлементах цезий обычно применяется в виде сплавов с сурьмой, кальцием, барием, алюминием или серебром, которые вводятся для повышения эффективности устройства, а также для экономии чрезвычайно дорогого цезия. Такие фотоэлементы способны работать в широком диапазоне длин волн: от дальней инфракрасной, до коротковолновой ультрафиолетовой области электромагнитного излучения, что делает цезиевые фотоэлементы эффективнее рубидиевых.
Детекторы ионизирующего излучения

Иодид цезия в виде монокристаллов (обычно активированный небольшой примесью таллия) является одним из наиболее распространённых сцинтилляторов — веществ, конвертирующих энергию ионизирующего излучения в свет. Это связано с высокой эффективностью поглощения гамма-квантов из-за большого атомного номера обоих основных составляющих иодида цезия, а также с высоким световыходом этого сцинтиллятора. Детекторы заряженных частиц и гамма-излучения на его основе применяются в атомной технике, геологии, медицине, космических исследованиях. Так, например, измерения элементного состава поверхности Марса выполнялись с помощью гамма-спектрометра на основе CsI(Tl), установленного на космическом орбитальном аппарате «Марс-5». Недостатком этого сцинтиллятора является некоторая гигроскопичность, из-за которой он может длительно использоваться без герметичной оболочки лишь в достаточно сухом воздухе. Впрочем, его гигроскопичность на порядки ниже, чем у другого распространённого сцинтиллятора — иодида натрия.
Оптика

Иодид и бромид цезия применяются в качестве оптических материалов в специальной оптике — инфракрасные приборы, очки и бинокли ночного видения, прицелы, обнаружение техники и живой силы противника (в том числе из космоса).
Источники света

В электротехнике цезий применяется в изготовлении светящихся трубок, в виде соединений с цирконием или оловом (метацирконаты и ортостаннаты цезия). Наряду с другими металлами цезий используется для наполнения осветительных газоразрядных металлогалогеновых ламп.
Катализаторы

Цезий нашёл большое применение в производственной химии в качестве катализатора (органический и неорганический синтез). Каталитическая активность цезия используется в процессах получения аммиака, серной кислоты, бутилового спирта, в реакциях дегидрогенизации и при получении муравьиной кислоты. Особенно эффективным является применение цезия как промотора при каталитическом получении аммиака, синтезе бутадиена. В ряде катализаторов оказалось эффективным применение цезия совместно с рубидием (оба металла значительно увеличивают каталитическую активность друг друга), в частности, используется рутений-цезий-углеродный катализатор. Цезий промотирует действие серебряного катализатора и повышает его селективность при эпоксидировании этилена.
Химические источники тока

На основе цезия создан и применяется высокоэффективный твёрдый электролит для топливных элементов (в том числе автомобильных), и аккумуляторов чрезвычайно высокой энергоёмкости — цезий-бета-глинозём (алюминат цезия).
Радиационная техника

Гамма-излучение цезия-137 используется в гамма-дефектоскопии, измеритель

Источник

Цезий. Свойства цезия. Применение цезия

Тает в руках, но не снег – загадка из раздела «химия». Отгадка – цезий. Температура плавления этого металла равна 24,5 градусам Цельсия. Вещество, буквально утекающее сквозь пальцы, открыто в 1860-ом году. Цезий стал первым элементом, обнаруженным с помощью спектрального анализа.

Для начала выделили его хлороплатинат. Ради 50 граммов переработали 300 тонн минеральной воды. С названием нового металла мудрить не стали. С латинского «цезий» переводится как «голубой».

Химические и физические свойства цезия

Из металлов элемент самый редкий и рассеянный в земной коре. В природе встречается лишь один изотоп – цезий 133. Он полностью устойчив, то есть не подвержен радиоактивному распаду.

Радиоактивные изотопы металла получены искусственно. 135-ый цезий – долгожитель. Период его полураспада приближается к 3 000 000 лет. Цезий 137 наполовину распадается за 33,5 года. Изотоп признан одним из основных источников загрязнения биосферы.

В нее нуклид попадает из сбросов заводов, атомных станций. Период полураспада цезия позволяет ему проникать в воды, почву, растения, накапливаться в них. Особенно много 137-го изотопа в пресноводных водорослях и лишайниках.

Будучи самым редким из металлов, цезий является еще и самым активным. Элемент щелочной, расположен в главной подгруппе 1-ой группы периодической системы, что уже обязывает вещество легко вступать в химические реакции. Их течение усиливает присутствие воды. Так, на воздухе атом цезия взрывается из-за нахождения ее паров в атмосфере.

Взаимодействия легко запускаются по 2-м причинам. Первая – сильный отрицательный электрохимический потенциал. То есть, атом заряжен отрицательно, стремится притянуть к себе иные частицы.

Вторая причина – площадь поверхности цезия при реакциях с другими веществами. Тая в комнатных условиях, элемент растекается. Получается, что для взаимодействия открыто большее число атомов.

Применение цезия

Цезий, формула которого обеспечивает низкую работу выхода электрона, пригождается при изготовлении фотоэлементов. В приборах на основе 55-го вещества затраты на получение тока минимальны. Чувствительность же к излучению, напротив, максимальна.

Применяют 55-ый металл и в счетчиках заряженных частиц. Для них закупают йодит цезия. Активированный таллием, он регистрирует почти любые излучения. Цезиевые детекторы приобретают для атомных предприятий, геологической разведки, медицинских клиник.

Пользуются приборами и космической отрасли. В частности, «Марс-5» изучил элементарный состав поверхности красной планеты именно благодаря гамма-спектрометру на основе цезия.

Способность улавливать инфракрасные лучи – причина для применения в оптике. В нее добавляют бромид цезия и оксид цезия. Он есть в биноклях и очках ночного видения, оружейных прицелах. Последние, срабатывают даже из космоса.

Обрабатывать 137-ым изотопом можно и медицинские инструменты, лекарства. Нуклид нужен и в самом лечении, если дело касается опухолей. Метод называется радиотерапией. Препараты с цезием дают и при шизофрении, дифтерии, язвенных заболеваниях, некоторых видах шока.

Растет и прочность на разрыв, стойкость к коррозии. Правда, промышленники ищут альтернативу 55-му элементу. Слишком уж он дефицитен, не выгоден в цене.

Добыча цезия

Металл выделяют из поллуцита. Это водный алюмосиликат натрия и цезия. Минералов, содержащих 55-ый элемент единицы. В поллуците процентовка цезия делает добычу экономически обоснованной. Немало металла и в авогардите. Однако, этот камень сам столь же редок, как и цезий.

Промышленники вскрывают поллуцит хлоридами или сульфатами. Цезий из камня выделяют, погружая его в подогретую соляную кислоту. Туда же засыпают хлорид сурьмы. Образуется осадок.

Его промывают горячей водой. Итог операций – хлорид цезия. При работе с сульфатом, поллуцит погружают в серную кислоту. На выходе образуются алюмоцезиевые квасцы.

В лабораториях применяют другие методы получения 55-го элемента. Их 3, все трудоемки. Можно нагреть дихромат и хромат цезия с цирконием. Но, для этого требуется вакуум. Он нужен и для разложения азида цезия. Без вакуума обходятся лишь при нагреве специально подготовленного кальция и хлорида 55-го металла.

Цена цезия

В России добычей и переработкой поллуцита занимается Завод редких металлов в Новосибирске. Продукцию предлагает и Горно-обогатительный комбинат Ловозерска. Последний предлагает цезий в ампулах по 10 и 15 миллиграммов.

Они идут в пачках по 1000 штук. Минимальная цена – 6000 рублей. Севредмет тоже торгует ампулами, но готов осуществлять поставки меньших объемов, — от 250-ти граммов.

Источник

Цезий – полезные свойства и особенности редкого металла

Это вещество – одно из редких на планете. Потребности превышают предложение в разы. Цезий востребован наукой, атомщиками, промышленниками, врачами.

Что представляет собой

Цезий – химический элемент, в таблице Д.Менделеева занимает ячейку №55.

Это весьма мягкое (0,2 по Моосу), вязкое вещество цвета бледного золота. Относится к металлам щелочной группы.

Цезий – самый мягкий элемент периодической таблицы, но самый тяжелый из устойчивых щелочных металлов.

Структура кристаллической решетки металла – куб.

Полное международное обозначение – Cesium, краткое и формула – Cs.

История открытия

Вещество обнаружили немецкие ученые Вильгельм Бунзен и Роберт Кирхгоф, испробовав оптико-спектроскопический метод.

К 1860 году это было новейшее средство исследования:

Цезий – первый в истории химический элемент, открытый методом спектрального анализа.

Через 22 года удалось получить чистый металл. Это заслуга шведского химика Карла Сеттерберга. Он экспериментировал с цианистым цезий-бариевым расплавом.

Нахождение в природе

Типичные для цезия формы нахождения в природе – рассеянность в толще других пород либо в составе минералов. Промышленный интерес представляют минералы поллуцит и лепидолит.

Природный элемент по составу – это единственный стабильный изотоп цезий-133. При работе реакторов атомных станций формируется изотоп цезий-137. В отличие от природного аналога, это сильный и суперопасный загрязнитель окружающей среды.

Это редкий элемент: подтвержденные глобальные резервы цезия – всего 70 тысяч тонн.

Физико-химические характеристики

Металл наделен неординарными физическими и химическими свойствами.

Это самое активное из известных веществ:

Данные характеристики позволяют отличить цезий от других металлов.

Цезий сопоставим с францием. Но франций еще неустойчивее, поэтому пока существует умозрительно.

Месторождения

Крупных месторождений руды единицы:

Цезий редок, годовая глобальная добыча обогащенной руды измеряется 20-22 тоннами, металла – 9 тонн. Потребность – вчетверо больше.

Литр морской воды содержит 0,000005 г цезия. Тонна земной коры – 3,7 г, самые «богатые» минералы – до 15 г.

Химическая активность вещества усложняет добычу.

Технология получения

Металлический цезий получают лабораторно и промышленными методами:

Получение металла чистоты выше 99% (четыре либо пять девяток) – одна из технологически сложнейших проблем металлургии металлов редкого сегмента.

Кристаллы цезия

Где используется

Химические особенности ограничивают применение цезия. При использовании он рассеивается, что исключает повторные циклы. Несмотря на эти недостатки, материал идет нарасхват.

Достоинствами металла обусловлена его востребованность ядерной энергетикой, радиоэлектроникой, электро- и рентгенотехникой, химпромом, медициной.

Цезий как металл либо его соединения содержит разная продукция:

Цезием-137 стерилизуют продукты питания (консервы, мясо), медицинский инструментарий, аптечный ассортимент.

Спектрометром на основе цезия исследовалась структура поверхности Марса.

«Сердце» атомных часов – атом цезия-9193. Эта частота – «цезиевый стандарт» – эталон времени для определения секунды в Сети, инфраструктуре сотовой связи, GPS.

В России продают металл и соединения. Цена цезия чистоты 99,9% – 4,3-4,5 тыс. руб. за грамм.

Значение для человека

Микродозы цезия обнаружены в большинстве организмов. В химических соединениях токсичность металла минимальна.

Жизненные процессы

Солями металла лечат гипотонию. Их свойство стабилизировать давление и работу сосудов открыл светило мировой науки русский врач Сергей Боткин в 1888 году.

Значение цезия как биологического компонента еще выясняется:

Установлено, что вещество:

Суточная потребность человека в цезии не определена.

Попавшее в организм вещество всасывается кровью, усваивается ЖКТ. Выводится естественным путем.

4/5 цезия аккумулируется мышцами, остальное делят скелет, сердце, печень, кровь.

Питание

Цезием насыщенны пресноводная растительность, полярная флора и фауна (лишайники, оленина, мясо гагар, других птиц).

Симптомы дефицита

О нехватке вещества у детей сигнализирует плохой аппетит, задержка физического и умственного развития.

Предупреждение

Угрозу представляет цезий-137, продукт ядерного синтеза. Даже микродозы вызывают лучевую болезнь.

Как примесь металл присутствует в морганите, амазоните, пеццоттаите (цезиевом берилле), лепидолите, других самоцветах. Это нужно учитывать собирателям минералогических коллекций. То есть хранить экспонаты в соответствующих условиях.

Источник

Цезий

Цезий / Caesium (Cs), 55

28,7 °C [1] 28,5°С [2] 28,44°С [3]

667,6 °C [1] 688 °C [2] 669,2 °C [3]

Содержание

История

Цезий был открыт в 1860 году немецкими учёными Р. В. Бунзеном и Г. Р. Кирхгофом в водах Бад-Дюркхаймского минерального источника в Германии методом оптической спектроскопии, тем самым, став первым элементом, открытым при помощи спектрального анализа. В чистом виде цезий впервые был выделен в 1882 году шведским химиком К. Сеттербергом при электролизе расплава смеси цианида цезия (CsCN) и бария.

Нахождение в природе

Цезий входит в группу химических элементов с ограниченными запасами [источник не указан 679 дней] вместе с гафнием, танталом, бериллием, рением, металлами платиновой группы, кадмием, теллуром. Общие выявленные мировые ресурсы руд составляют около 180 тыс. тонн (в пересчёте на окись цезия), но они крайне распылены. Сверхвысокие цены — это неотъемлемая черта, сопровождающая цезий и рубидий в прошлом и настоящем. Мировой объём добычи цезия составляет около 9 тонн в год, а потребность свыше 85 тонн в год и она постоянно растёт. У цезия есть и недостатки, которые обусловливают постоянный поиск его минералов: извлечение этого металла из руд неполное, в процессе эксплуатации материала он рассеивается и потому безвозвратно теряется, запасы цезиевых руд очень ограничены и не могут обеспечить постоянно растущий спрос на металлический цезий (потребности в металле более чем в 8,5 раз превышают его добычу, и положение в металлургии цезия ещё более тревожное, чем, например, в металлургии тантала или рения). Промышленность нуждается именно в очень чистом материале (на уровне 99,9—99,999 %), и это является одной из труднейших задач в металлургии редких элементов. Для получения цезия достаточной степени чистоты требуется многократная ректификация в вакууме, очистка от механических примесей на металлокерамических фильтрах, нагревание с геттерами для удаления следов водорода, азота, кислорода и многократная ступенчатая кристаллизация. Цезий весьма активен и агрессивен по отношению к контейнерным материалам и требует хранения, например, в сосудах из специального стекла в атмосфере аргона или водорода (обычные марки лабораторного стекла цезий разрушает).

Месторождения

По добыче цезиевой руды (поллуцита) лидирует Канада. В месторождении Берник-Лейк (юго-восточная Манитоба) сосредоточено около 70 % мировых запасов цезия. Поллуцит также добывается в Намибии и Зимбабве. В России его мощные месторождения находятся на Кольском полуострове, в Восточном Саяне и Забайкалье. Месторождения поллуцита также имеются в Казахстане, Монголии и Италии (о. Эльба), но они обладают малыми запасами и не имеют важного экономического значения.

Геохимия и минералогия

Среднее содержание цезия в земной коре 3,7 г/т. Наблюдается некоторое увеличение содержание цезия от ультраосновных пород (0,1 г/т) к кислым (5 г/т). Основная его масса в природе находится в рассеянной форме и лишь незначительная часть заключена в собственных минералах. Постоянно повышенные количества цезия наблюдаются в воробьевите (1—4 %), родиците (около 5 %), авогадрите и лепидолите (0,85 %). По кристаллохимическим свойствам цезий наиболее близок к рубидию, калию и таллию. В повышенных количествах цезий находится в калиевых минералах. Цезий, как и рубидий, имеет тенденцию накапливаться на поздних стадиях магматических процессов, и в пегматитах его концентрации достигают наивысших значений. Среднее содержание цезия в гранитных пегматитах около 0,01 %, а в отдельных пегматитовых жилах, содержащих поллуцит, даже достигает 0,4 %, что примерно в 400 раз выше, чем в гранитах. Наиболее высокие концентрации цезия наблюдаются в редкометально замещённых микроклин-альбитовых пегматитах со сподуменом. При пневматолито-гидротермальном процессе повышенные количества цезия связанны с массивами грейзенезированных аляскитов и гранитов с кварц-берилл-вольфрамитовыми жилами, где он присутствует главным образом в мусковитах и полевых шпатах. В зоне гипергенеза (в поверхностных условиях) цезий в небольшом количестве накапливается в глинах, глинистых породах и почвах, содержащих глинистые минералы, иногда в гидроокислах марганца. Максимальное содержание цезия составляет лишь 15 г/т. Роль глинистых минералов сводится к сорбции, цезий вовлекается в межпакетное пространство в качестве поглощённого основания. Активная миграция этого элемента в водах очень ограничена. Основное количество цезия мигрирует «пассивно», в глинистых частичках речных вод. В морской воде концентрация цезия составляет ок. 0,5 мкг/л. [4] Из числа собственно цезиевых минералов наиболее распространены поллуцит (Cs, Na)[AlSi₂O₆]·nH₂O (22 — 36 % Cs₂O), цезиевый берилл (воробьевит) Be₂CsAl₂(Si₆O₁₈) и авогадрит (KCs)BF₄. Последние два минерала содержат до 7,5 % окиси цезия.

Получение

Основными цезиевыми минералами являются поллуцит и очень редкий авогадрит (K,Cs)[BF₄]. Кроме того, в виде примесей цезий входит в ряд алюмосиликатов: лепидолит, флогопит, биотит, амазонит, петалит, берилл, циннвальдит, лейцит, карналлит. В качестве промышленного сырья используются поллуцит и лепидолит.

При промышленном получении цезий в виде соединений извлекается из минерала поллуцита. Это делается хлоридным или сульфатным вскрытием. Первое включает обработку исходного минерала подогретой соляной кислотой, добавление хлорида сурьмы SbCl₃ для осаждения соединения Cs₃[Sb₂Cl₉] и промывку горячей водой или раствором аммиака с образованием хлорида цезия CsCl. При втором — минерал обрабатывается подогретой серной кислотой с образованием алюмоцезиевых квасцов CsAl(SO₄)₂ · 12H₂O.

Все методы являются трудоёмкими. Второй позволяет получить высокочистый металл, однако является взрывоопасным и требует на реализацию несколько суток.

Изотопы

Природный цезий — мононуклидный элемент, состоящий из единственного стабильного нуклида 133 Cs. На сегодняшний день известно 39 искусственных радиоактивных изотопов цезия с массовыми числами от 112 до 151 [6] (бо́льшая часть известных изотопов цезия приводится в таблице нуклидов). Самым долгоживущим искусственным радиоактивным нуклидом цезия является периодом полураспада T _1/2 около 2,3 миллиона лет. Другой относительно долгоживущий изотоп 137 Cs ( T _1/2=30,17 года). Оба эти долгоживущих радионуклида являются продуктами ядерного распада. Цезий-137 является одним из виновников радиоактивного загрязнения биосферы, так как образуется при делении ядер.

Физические свойства

Цезий — мягкий металл, из-за низкой температуры плавления ( T _пл=28,6 °C) при комнатной температуре находится в полужидком состоянии. Металлический цезий представляет собой вещество золотисто-белого цвета, по внешнему виду похожее на золото, но светлее. Расплав представляет подвижную жидкость, при этом его цвет становится более серебристым. Жидкий цезий хорошо отражает свет. Пары цезия окрашены в зеленовато-синий цвет.

Цезий растворяется в жидком аммиаке (тёмно-синие растворы) и расплавленном CsOH.

Химические свойства

Цезий является наиболее химически активным металлом, полученным в макроскопических количествах (так как активность щелочных металлов растёт с порядковым номером, то франций, вероятно, ещё более активен, но в макроскопических количествах не получен, так как все его изотопы имеют малый период полураспада). Является сильнейшим восстановителем. На воздухе цезий мгновенно окисляется с воспламенением, образуя надпероксид CsO₂. При ограниченном доступе кислорода окисляется до оксида Cs₂O. Взаимодействие с водой происходит со взрывом, продуктом взаимодействия являются гидроксид CsOH и водород H₂. Цезий вступает в реакцию со льдом (даже при −120 °C), простыми спиртами, галогеноорганическими соединениями, галогенидами тяжёлых металлов, кислотами, сухим льдом (взаимодействие протекает с сильным взрывом). Реагирует с бензолом. Активность цезия обусловлена не только высоким отрицательным электрохимическим потенциалом, но и невысокой температурой плавления и кипения (быстро развивается очень большая контактная поверхность, что увеличивает скорость реакции). Многие образуемые цезием соли — нитраты, хлориды, бромиды, фториды, иодиды, хроматы, манганаты, азиды, цианиды, карбонаты и т. д. — чрезвычайно легко растворимы в воде и ряде органических растворителей; наименее растворимы перхлораты (что важно для технологии получения и очистки цезия). Несмотря на то, что цезий является весьма активным металлом, он, в отличие от лития, не вступает в реакцию с азотом при обычных условиях и, в отличие от бария, кальция, магния и ряда других металлов, не способен образовать с азотом соединений даже при сильнейшем нагревании.

Гидроксид цезия — сильнейшее основание с высочайшей электропроводностью в водном растворе; так, например, при работе с ним необходимо учитывать, что концентрированный раствор CsOH разрушает стекло даже при обычной температуре, а расплав разрушает железо, кобальт, никель, а также платину, корунд и диоксид циркония, и даже постепенно разрушает серебро и золото (в присутствии кислорода — очень быстро). Единственным устойчивым в расплаве гидроксида цезия металлом является родий и некоторые его сплавы.

Применение

Цезий нашёл применение только в начале XX века, когда были обнаружены его минералы и разработана технология получения в чистом виде. В настоящее время цезий и его соединения используются в электронике, радио-, электро-, рентгенотехнике, химической промышленности, оптике, медицине, ядерной энергетике. В основном применяется стабильный природный цезий-133, и ограниченно — его радиоактивный изотоп цезий-137, выделяемый из суммы осколков деления урана, плутония, тория в реакторах атомных электростанций.

Фотоэлементы, фотоумножители

Благодаря крайне низкой работе выхода электрона, цезий используется при производстве высокочувствительных и малоинерционных фотоэлектрических приборов — фотоэлементов, фотоумножителей. В фотоэлементах цезий обычно применяется в виде сплавов с сурьмой, кальцием, барием, алюминием, или серебром, которые вводятся для повышения эффективности устройства, а также для экономии чрезвычайно дорогого цезия. Такие фотоэлементы способны работать в широком диапазоне длин волн: от дальней инфракрасной, до коротковолновой ультрафиолетовой области электромагнитного излучения, что делает цезиевые фотоэлементы эффективнее рубидиевых.

Детекторы ионизирующего излучения

Иодид цезия в виде монокристаллов (обычно активированный небольшой примесью таллия) является одним из наиболее распространённых сцинтилляторов — веществ, конвертирующих энергию ионизирующего излучения в свет. Это связано с высокой эффективностью поглощения гамма-квантов из-за большого атомного номера обоих основных составляющих иодида цезия, а также с высоким световыходом этого сцинтиллятора. Детекторы заряженных частиц и гамма-излучения на его основе применяются в атомной технике, геологии, медицине, космических исследованиях. Так, например, измерения элементного состава поверхности Марса выполнялись с помощью гамма-спектрометра на основе CsI(Tl), установленного на космическом орбитальном аппарате «Марс-5». Недостатком этого сцинтиллятора является его гигроскопичность, не позволяющая использовать его без герметичной оболочки.

Оптика

Иодид и бромид цезия применяются в качестве оптических материалов в специальной оптике — инфракрасные приборы, очки и бинокли ночного видения, прицелы, обнаружение техники и живой силы противника (в том числе из космоса).

Источники света

В электротехнике цезий применяется в изготовлении светящихся трубок, в виде соединений с цирконием или оловом (метацирконаты и ортостаннаты цезия). Наряду с другими металлами цезий используется для наполнения осветительных газоразрядных металлогалогеновых ламп.

Катализаторы

Цезий нашёл большое применение в производственной химии в качестве катализатора (органический и неорганический синтез). Каталитическая активность цезия используется в процессах получения аммиака, серной кислоты, бутилового спирта, в реакциях дегидрогенизации и при получении муравьиной кислоты. Особенно эффективным является применения цезия как промотора при каталитическом получении аммиака, синтезе бутадиена, и имеет очень большое экономическое значение так как резко увеличивает эффективность синтеза. Очень большое значение приобрел рутений-цезий-углеродный катализатор. В целом применение цезия в катализе имеет не только большую сферу его потребления но и большие перспективы дальнейшего развития. В ряде катализаторов оказалось чрезвычайно эффективным применение цезия совместно с рубидием (оба металла значительно увеличивают каталитическую активность друг друга). Цезий промотирует действие серебряного катализатора и повышает его селективность при эпоксидировании этилена.

Химические источники тока

На основе цезия создан и применяется высокоэффективный твёрдый электролит для топливных элементов (в том числе автомобильных), и аккумуляторов чрезвычайно высокой энергоёмкости — цезий-бета-глинозём (алюминат цезия).

Изотопы

Единственный стабильный нуклид цезий-133 используется в атомных часах.

Медицина

На основе соединений цезия созданы эффективные лекарственные препараты для лечения язвенных заболеваний, дифтерии, шоков, шизофрении.

Применение цезия в энергетике и космосе

Значительной сферой применения металлического цезия являются новейшие и стремительно развивающиеся работы и производство энергетических агрегатов. Цезиевая плазма является важнейшей и неотъемлемой компонентой МГД-генераторов с повышенным КПД до 65—70 %. Ионизированые пары цезия являются лучшим рабочим телом для ионных двигателей в космосе. [источник не указан 1309 дней]

Сплав цезия с барием является лучшим [источник не указан 1309 дней] из известных материалов для выпрямления сверхмощных потоков электроэнергии (превосходя в этом отношении ртутные и полупроводниковые вентили) и в будущем займёт важнейшее положение в большой энергетике и космических электроракетных установках. Одним из его отличительных особенностей является возможность выпрямления и коммутирования чудовищных мощностей в импульсном режиме. Ввиду того, что цезий имеет большую теплоёмкость, теплопроводность и ряд собственных сплавов с очень низкой температурой плавления (цезий 94,5 % и натрий 5,5 %) −30 °C, то используется в качестве теплоносителя в атомных реакторах и высокотемпературных турбоэнергетических установках, а сплав состава натрий 12 %, калий 47 %, цезий 41 % обладает рекордно низкой температурой плавления −78 °C среди сплавов.

В течение последних 25 лет цезий исследуется в мире [источник не указан 303 дня] как материя Ридберга (конденсат возбуждённых состояний цезия КВС), по предварительным оценкам, сделанным экспериментально в Швеции и России, КВС цезия при температуре менее 700 K имеет весьма высокую электропроводность и работу выхода менее 1 эВ и вплоть до 0,2 эВ, что позволяет применить металлический цезий для производства высокоэффективных источников тока, электростанций, утилизации тепла (например тепла продуктов сгорания автомобилей). Конденсат возбуждённых состояний цезия образуется при прокачке его паров сквозь перфорированный (губчатый) материал коллектора, имеющий на своей поверхности тончайший слой углерода или окислов (например, карбид гафния, ниобия или тантала). Для исследования КВС цезия применяется растровое лазерное сканирование, оптическая спектроскопия и съёмка видеокамерой, и уже в ходе первых исследований были обнаружены аномальные явления, проявившие себя в образовании кластеров капельной плазменной фракции, окрашенной в зеленые тона, и резком уменьшении работы выхода коллектора.

Металлургия

Металлический цезий на заре поисков его ассимиляции в промышленности обнаружил свойство резко повышать жаропрочность магния и алюминия, так например добавка 0,3—0,4 % цезия к магнию в 3 раза повышает [источник не указан 1309 дней] его прочность на разрыв и резко улучшает его коррозионную стойкость, но ввиду весьма высокой цены, и наличия других более дешёвых металлов для легирования он не применяется для этой цели.

Высокотемпературная сверхпроводимость

Недавно [когда?] найдено, что продукты внедрения цезия в графит (фуллериды) обладают свойством высокотемпературной сверхпроводимости и интенсивно изучаются.

Производство лазеров

В последние годы цезий изучается как рабочее тело и излучательная среда для создания лазеров, имеющих рекордные значения пиковых мощностей как в непрерывном, так и в импульсном режиме работы. В значительной степени этот интерес и капиталовложения направлены на разработку лазеров для вооружения и в области получения термоядерной энергии. [источник не указан 303 дня]

Производство электродов

Цезий используется [источник не указан 303 дня] в качестве добавки к вольфраму для производства электродов мощных осветительных дуговых ламп и электродов, применяемых для сварки алюминия, магния, титана, церия, нержавеющей стали и целого ряда активных сплавов в среде аргона, гелия и водорода. Применение этой добавки (около 0,1—0,35 %) в значительной степени облегчает зажигание и горение дуги при низком напряжении.

Термоэлектрические материалы

Оптические материалы микроэлектроники

Триборат цезия и триборат цезия-лития, а также фосфат цезия-галлия используются как специальные оптические материалы в новейших областях радиоэлектроники. [источник не указан 303 дня]

Пьезоэлектрические материалы

Атомно-водородная энергетика

Металлический цезий используется [источник не указан 1309 дней] в атомно-водородной энергетике при разложении воды термохимическим способом (цикл «Аэроджет Дженерал»).

Защита воздушных судов

Цезий применяется в производстве специальных ламп [источник не указан 1309 дней] с электронным управлением для создания тепловых помех для ракет противника. Такие цезиевые лампы устанавливаются на современных боевых самолётах и в значительной степени повышают живучесть самолетов в бою.

Прочие области применения цезия

Биологическая роль

Хлорид рубидия и хлорид цезия участвуют в газовом обмене, активируя деятельность окислительных ферментов, соли этих элементов повышают устойчивость организма к гипоксии. [8]

Цезий в живых организмах

Цезий в живых организмах — постоянный химический микроэлемент организма растений и животных. Морские водоросли например содержат от 0,01-0,1 мкг цезия в 1 г сухого вещества, наземные растения — 0,05—0,2. Животные получают цезий с водой и пищей. В организме членистоногих около 0,067—0,503 мкг/г цезия, пресмыкающихся — 0,04, млекопитающих — 0,05. Главное депо цезия в организме млекопитающих — мышцы, сердце, печень; в крови — до 2,8 мкг/л цезий относительно малотоксичен; его биологическая роль в организме растений и животных окончательно не раскрыта.

Интересные факты

Цезий — самый мягкий металл при комнатной температуре. [10] Также, как и галлий, его можно расплавить в руках (однако, естественно, это можно сделать только при условии, что цезий запаян в стеклянную ампулу, иначе происходит его возгорание).

Примечания

Ссылки

Литература

Литий
Li
Атомный номер: 3
Атомная масса: 6.941
Темп. плавления: 453.69 K
Темп. кипения: 1615 K
Плотность: 0.534 г/см³
Электроотрицательность: 0.98

Натрий
Na
Атомный номер: 11
Атомная масса: 22.990
Темп. плавления: 370.87 K
Темп. кипения: 1156 K
Плотность: 0.97 г/см³
Электроотрицательность: 0.96

Калий
K
Атомный номер: 19
Атомная масса: 39.098
Темп. плавления: 336.58 K
Темп. кипения: 1032 K
Плотность: 0.86 г/см³
Электроотрицательность: 0.82

Рубидий
Rb
Атомный номер: 37
Атомная масса: 85.468
Темп. плавления: 312.46 K
Темп. кипения: 961 K
Плотность: 1.53 г/см³
Электроотрицательность: 0.82

Цезий
Cs
Атомный номер: 55
Атомная масса: 132.905
Темп. плавления: 301.59 K
Темп. кипения: 944 K
Плотность: 1.93 г/см³
Электроотрицательность: 0.79

Франций
Fr
Атомный номер: 87
Атомная масса: (223)
Темп. плавления: 295 K
Темп. кипения: 950 K
Плотность: 1,87 г/см³
Электроотрицательность: 0.7

Азид цезия (CsN₃) • Алюминий-цезий сульфат (CsAl(SO₄)₂) • Амид цезия (CsNH₂) • Ацетат цезия (CsCH₃COO) • Аурид цезия (CsAu) • Бензоат цезия (CsC₆H₅COO) • Борогидрид цезия (CsBH₄) • Бромат цезия (CsBrO₄) • Бромид цезия (CsBr) • Бромид-дииодид цезия (CsBrI₂) • Бромид-дихлорид цезия (CsBrCl₂) • Бромид-иодид-хлорид цезия (CsBrClI) • Гексафторогерманат цезия (Cs₂[GeF₆]) • Гексафторокупрат(IV) цезия (Cs₂CuF₆) • Гексафторсиликат цезия (Cs₂SiF₆) • Гексафторхромат(V) цезия (CsCrF₆) • Гептафторксенат цезия (CsXeF₇) • Гидрид цезия (CsH) • Гидроксид цезия (CsOH) • Гидросульфат цезия (CsHSO₄) • Гипофосфит цезия (CsPO₂) • Дибромид-иодид цезия (CsBr₂I) • Дибромидхлорид цезия (CsBr₂Cl) • Дигидроортофосфат цезия (CsH₂PO₄) • Дихромат цезия (Cs₂Cr₂O₇) • Иодат цезия (CsIO₃) • Иодид-дихлорид цезия (CsICl₂) • Иодид цезия (CsI) • Карбонат цезия (Cs₂CO₃) • Лактат цезия (CsCH₃CHOHCOO) • Метаборат цезия (CsBO₂) • Молибдат цезия (CsMoO₄) • Надпероксид цезия (CsO₂) • Нитрат цезия (CsNO₃) • Нитрид цезия (Cs₃N) • Нитрит цезия (CsNO₂) • Озонид цезия (CsO₃) • Оксид цезия (Cs₂O) • Октафторксенат(VI) цезия (Cs₂XeF₈) • Пентаиодид цезия (CsI₅) • Перманганат цезия (CsMnO₄) • Пероксид цезия (Cs₂O₂) • Перхлорат цезия (CsClO₃) • Полисульфиды цезия (Cs₂S_n) • Сульфат цезия (Cs₂SO₄) • Сульфид цезия (Cs₂S) • Тетраборат цезия (Cs₂B₄O₇) • Тетрагидридоборат(III) цезия (Cs[BH₄]) • Тетрагидроалюминат цезия (CsAlH₄) • Тиоцианат цезия (CsSCN) • Трибромид цезия (CsBr₃) • Трииодид цезия (CsI₃) • Формиат цезия (CsCOOH) • Фосфид цезия (Cs₂P₅) • Фторид цезия (CsF) • Хлорат цезия (CsClO₄) • Хлорид цезия (CsCl) • Хромат цезия (Cs₂CrO₄)

Источник