Sesium

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
¹³⁴Cs	sin	65.159 Ms (2.0648j)	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

Portaal

Chemie

Sesium is 'n chemiese element met die simbool Cs en atoomgetal van 55. Dit is 'n sagte, silwergoud alkalimetaal 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

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 alkalimetale (frankium is die seldsaamste alkalimetaal maar het nie stabiele isotope nie.^[2]).

Sesium, gallium, frankium, rubidium en kwik is die enigste suiwer metale wat vloeibaar is 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

Die algemeenste gebruik van sesium vandag is sesiumformaat gebaseerde 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 gebaseer op eienskappe vir sesium. Die SI definieer die sekonde as 9 192 631 770 siklusse van die radio-aktiewe 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 fotoëlektriese selle omdat dit so geredelik elektrone vrystel.
Sesium word 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 katalisator 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 die 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 fraksie van 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 opspoorbaarheid van uitlaatgasse van militêre vliegtuie deur radar te verminder.

Geskiedenis

Sesium is met behulp van spektroskopie in 1860 deur Robert Bunsen en Gustav Kirchoff ontdek 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 spektrumanalise ontdek is.^[7] Die eerste sesiummetaal is in 1882 deur Carl Setterberg uit sesiumchloried met behulp van elektrolise vervaardig.

Verspreiding

Pollusiet, 'n sesium mineraal.

Sesium is 'n alkalimetaal 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-meer 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 sesiummetaal in 1997 was ongeveer VS$30 per gram maar die verbindings daarvan is heelwat goedkoper.

Isotope

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 per ongeluk in die atmosfeer vrygelaat deur die bekende Tsjernobil-kernramp. Die isotoop (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

Alle alkalimetale is hoogs reaktief. Sesium is een van die swaarder en mees reaktiewe alkalimetale 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 alkalimetale 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 nooit in aanraking met sesiumverbindings nie. Alle sesiumverbidings moet as effens giftig hanteer word vanweë hul ooreenkoms met kalium. 'n Groot hoeveelheid kan 'n hoë mate van irritasie en spierspasmas veroorsaak, maar sulke hoeveelhede sal gewoonlik nie 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 kan vervul nie.