السيزيوم 133 - CS133
استغرق الأمر 44.200 لتر من المياه المعدنية من Bad Dürkheim للكشف عن السيزيوم المعدني الثقيل القلوي لأول مرة. في المخلفات الجافة لهذه المياه المعدنية ، اكتشف روبرت فيلهلم بونسن وجوستاف روبرت كيرشوف الخطوط الطيفية المحددة في عام 1861. كان السيزيوم هو العنصر الأول الذي تم تحديده باستخدام الطرق الطيفية الحديثة. يتبع الروبيديوم والإنديوم بعد فترة وجيزة. تلمح أسماء العناصر الثلاثة إلى ألوان أكثر العصابات كثافة في طيف الانبعاث الذري: مركبات السيزيوم تتوهج باللون الأزرق في اللهب. صنعت شركة Kirchhoff و Bunsen سلسلة من مركبات السيزيوم ووصفت المعدن بأنه الأكثر حساسية من جميع العناصر المعروفة. من حيث المبدأ ، نجحوا في التحليل الكهربائي لتدفق الذوبان من الكلوريد ، لكن المعدن بدأ يتشكل في شكل منقسم بدقة ، وتحول الذوبان إلى "smalt blue" - وهو تأثير تم وصفه عدة مرات للسيزيوم الغروي. تم تحقيق أول إنتاج على نطاق الجرام للسيزيوم من قبل كارل سيتربرغ ، الذي قام في عام 1 بإخضاع خليط من سيانيد السيزيوم وسيانيد الباريوم لإذابة التحليل الكهربائي للتدفق في مختبر بونسن. [1881] بولوكيت ، (نا1-XCsx)2Al2Si4O12· H2O ، الذي ينتج منه CsCl ، والذي يتم تقليله مع الكالسيوم في الحرارة. يتم تقطير فلز السيزيوم في فراغ ، وبعد عدة خطوات لتنقية بالتقطير ، يتم ذوبانه تحت غاز واقي في أمبولات زجاجية.
يحتوي معدن السيزيوم على بريق معدني ذهبي ، على الرغم من أن العديد من المصادر لا تزال تكتب حتى اليوم أنها من الفضة في شكلها النقي ، ولم تزود الشوائب المؤكسدة إلا باللون الذهبي. اللون الذهبي يأتي من الآثار النسبية. عندما ينظر إليها تحت ضغط طبيعي ، يظهر بخار السيزيوم أخضرًا طفيفًا ، كما أن كلا التأثيرين معروفان أيضًا من الذهب. مع الأكسجين الجاف ، يتفاعل السيزيوم فوراً ويغطي بطبقة سوداء الحجم إذا لم تكن الإضافة بطيئة ومع التحريك. هذا مرهق للغاية في إعداد عينات نظيفة من مركبات الأكسجين السيزيوم من العناصر ، لأنه يعيق بشكل كبير من رد الفعل الإضافي. إذا كانت هناك آثار للرطوبة في الغاز الواقي ، يغطى المعدن بسرعة بطبقة رقيقة من هيدروكسيده ، ويفقد على الفور لمعانه الذهبي ثم يلمع الفضة. هذا فقدان اللون حساس للغاية وملاحظ. قد يكون السبب وراء اللون ، الذي يتم وصفه بشكل غير صحيح بشكل متكرر.
تعتبر كيمياء السيزيوم بالأكسجين فريدة من نوعها: لا يوجد أي معدن آخر يوفر مثل هذا الوفرة الملونة من المركبات الثنائية ، حيث يكون أكسيد الأكسيد البسيط لكل الأشياء2يا من النادر أن نرى. النواتج الفرعية [3]7يا (البرونزية الملونة) ، خدمات العملاء4يا (البنفسجي الأحمر المعدني) ، Cs11O3 (معدني أزرق بنفسجي) و "Cs3O "(أسود مع لمعان أخضر أزرق) هي خنثى مصنوعة من المعادن وبلورات أيون. أكسيد البرتقال Cs2يتم إنتاج O باستخدام Cs suboxide3يا الحرارية ل Cs + Cs2O يتحلل ويتم تقطير السيزيوم الزائد. بيروكسيد عديم اللون Cs2O2 يمكن الحصول عليها من فرط أوكسيد بواسطة التحلل الحراري المتحكم فيه أو عن طريق رد فعل من العناصر في الأمونيا السائلة. في حالة تفاعل معدن السيزيوم مع زيادة الأكسجين ، يتم في البداية الحصول على خليط أسود غير متجانس من المنتج. الصلب على المدى الطويل في جو الأكسجين يعطي أخيرا أكسيد الكربون الأصفر الكناري CsO2.
هذا يمكن أن يستمر بعد ذلك مع الأوزون إلى الأوزون الأحمر الداكن CsO3 أن تنفذ. أخيرًا وليس آخرًا ، هناك أيضًا ملح مزدوج أسود ، وهو بيروكسيد هايبروكسيد Cs4O6معروف. من حيث كيمياء الأكسدة والاختزال ، يعد السيزيوم أكثر إثارة مما يجب أن تتوقعه بالنسبة للعناصر الأكثر حساسية للكهرباء. إذا كنت تسخين CS2O ، فإنه لا يتناسب مع السيزيوم المعدني و CsO2، هذا هو أكسدة الأكسدة إلى فرط الأكسدة ، حيث يكون العامل المؤكسد Cs+ يتم تخفيض إلى المعادن CS. من الممكن أيضًا تقليل السيزيوم: من خلال cryptands والمذيبات المناسبة ، يمكن تحويل فلز السيزيوم إلى Cs في درجات حرارة منخفضة+الكاتيون المعقدة من قبل cryptand و Cs المذيبات-- أنيون غير متناسب. في غضون ذلك ، سلسلة كاملة من القلويات والإلكترود معروفة. [4]
السيزيوم وتشرنوبيل
فقط النظير المستقر يحدث في الطبيعة 133خدمات العملاء من قبل. ومع ذلك ، منذ كارثة تشيرنوبيل النووية في عام 1986 ، وجدت أجزاء كبيرة من السكان عنصر السيزيوم في شكل منتج الانشطار الإشعاعي 137أصبحت خدمات العملاء معروفة ، والتي جاءت إلى حد كبير في البيئة. يبلغ عمر النصف للنظير 30,17 عامًا ، ولأن السيزيوم سهل الذوبان في الماء ، فإنه يصل إلى السلسلة الغذائية من التربة قبل كل شيء عن طريق الفطريات والنباتات ولا يزال مسؤولًا عن نسبة كبيرة من النشاط الإشعاعي في الخلفية. المعدن النادر غير ذي صلة من الناحية الفسيولوجية. يشبه البوتاسيوم في الجسم ويمكن أن يحل محله. هذا يعني أنه عندما يتم دمجه ، فإنه يشارك في العمليات الفسيولوجية الأساسية ، ولكنه يفرز أيضًا بسرعة كبيرة.
السيزيوم وتطبيقاتها
استخدامات المعدن باهظ الثمن محدودة. في الغالبية العظمى من الحالات (عامل الاختزال ، وسط تبريد ، ...) يمكن استبداله بمعادن قلوية أرخص. تُستخدم كميات أكبر من كلوريد السيزيوم كمواد تشحيم للحفر في إنتاج الزيت ، وبخلاف ذلك يتم استخدام كميات صغيرة كمعدن جامع في الأنابيب المفرغة ، أو كوسيط للطرد المركزي الفائق أو في ذخيرة التمويه. يكفي عدد قليل من الذرات للتطبيق الأكثر شهرة في الساعة الذرية للسيزيوم. 137وجدت Cs وجودًا مناسبًا كعنصر متتبع في الجيوفيزياء والعلاج الإشعاعي ، وتستند بعض البطاريات الحرارية وأنظمة تشعيع الأغذية أيضًا إلى هذا النظير. طاقة الربط للإلكترون 6s في السيزيوم منخفضة للغاية بحيث يكون ضوء الأشعة تحت الحمراء البالغ 910 نانومتر كافيا لإنتاج التأثير الكهروضوئي. [5] وظائف العمل أقل بالنسبة لمركبات الأكسجين الغنية بالمعادن ، وأكسيد السيزيوم. وهذه فريدة من نوعها للسيزيوم. لذلك ، كانت أجهزة الرؤية الليلية الأولى تحتوي على طبقة فضية كاثود للصور ، وهو نحيف جدًا لدرجة أنه يتألق باللون الأزرق. تم المغلفة هذا مع السيزيوم وأكسيد السيزيوم ، مما أدى إلى تشكيل suboxides السيزيوم. تستخدم مضخمات الضوء الحديثة المتبقية مواد أشباه الموصلات ، وقد تم تهجير السيزيوم بالكامل من هذه المنطقة.
السيزيوم - ارتفاع الأسعار والتهريب
يعد ارتفاع سعر السيزيوم عقبة أمام العديد من الكيميائيين لاستخدام هذا العنصر إلى حد كبير في التوليفات. يبلغ سعر السيزيوم حاليًا حوالي 40 يورو للجرام ، تقريبًا على مستوى سعر الذهب ، مع وجود كميات أكبر تظهر أسعارًا أقل بكثير من الكميات الصغيرة. السعر الفعلي يعتمد على حجم الأمبولات أكثر من النقاء. إذا كنت تريد ، يمكنك القيام حتى النظير النقي 133احصل على Cs مقابل 1.000 يورو للجرام ، وهو أمر مثير للاهتمام بشكل خاص عندما تفكر في أن السيزيوم الطبيعي نقي بطبيعته. أسهل طريقة هي شراء السيزيوم بثمن بخس من الجمارك أو الشرطة الجنائية. منذ بعض الوقت ، كان هناك تهريب مستمر للمواد المعدة بشكل ممتاز من أوروبا الشرقية وروسيا. تم إنتاج المادة في السبعينيات والثمانينيات ، ربما فيما يتعلق بالمشاريع السوفيتية على المولدات المغناطيسية الديناميكية (MHD). يتم إطلاق البلازما من خلال هذا بين قطبين موصلين. يتم تطبيق مجال مغناطيسي عمودي على الأقطاب الكهربائية ، والذي يفصل مكانياً الأيونات ذات الشحنة المختلفة. وبالتالي يمكن لفرق الجهد الناتج تحويل الطاقة الحركية مباشرة إلى طاقة كهربائية. تم بناء أول مولد MHD بقدرة 1970 كيلو وات في الولايات المتحدة في عام 1980 ، وتم تشغيل محطة طاقة تجريبية MHD بقدرة 11,5 ميجاوات في الاتحاد السوفيتي في عام 1959 ، وتم التخطيط لمحطة طاقة 25 ميجاوات لعام 1971 في ريازان ، وكان من المقرر استخدام المزيد من محطات الطاقة الكبيرة على الصعيد الوطني الآثار. استخدمت الأنظمة الأولى غازات الاحتراق الساخنة من محطات الطاقة التقليدية كبلازما عاملة ، ولكن يمكن استخدام دائرة البلازما فيما يسمى بمولدات MHD المغلقة. يعتبر السيزيوم مناسبًا بشكل مثالي كوسيط تشغيل: يمكن أن يتأين بسهولة ، وله ضغط بخار مرتفع في درجات حرارة معتدلة ، وبسبب وزنه الذري المرتفع ، فإنه ينقل الكثير من الطاقة الحركية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن معامل الانكسار في السيزيوم الغازي أقل من 1985 ، وهو أمر مفيد لديناميات البلازما. تم التخلي عن المشاريع الكبيرة في سياق انهيار الكتلة الشرقية ، وأصبح السيزيوم المتوفر عاطلاً عن العمل وبدأ أخيرًا طريقه غربًا. إما أنه يتم مصادرة السيزيوم أثناء النقل إلى الحدود الأوروبية الداخلية ، أو يتم تأمينه في "اكتشافات القبو". ليس من المستغرب أنه بعد دراسة موجزة لبيانات المواد ذات الصلة وصحائف بيانات السلامة ، تسعد السلطات المسؤولة عمومًا بالعثور على مشترين أكفاء للعديد من الكيلوجرامات من السيزيوم في كثير من الأحيان. ولذلك ، فإن عددًا من مجموعات البحث الألمانية ممتنة للتهريب المنظم للدعم المستمر والنزيه لعملهم.
أدب
- جي كيرشوف ، ر. بونسن ، آن. فيز. Chem 1861 ، 189 ، 337.
- C. Setterberg ، Liebigs Ann. Chem 1881 ، 221 ، 100.
- أ. سيمون ، ز. أنورج. الجنرال Chem 1973، 395، 301.
- RH Huang، DL Ward، ME Kuchenmeister، JL Dye، J. Am. Chem. Soc. 1987 ، 109 ، 5561.
- ر. شولز ، فيز 1934 ، 92 ، 212.
- "Flame in the tunnel"، Der Spiegel 1988، 38.
- أول ضابط شرطة في مقر شرطة هايلبرون ، التواصل الشخصي.
النص مع تغييرات طفيفة مأخوذة من:
https://faszinatio nchemie.de/wissen-und-ffekten/news/caesium-das-unedle-gold/
مصدر:
شكرا جزيلا للدكتور عالي.
الصور: ISE
