ცეზიუმი
55Cs
132.90
6s1

ცეზიუმი[1][2] (ლათ. Caesium < caesius — „ცისფერი“; ქიმიური სიმბოლო — ) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეექვსე პერიოდის, პირველი ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — პირველი ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის, Iა) ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია — 55, ატომური მასა — 132.90, tდნ — 28.5 °C, tდუღ — 671 °C, სიმკვრივე — 1.93 გ/სმ3. ძლიერ რბილი, მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის ლითონი, მიეკუთვნება ტუტე ლითონებს. ბუნებაში გვხვდება სტაბილური იზოტოპის სახით. ხელოვნურად მიღებულია ცეზიუმის რადიოაქტიური იზოტოპები, რომელთა მასიური რიცხვებია 123-142, მათ შორის შედარებით მდგრადია (T1/2=30.17 წ). 1860 წელს ცეზიუმი აღმოჩენილია რ. ბუნზენისა და გ. კირხჰოფის მიერ. 1882 წელს ლითონური ცეზიუმი პირველად გამოყო შვედმა ქიმიკოსმა კ. სეტერბერგმა. ცეზიუმი ტიპური იშვიათი და გაბნეული ელემენტია. დედამიწის ქერქში ცეზიუმის საშუალო შემცველობაა 3.7×10−4 (მასის მიხედვით). ცნობილია ცეზიუმის მინერალები, რომელთაგან მნიშვნელოვანია პოლუციტი და ავოგადრიტი. ნაერთებში ცეზიუმის ჟანგვის ხარისხია +1. ცეზიუმი ძლიერ აქტიური ლითონია, მასზე აქტიური შეიძლება იყოს მხოლოდ ფრანციუმი (). მისი ძლიერ აქტიურობის გამო მას ინახავენ წყალბადის ან არგონის ინერტული აირით ამპულებში. ჰაერზე სწრაფად აალებადია და წარმოქმნის ზეჟანგს და ჭარბზეჟანგს . ჰაერის ნაკლებობისას მიიღება ოქსიდი . ცნობილია აგრეთვე ოზონიდი . წყალს, ჰალოგენებს, გოგირდს ცეზიუმი უერთდება აფეთქებით და წარმოქმნის შესაბამის ნაერთებს. გახურებისას ცეზიუმი ურთიერთქმედებს ფოსფორთან, სილიციუმთან, გრაფიტთან და სხვა. მაღალი ტემპერატურისა და წნევის დროს — წყალბადთან. ცეზიუმს ღებულობენ უშუალოდ მისივე მარილებიდან ვაკუუმთერმული აღდგენით. ცეზიუმს იყენებენ ფოტოკათოდების, ელექტროვაკუუმური ფოტოელემენტებისა და სხვათა დასამზადებლად.

ცეზიუმი, 55Cs
ზოგადი თვისებები
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა ძლიერ რბილი, მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის ლითონი
სტანდ. ატომური
წონა
Ar°(Cs)
132.90545196±0.00000006
132.90±0.01 (დამრგვალებული)
ცეზიუმი პერიოდულ სისტემაში
წყალბადი ჰელიუმი
ლითიუმი ბერილიუმი ბორი ნახშირბადი აზოტი ჟანგბადი ფთორი ნეონი
ნატრიუმი მაგნიუმი ალუმინი სილიციუმი ფოსფორი გოგირდი ქლორი არგონი
კალიუმი კალციუმი სკანდიუმი ტიტანი ვანადიუმი ქრომი მანგანუმი რკინა კობალტი ნიკელი სპილენძი თუთია გალიუმი გერმანიუმი დარიშხანი სელენი ბრომი კრიპტონი
რუბიდიუმი სტრონციუმი იტრიუმი ცირკონიუმი ნიობიუმი მოლიბდენი ტექნეციუმი რუთენიუმი როდიუმი პალადიუმი ვერცხლი კადმიუმი ინდიუმი კალა სტიბიუმი ტელური იოდი ქსენონი
ცეზიუმი ბარიუმი ლანთანი ცერიუმი პრაზეოდიმი ნეოდიმი პრომეთიუმი სამარიუმი ევროპიუმი გადოლინიუმი ტერბიუმი დისპროზიუმი ჰოლმიუმი ერბიუმი თულიუმი იტერბიუმი ლუტეციუმი ჰაფნიუმი ტანტალი ვოლფრამი რენიუმი ოსმიუმი ირიდიუმი პლატინა ოქრო ვერცხლისწყალი თალიუმი ტყვია ბისმუტი პოლონიუმი ასტატი რადონი
ფრანციუმი რადიუმი აქტინიუმი თორიუმი პროტაქტინიუმი ურანი (ელემენტი) ნეპტუნიუმი პლუტონიუმი ამერიციუმი კიურიუმი ბერკელიუმი კალიფორნიუმი აინშტაინიუმი ფერმიუმი მენდელევიუმი ნობელიუმი ლოურენსიუმი რეზერფორდიუმი დუბნიუმი სიბორგიუმი ბორიუმი ჰასიუმი მეიტნერიუმი დარმშტადტიუმი რენტგენიუმი კოპერნიციუმი ნიჰონიუმი ფლეროვიუმი მოსკოვიუმი ლივერმორიუმი ტენესინი ოგანესონი
Rb

Cs

Fr
ქსენონიცეზიუმიბარიუმი
ატომური ნომერი (Z) 55
ჯგუფი 1 ჯგუფი (ტუტე ლითონები)
პერიოდი 6 პერიოდი
ბლოკი s-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია [Xe] 6s1
ელექტრონი გარსზე 2, 8, 18, 18, 8, 1
ელემენტის ატომის სქემა
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში მყარი სხეული
დნობის
ტემპერატურა
28.5 °C ​(301.7 K, ​​83.3 °F)
დუღილის
ტემპერატურა
671 °C ​(944 K, ​1240 °F)
სიმკვრივე (ო.ტ.) 1.93 გ/სმ3
სიმკვრივე (ლ.წ.) 1.843 გ/სმ3
კრიტიკული წერტილი 1938 K, 9.4 მპა
დნობის კუთ. სითბო 2.09 კჯ/მოლი
აორთქ. კუთ. სითბო 63.9 კჯ/მოლი
მოლური თბოტევადობა 32.210 ჯ/(მოლი·K)
ნაჯერი ორთქლის წნევა
P (პა) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T (K)-ზე 418 469 534 623 750 940
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი −1, +1
ელექტროდული პოტენციალი
ელექტრო­უარყოფითობა პოლინგის სკალა: 0.79
იონიზაციის ენერგია
  • 1: 375.7 კჯ/მოლ
  • 2: 2234.3 კჯ/მოლ
  • 3: 3400 კჯ/მოლ
ატომის რადიუსი ემპირიული: 265 პმ
კოვალენტური რადიუსი (rcov) 244±11 პმ
იონური
რადიუსი
(rion)
(+1e)167 პმ
ვან-დერ-ვალსის რადიუსი 343 პმ
მოლური მოცულობა 70.0 სმ3/მოლი

ცეზიუმის სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
ბუნებაში გვხვდება პირველადი ნუკლიდების სახით
მესრის სტრუქტურა კუბური მოცულობაცენტრირებული
მესრის პერიოდი 6.140 Å
თერმული გაფართოება 97 µმ/(მ·K) (25 °C)
ხვედრითი თბოტევადობა 32.21 /(K·მოლ)
თბოგამტარობა 35.9 ვტ/(·K)
კუთრი წინაღობა 205 ნომ·მ (20 °C)
მაგნეტიზმი პარამაგნეტიკი
მაგნიტური ამთვისებლობა −28.0×10−6 სმ3/მოლ
იუნგას მოდული 1.7 გპა
დრეკადობის მოდული 1.6 გპა
მოოსის მეთოდი 0.2
ბრინელის მეთოდი 0.14 მპა
CAS ნომერი 7440-46-2
ისტორია
სახელწოდება მომდინარეობს ლათინური სიტყვა caesius-იდან
აღმომჩენია რობერტ ბუნზენი და გუსტავ კირხჰოფი (1860)
პირველი მიმღებია კარლ სეტერბერგი (1882)
ცეზიუმის მთავარი იზოტოპები
იზო­ტოპი გავრცე­ლება­დობა ნახევ.
დაშლა
(t1/2)
რადიო.
დაშლა
პრო­დუქტი
131Cs სინთ 9.7 დღ-ღ ε 131Xe
133Cs 100% სტაბილური
134Cs სინთ 2.0648 წ ε 134Xe
β 134Ba
135Cs კვალი 2.3×106 წ β 135Ba
137Cs სინთ 30.17 წ β 137Ba

აღმოჩენის ისტორია რედაქტირება

ცეზიუმი პირველი ელემენტია, რომელიც აღმოჩენილ იქნა სპექტრული ანალიზის მეთოდით 1860 წელს გერმანიაში, გუსტავ კირხჰოფისა და რობერტ ბუნზენის მიერ, მინერალების ანალიზის დროს. 1882 წელს კარლ სეტერბერგმა ლითონური ცეზიუმი მიიღო ცეზიუმის ციანიდიდისა (CsCN) და ბარიუმის ნალღობის ელექტროლიზით.

იზოტოპები რედაქტირება

სტანდარტული ატომური მასა რედაქტირება

ცეზიუმის სტანდარტულ ატომურ მასად მიღებულია — 132.90, რომელიც როგორც წესი იანგარიშება ბუნებაში არსებულ ყველა სტაბილურ იზოტოპტთა საშუალო შეწონილი მასით, მათი დედამიწის ქერქსა და ატმოსფეროში გავრცელების პროპორციულად. ბუნებაში არსებობს ცეზიუმის მხოლოდ ერთი სტაბილური იზოტოპი ( ), რომლის ატომური მასაც შეადგენს 132.905451933.

მოპოვება რედაქტირება

 
მინერალი პოლუციტი

ბუნებაში ცეზიუნი გვხვდება ძლიერ განბნეული ელემენტის სახით. დედამიწის ქერქში მისი რაოდენობა არ აღემატება 1,0.10-3 წონით პროცენტს. მცირე რაოდენობით მას პოულობენ კალიუმისა და რადიუმის შემცველ სილაკატებში და ალუმოსილიკატებში.

ელემენტური ცეზიუმის მისაღებად პოლუციტს ამუშავებენ ფტორწყალბადმჟავათი ადუღებენ, ტუტე ლითონები ( ) გადადიან ხსნადი მარილების - ფტორიდის მდგომარეობაში, მიღებულ ნარევს უმატებენ   და ნარევს გამოწვავენ. ნალღობში რჩება  , რომელიც მინარევის სახით შეიცავს   და  . მათი ერთმანეთისაგან დასაცილებლად მასას გახსნიან სპირტში, რომელიც ხსნის მხოლოდ  , აორთქლებენ და მიიღებენ ცეზიუმის კარბონატს, რომელიც შეიძლება გადაყვანილ იქნეს ნებისმიერი მარილის მდგომარეობაში.

ცეზიუმის მისაღებად მის ნაერთებს: ოქსიდს, ჰიდროქსიდს, ქლორიდს, ბრომიდს აღადგენენ ძლიერი აღმდგენელებით ან კიდევ ახდენენ მისი მარილის (ქლორიდის)ნალღობის ელექტროლიზს:

 
 (900 °C)
 

აღდგენას აწარმოებენ ფოლადის მილში.

ლითონური ცეზიუმის ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები რედაქტირება

ის თეთრი ფერის ცენტრირებული კუბური მესერის მქონე ნივთიერებაა, d=1,87გ/სმ³, ტუტე მეტელებიდან ყველაზე რბილი ლითონია, t=28,45 °C.სუსტად პარამაგნიტურია, მასზე სინათლის მოქმედებით გამიოყოფა ელექტრონების ნაკადი. ცნობილია ცეზიუმის შენადნობები ნატრიუმთან, კალიუმთან, რუბიდიუმთან, ანთიმონთან და სხვა ლითონებთან. ცეზიუმი ყველა ელემენტზე ელექტროდადებითი ელემენტია. ის ძალიან ადვილად უერთდება ჟანგბადს, ამიტომაც მას ინახავენ ვაკუუმირებული მინის მილებში. ჰაერში ცეზიუმი აალებით იწვის, ის ადვილად უერთდება ჰალოგენებს, ფოსფორს, გოგირდს და სხვა ელემენტებს. აღსანიშნავია, რომ ცეზიუმის ორთქლი 300° ტემპერატურაზე მინიდან აძევებს ელემენტ სილიციუმს თავისუფალ მდგომარეობაში. ის ენერგიულად შლის წყალს.

ქიმიური ნაერთები რედაქტირება

  • ცეზიუმის ჰიდრიდი ( ) — მიიღება წყალბადის ატმოსფეროში ცეზიუმის 400 °C-მდე გახურებისას, ის მიიღება  -ის ზედაპირზე წყალბადის ნაკადის გატარებით 150°-ზე.
 

CsH - თეთრი ფერის კრისტალური კუბური ფორმის ნივთიერებაა.

  • ცეზიუმის ოქსიდი ( ) — მიიღება მშრალი ჟანგბადის მოქმედებით ლითონურ ცეზიუმთან

  82,1 კკალ/მოლი

  — მეწამური ფერის კრისტალური ნივთიერებაა, 250 °C შავი ფერისაა, ხოლო 180 °C-ზე ყვითელია.

  — გაცხელებით იშლება, მიიღება ლითონური ცეზიუმი და მისი ზეჟანგი:

 
  • ცეზიუმის ზეჟანგი ( ) — მიიღება ცეზიუმის ამიაკხსნარში მშრალი ჟანგბადის გატარებით.

ცეზიუმის მეტზეჟანგი   ან   მიიღება ლითონური ცეზიუმის ჭარბი რაოდებიბით მშრალ ჟანგბადში გაცხელებით.   ყვითელი ფერის კრისტალური ნივთიერებაა, d=3.7 გ/სმ³. tლღ=512 °C. ძლიერი მჟანგავია.

  • ცეზიუმის ჰიდროქსიდი ( ) — მიიღება ცეზიუმის სულფატის ხსნარზე ბარიუმის ჰიდრიქსიდით მოქმედებისას:
 

იღებენ აგრეთვე ცეზიუმის კარბონატის კონცენტრირებული ხსნარის ელექტროლიზით, სადაც კათოდად გამოყენებულია ვერცხლისწყლის ელექტროდი, ხოლო ანოდად პლატინის ელექტროდი, ან კიდევ ცეზიუმის ქლორიდის კონცენტრირებული ხსნარის ელექტროლიზით, სადაც კათოდად გამოყენებულია ვერცხლისწყლის ელექტროდი, ანოდად კი-გრაფიტი.

ცეზიუმის ჰიდროქსიდის წყალხსნარის 400 გრადუსამდე ვაკუუმში აორთქლებით მიიღება უწყლო  , რომელიც თეთრი ფერის ძლიერი ჰიგროსკოპიული ნივთიერებაა. მისი d=3.65გ/სმ³ tლღ=272,3 °C, ქროლდება დაუშლელად. ყველაზე ძლიერი ტუტეა, მჟავეებთან მოქმედებით მიიღება შესატყვისი მარილები.

 
ცეზიუმის ფტორიდი
  • ცეზიუმის ფტორიდი ( ) — მიიღება ცეზიუმის ქლორიდზე ამონიუმის ფტორიდის მოქმედებით, ნეიტრალიზაციის რეაქციით, ელემენტური ცეზიუმის ფტორთან მოქმედებით და სხვა.

  კუბური მესერის მქონე თეთრი ნივთიერებაა, იონთაშორისი მანძილი r=3.1, A, d=3,59გ/სმ³, tლღ=684 °C, tდუღ=1251 °C, კარგად იხსნება წყალში და ცუდად სპირტში.

  • ცეზიუმის ქლორიდი ( ) — ბუნებაში გვხვდება კალიუმისა და რუბიდიუმის მარილებთან ერთად, მიიღება მარილების მიღების მრავალი ხერხით. ის უფრო კუბური მესერით ხასიათდება. რიგი ლითონების ქლორიდებთან წარმოქმნის ძნელად ხსნად ორმაგ და კომპლექსურ მარილებს,  ,  . ამ თვისებების გამო მას იყენებენ ამ ელემენტების მიკროანალიზური მეთოდით განსაზღვრისათვის, გარდა ამისა, ის გამოიყემება ლითონური ცეზიუმის მისაღებად.
  • ცეზიუმის ბრომიდი ( ) — წარმოადგენს ხსნად, კუბური ფორმის კრისტალებს. ცნობილია ცეზიუმის პოლიბრომიდი   და  .
 

ცნობილია ცეზიუმის პოლიოდიდები და შერეული ჰალოგენნაერთები.   და   ჟოლოს ფერის კრისტალებია.

  • ცეზიუმის სულფიდი ( ) — იღებენ ცეზიუმის სულფატის აღდგენით. ის მიიღება აგრეთვე ცეზიუმის ჭარბი რაოდენობით გოგირდთან გაცხელებით:
 87კკალ/მოლი

  თეთრი ფერის კრისტალური ნივთიერებაა, გადაიდნება დაუშლელად, ცნობილია ცეზიუმის პლისულფიდები, როგორიცაა:   და  . პოლისულფიდები შეფერილია ყვითლად, იასამნისა და წითელ ფერებად.

  • ცეზიუმის სულფატი ( ) — მიიღება ნეიტრალიზაციისა და სხვა რეაქციებით: : 

 -კარგად იხსნება წყალში და სპირტში. მისი სიმკვრივე d=4,24გ/სმ³, tლღ=1010 °C,

ცნობილია ცეზიუმის მჟავასულფატი  . ის კრისტალური ნივთიერებაა, d=3,35გ/სმ³ tლღ=150-200 °C.

გამოყენება რედაქტირება

ფოტოელემენტები რედაქტირება

ელექტრონის უკიდურესად დაბალ გამოსვლის მუშაობის გამო, ცეზიუმი გამოიყენება მაღალმგრძნობიარე და დაბალინერციული ფოტოელექტრონული ხელსაწყოების — ფოტოელემენტების წარმოებისათვის. ფოტოელემენტებში ცეზიუმი გამოიყენება შენადნობის სახით: კალციუმთან, ბარიუმთან, ალუმინთან, ან ვერცხლთან. ასეთი ფოტოელემენტები ფართო დიაპაზონის ტალღებზე მუშაობენ: გრძელი ულტრაიისფერიდან, მოკლე ინფრაწითელამდე, ელექტრომაგნიტური გამოსხივებაში.

დამუხტული ნაწილაკების მრიცხველი რედაქტირება

ცეზიუმის იოდიდი მონოკრისტალის სახით, წარმოადგენს მეტად მგრძნობიარე და მნიშვნელოვან ელემენტს გამოსხივების რეგისტრაციის დარგში (ამისათვის ის აქტივირდება თალიუმით). ნაწილაკების დეტექტორები მასზე დაყრდნობით გამოიყენება ატომურ ტექნიკაში, გეოლოგიაში, მედიცინაში, კოსმოსში. მაგალითად მარსის ზედაპირის ელემენტური შემადგენლობის განსაზღვრა მოხდა გამა სპექტომეტრის მიერ   საფუძველზე, რომელიც კოსმოსურ ორბიტალურ აპარატზე «Марс-5»-ზეა დამონტაჟებული.

ოპტიკა რედაქტირება

ცეზიუმის ბრომიდი და იოდიდი გამოიყენება როგორც ოპტიკური საშუალება, სპეციალუს ოპტიკაში — ინფრაწითელ ხელსაწყოებში, სათვალეებში და ღამის ხედვის ბინოკლებში, სამიზნეში, ტექნიკისა და ცოცხალი ძალის აღმოჩენისთვის (კოსმოსიდანაც კი).

სინათლის წყაროები რედაქტირება

ელექტროტექნიკაში ცეზიუმისაგან ამზადებენ ნათურის მილაკებს, სადაც ცირკონიუმისა და კალის ნაერთის სახითაა (მეტაცირკონატები და ცეზიუმის ორთოსტანატი). ასევე მეტალოჰალოდენურ ნათურებში.

კატალიზატორი რედაქტირება

ცეზიუმი ფართოდ გამოიყენება ქიმიაში როგორც კატალიზატორი (ორგანული და არაორგანული სინთეზი). გამოიყენება ამიაკის, გოგირდმჟავას ბუთილის სპირტის, ჭიანჭველმჟავას მისაღებად. დიდი მნიშვნელობა აქვს რუთენიუმ-ცეზიუმ-ნახშირბადიან კატალიზატორს. მთელ რიგ კატალიზატორებში ის რუბიდიუმთან ერთად გამოიყენება.

დენის ქიმიური წყარო რედაქტირება

ცეზიუმის საფუძველზეა შექმნილი მაღალეფექტური მყარი ელექტროლიტი აკუმულატორებისათვის (ცეზიუმის ალუმინატი).

იზოტოპი რედაქტირება

რადიოაქტიული ნუკლიდი ცეზიუმი-137 განიცდის ბეტა-დაშლას (ნახევრად დაშლის პერიოდი 30,17 წ. დაშლის პროდუქტები ბარიუმი-137 და ბარიუმი-137m) გამოიყენება გამა-დეფექტოსკოპიაში, საზომ ტექნიკაში და საკვების სტერილიზაციის დროს, ასევე მედიცინის პრეპარატებისა და წამლების სტერილიზაციის დროსაც. ავქმედებიანი სიმსივნეების მკურნალობისათვის. ცეზიუმ-137 გამოიყენება ნუკლიდი ცეზიუმი-133 გამოიყენება ატომურ საათებში.

მედიცინა რედაქტირება

ცზიუმის საფუძველზე შექმნილია სამკურნალო საშუალებები წყლულების, დიფთერიის, შეზოფრენიის სამკურნალოდ.

ენერგრტიკა და კოსმოსი რედაქტირება

ცეზიუმის პლაზმა წარმოადგენს ემნიშვნელოვანეს და აუცილებელ კომპონენტს МГД-გენერატორებში, მაღალი მ.ქ.კ. 65-70 %. ცეზიუმის იონიზირებული წყვილები საუკეთესო მუშა სხეულებია იონურ ძრავებში — კოსმოსში.

ცეზიუმისა და ბარიუმის შენადნობი საუკეთესოა ყველა ცნობილ მატერიებს შორის.

ელექტროდების წარმოება რედაქტირება

ფართოდ გამოიყენება ვოლფრამთან ერთად მძლავრი ნათურების ელექტროდების და ალუმინის, მაგნიუმის, ტიტანის, უჟანგავი ფოლადის შედუღებებისათის გამოსაყენებელ ელექტროდებში.

  • ცეზიუმი გამოიყენება მეტალურგიაში მაგნიუმის კოროზიისა და სიმტკიცის ასამაღლებლად.
  • ლაზერების წარმოებაში.
  • თერმოელექტრონულ ნაერთებში
  • მიკროელექტრონიკის ოპტიკურ მეტერიებში
  • პიეზოელექტრულ მაერთებში
  • ატომურ-წყალბადურ ენერგეტიკაში
  • მფრინავი საშუალებების დასაცავად

მისი რეაქტივები გამოიყენება რაოდენობრივ მიკროანალიზში, ინდიუმის Cs[JnCl6],ტყვიის Cs2Pb[Cu(NO2)6], ბისმუტის Cs2BiCl5*2H2O და მეტალების რაოდენობრივ განსაზღვრისას.

ლიტერატურა რედაქტირება

  • Коган Б. И., Названова В. А., Солодов Н. А., Рубии и цезии, Москва, 1971

რესურსები ინტერნეტში რედაქტირება

სქოლიო რედაქტირება

  1. დოლიძე ვ., ციციშვილი ვ., „ოთხენოვანი ქიმიური ლექსიკონი“, თბ., 2004, გვ. 245
  2. ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 11, თბ., 1987. — გვ. 189.