ЦЕЗИЙ

ЦЕЗИЙ (лат. Caesium), Cs, хим. элемент
I группы периодич. системы Менделеева; ат. н. 55, ат. м. 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 Т'/а = 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.
Металлич. Ц. впервые выделил швед, химик К. Сеттерберг в 1882 при электролизе
расплавленной смеси CsCN и Ва.

Распространение в природе. Ц.- типичный
редкий и рассеянный элемент (см. Рассеянные элементы, Редкие металлы).
Ср.
содержание Ц. в земной коре (кларк) 3,7-10'% 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, Та, Nb; в особенности в пегматитах, богатых
Na (альбитом) и Li (лепидолитом). Известно 2 крайне редких минерала Ц.-поллуцит
и
авогадрит (К, Cs) (BF)(26-32% Csи Rb в полевых шпатах и слюдах. Примесь Ц. встречается в берилле, карналлите,
вул-канич.
стекле. Слабое обогащение Ц. установлено в нек-рых термальных водах. В
целом Ц.- слабый водный мигрант. Осн. значение в истории Ц. имеют процессы
изоморфизма
и
сорбции крупных катионов Ц. В геохим. отношении Ц. близок к Rb и К, отчасти
к Ва.

Физические и химические свойства. Ц.- очень
мягкий металл; плотность 1,90 г/см³ (20 °С); г„л
28,5 °С; tкип 686 °С. При обычной темп-ре кристаллизуется в кубич. объёмноцентри-рованной
решётке (а = 6,045 А). Атомный радиус 2,60 А, ионный радиус Cs⁺
1,86 А. Удельная теплоёмкость 0,218 кдж/(кг-К) [0,052 кал/(г°С)];
удельная теплота плавления 15,742 кдж/кг (3,766 кал/г); удельная
теплота испарения 610,28 кдж/кг (146,0 кал/г); температурный
коэфф. линейного расширения (0-26 °С) 9,7-10-⁵; коэффициент
теплопроводности (28,5°С) 18,42 вт/(м-К) [0,44 кал/(см-сек-°С)];
удельное
электросопротивление (20 °С) 0,2 мком-м; температурный коэффициент
электросопротивления (0-30°С) 0,005. Ц. диамагнитен, удельная магнитная
восприимчивость (18 °С)-0,1-10^-6. Динамич. вязкость 0,6299 Мн-сек/м²(43,4
°С), 0,4065 Мн-сек/м²(140,5 °С). Поверхностное натяжение
(62 °С)6,75-10-²к/л (67,5 дин/см); сжимаемость (20 °С)
7,05Мн/м²(70,5
кгс/см²).
Энергия
ионизации 3,893 эв; стандартный электродный потенциал - 2,923 в,
работа
выхода электронов 1,81 эв.
Твёрдость по Бринеллю 0,15
Мн/м* (0,015
кгс/см²).
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 Csи надпероксида CsOCsгазом, серой, че-тырёххлористым углеродом Ц. реагирует со взрывом, давая
соответственно гидро-ксид CsOH, галогениды, оксиды, сульфиды, CsCl. С водородом
взаимодействует при 200-350 °С и давлении 5-10 Мм/л² (50-100
кгс/см²),
образуя
гидрид. Выше 300 °С Ц. разрушает стекло, кварц и др. материалы, а также
вызывает коррозию металлов. Ц. при нагревании соединяется с фосфором (Csкремнием (CsSi), графитом (CsCs и CЦ. со щелочными и щёлочноземельными металлами, а также с Hg, Au, Bi и Sb
образуются сплавы; с ацетиленом - ацетиленид CsБольшинство простых солей Ц., особенно CsF, CsCl, CsCsв воде; малорастворимы CsMnOЦ. не принадлежит к числу комплексообразующих элементов, но он входит в
состав мн. комплексных соединений в качестве катиона внешней среды.

Получение. Ц. получают непосредственно
из поллуцита методом ва-куумтермич. восстановления. В качестве восстановителей
используют Са, Mg, А1 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
к-тами (Hс оксидно-солевыми смесями (напр., СаО с СаС1разложения поллуцита Ц. осаждают в виде CsAl(SOCsДалее осадки переводят в растворимые соли (сульфат, хлорид, иодид и др.).
Завершающим этапом технологич. цикла является получение особо чистых соединений
Ц., для чего применяют методы кристаллизации из растворов Cs[I(I)Csи сорбцию примесей на окисленных активированных углях. Глубокую очистку
металлич. Ц. производят методом ректификации. Перспективно получение Ц.
из отходов от переработки нефелина, нек-рых слюд, а также подземных
вод при добыче нефти; Ц. извлекают экстракционными и сорб-ционными 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-цезие-вых,
висмуто-цезиевых, кислородно-сереб-ряно-цезиевых), электровакуумных фотоэлементов,
фотоэлектронных умножителей, электронно-оптич. преобразователей (см. Электронные
приборы, Фотоэлектронная эмиссия).
Перспективно применение "цезиевой
плазмы > в ионных ракетных двигателях, Ц.- в магнитогидродинами-ческих
генераторах и в термоэмиссионных преобразователях энергии. Изотопы
Ц. применяют: ¹³³Cs в квантовых стандартах частоты, ¹³⁷Cs
в радиологии. Резонансная частота энергетич. перехода между подуровнями
осн. состояния ¹³³Cs положена в основу современного определения
секунды.
Б. Д. Степан.

Цезий в организме. Ц.- постоянный хим.
микрокомпонент организма растений и животных. Мор. 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 ок. 0,067-0,503
мкг/г
Ц.,
пресмыкающихся - 0,04, млекопитающих -0,05. Гл. депо Ц. в организме млекопитающих
- мышцы, сердце, печень; в крови - до 2,8 мкг/л.
Ц. относительно
малотоксичен; его биол. роль в организме растений и животных окончательно
не раскрыта.

Ц е з и й-137 (¹³⁷Cs) - бета-гамма-из-лучающий
радиоизотоп Ц.; один из гл. 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 преим. в виде ионов. Содержится
в растениях и организме животных и человека. Коэффициент накопления ¹³⁷Cs
наиболее высок у пресноводных водорослей и арктич. наземных растений, особенно
лишайников. В организме животных ¹³⁷Cs накапливается гл. обр.
в мышцах и печени. Наибольший коэффициент накопления его отмечен у северных
оленей и сев. амер. водоплавающих птиц. В организме человека ^l37Cs
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; К о г а н Б. И., Н а з в а н о в а В.
А. Солодов Н. А., Рубидий и цезий, М. 1971; Моисеев А. А., Рамза ев П.
В., Цезий-137 в биосфере, М., 1975 Mattsson S., Radionuclides in lichen
reindeer and man, Lund, 1972.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я