«Цезий»

(хим. Caesium; Cs = 133 при O =16, среднее из определений Бунзена, Джонсона с Алленом и Годефруа, 1861—1876) — первый при содействии спектрального анализа открытый металл. Он получил это название от caesius — небесно-синий, лазоревый — за цвет двух резких линий своего спектра, который содержит и другие, слабые, линии. Бунзен и Кирхгоф открыли Ц. в маточных растворах Дюркгеймских соляных источников (1860). Это тяжелейший член семейства щелочных металлов, которое, кроме Ц., состоит — в порядке увеличения атомного веса — из Li, Na, К и Rb (см. Литий, Натрий, Калий и Рубидий). Ц. принадлежит к числу очень редких элементов, подобно Rb, вместе с которым он обыкновенно и встречается в природе; находят их, по крайней мере, всегда почти в ничтожных количествах — обстоятельство, делающее вполне понятным открытие этих металлов именно при содействии изучения спектров в связи с прочими свойствами их. Существует, однако, редкий минерал поллукс — силикат, найденный в граните с о-ва Эльбы, который содержит окиси Ц., Cs₂O, около 34 %. Так как Ц. по своим химическим отношениям трудноотличим от других щелочных металлов, то сначала полагали, что поллукс содержит К₂О (Платтнер, 1846) — мнение, противоречившее очевидности, ибо сумма процентных количеств всех составных частей минерала оказывалась тогда значительно меньшей 100 % — ввиду гораздо большего эквивалентного веса окиси Ц. сравнительно с К₂О. Только после открытия Ц. удалось дать истинный состав поллукса [Состав поллукса таков (Пизани, 1864):

что в связи с исследованием Платтнера позволяет придать такую форму минералу: 10SiO₂∙5(Cs₂O∙Na₂O∙CaO) ∙2(Al₂О₃∙Fe₂O₃)2Н₂О).] Растениями соединения Ц., если присутствуют в почве, не усваиваются в отличие от К и Rb. Химические отношения Ц. уже представлены, в сущности, при рубидии. Металлический Ц., этот наиболее электроположительный из щелочных, а следовательно, и из всех других металлов, был получен в сравнительно значительных количествах (Setteberg, 1882) путем электролиза расплавленной смеси цианистых Ц. и бария; имеет серебристо-белый цвет; при нагревании на воздухе легко загорается: плавится при 26,5° и имеет уд. вес 1,88 (при 15°). H. H. Бекетов для получения металла воспользовался (1889) реакцией, описанной для Rb, а именно он приготовил Ц., нагревая при красном калении гидрат его окиси с металлическим алюминием в никелевой реторте, при чем около половины металла должно было получиться в свободном виде и перегнаться в приемник в атмосфере развивающегося при реакции водорода. Почти теоретический выход был достигнут при восстановлении Ц. из его алюмината металлическим магнием (Бекетов и Щербачев, 1894), по уравнению:

2CsAlO₂+ Mg = 2Cs + Mg(AlO₂)₂.

По Бекетову, уд. вес Ц. оказался более высоким, чем по Зеттебергу, а именно 2,36. Окись Ц. Cs₂O, которая была получена Бекетовым обычным путем, оказалась способной реагировать с водородом даже при обыкновенной температуре (1893), а именно превращаясь в гидрат окиси CsOH при выделении свободного металла, по уравн.:

2Cs₂O + Н₂= 2CsOH + 2Cs.

На основании легкости течения этой реакции и ввиду того, что теплота образования из элементов для CsOH рассчитывается почти такая же, как и для КОН, следует заключить о теплоте образования Cs₂O, что она значительно ниже таковой же для К₂O и, вероятно, для Rb₂O, как следует ожидать из рассмотрения соответствующих отношений для других щелочных металлов. Эта теплота, однако, пока еще не определена. Пока известны только (Бекетов, 1890) теплота нейтрализации в слабых водных растворах соляной кислоты посредством CsOH; она такова же, как и для других щелочей, а именно 13,8 больших калорий на граммовый частичный вес; теплота растворения CsOH в избытке воды 15,8 бол. кал. — гораздо большая, чем для КОН, и, приблизительно, теплота растворения в воде самого металла, именно 50—52 бол. кал., во всяком случае большая, чем для К (48,5) и Rb (49,0). Наблюдение Кл. Винклера (1890), что магний не восстановляет Ц. из его карбоната Cs₂CO₃объясняется, если только самое наблюдение верно, вероятно, не особой прочностью Cs₂O, а прочностью в отсутствие воды самой соли, которая должна быть образована из ангидрида и основания при очень большом выделении тепла, так как Cs₂O есть наиболее сильное основание. В чистом виде CsOH лучше всего получается аналогично RbOH, с которым эта щелочь очень сходна, а именно при действии едкого барита на раствор сульфата. Соли Ц. изоморфны с соответствующими солями К и Rb; они окрашивают бесцветное пламя в несколько более красноватый цвет, чем соли последнего. Хлористый Ц. CsCl легкоплавок и легче, чем KCl, летуч; он настолько гигроскопичен, что расплывается на воздухе. Кроме CsCl и солей прочих галоидоводородных кислот, известны многочисленные двойные соли с другими галоидными металлами, а также и полигалоидные соединения, которые по большей части кристаллизоваться способны — CsBr₃, CsBr₅, CsJ₃, CsJ₅, CsCl₄J. Сульфат Cs₂SO₄, легко растворимый в воде, не растворяется в спирте. Гидросульфат CsHSO₄кристалличен. Нитрат CsNO₃, маленькие блестящие призмы, обладает холодящим вкусом обыкновенной селитры. Карбонат Cs₂CO₃из очень крепкого, сиропообразного раствора кристаллизуется в виде непрочного гидрата, расплывчатого на воздухе; при нагревании плавится и, потеряв воду, остается в форме песчанистого порошка, довольно хорошо растворимого в абсолютном спирте, — свойство, отличающее Cs₂CO₃от Rb₂CO₃, которым пользуются для отделения Ц. от Rb (см. Рубидий). Кроме того, малой растворимостью хлороплатинатов Rb и Ц. (см. Рубидий) также пользуются при анализе: еще недавно (1903) H. А. Орлов определил этим путем содержание обоих металлов в старорусской минеральной воде, осадив Rb₂PtCl₆— раствором K₂PtCl₆, a Cs₂PtCl₆, раствором Rb₂PtCl₆. Было найдено в этой воде на 1 литр (Царицынский источник): RbCl — 0,00393 и 0,00245 гр., а CsCl — 0,00358 и 0,00222 гр.

С. С. Колотов. Δ.

(лат. Caesium)

Cs, химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 55, атомная масса 132, 9054; серебристо-белый металл, относится к щелочным металлам (См. Щелочные металлы). В природе встречается в виде стабильного изотопа ¹³³Cs. Из искусственно полученных радиоактивных изотопов с массовыми числами (См. Массовое число) от 123 до 142 наиболее устойчив ¹³⁷Cs с периодом полураспада T_1/2 = 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. Металлический Ц. впервые выделил шведский химик К. Сеттерберг в 1882 при электролизе расплавленной смеси CsCN и Ba.

Распространение в природе. Ц. — типичный редкий и рассеянный элемент (см. Рассеянные элементы, Редкие металлы). Среднее содержание Ц. в земной коре (кларк) 3,7․10^-4% 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, Ta, Nb; в особенности в пегматитах, богатых Na (альбитом) и Li (лепидолитом). Известно 2 крайне редких минерала Ц. — Поллуцит и авогадрит (К, Cs) (BF)₄; наибольшая концентрация Ц. в поллуците (26—32% Cs₂O). Большая часть атомов Ц. изоморфно замещает К и Rb в полевых шпатах и слюдах. Примесь Ц. встречается в Берилле, Карналлите, вулканическом стекле. Слабое обогащение Ц. установлено в некоторых термальных водах. В целом Ц. — слабый водный мигрант. Основное значение в истории Ц. имеют процессы Изоморфизма и сорбции крупных катионов Ц. В геохимическом отношении Ц. близок к Rb и К, отчасти к Ba.

Физические и химические свойства. Ц. — очень мягкий металл; плотность 1,90 г/см³ (20 °С); t_пл 28,5 °С; t_кип 686 °С. При обычной температуре кристаллизуется в кубической объёмноцентрированной решётке (а= 6,045 Å). Атомный радиус 2,60 Å, ионный радиус Cs⁺ 1,86 Å. Удельная теплоёмкость 0,218 кдж/(кг․К)[0,052 кал/(г․^оС)]; удельная теплота плавления 15,742 кдж/кг (3,766 кал/г);удельная теплота испарения 610,28 кдж/кг(146,0 кал/г); температурный коэффициент 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. Динамическая вязкость 0,6299 Мн․сек/м² (43,4°С), 0,4065 Мн․сек/м² (140,5 °С). Поверхностное натяжение (62 °С) 6,75․10^-2 н/м (67,5 дин/см); сжимаемость (20 °С) 7,05 Мн/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/м²(0,015кгс/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 Cs₂O₂ и надпероксида CsO₂; при недостатке воздуха получается оксид Cs₂O; известен также озонид CsO₃. С водой, галогенами, углекислым газом, серой, четырёххлористым углеродом Ц. реагирует со взрывом, давая соответственно гидроксид CsOH, галогениды, оксиды, сульфиды, CsCI. С водородом взаимодействует при 200—350 °С и давлении 5—10 Мн/м²(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 (Cs₂P₅), кремнием (CsSi), графитом (C₈Cs и C₂₄Cs). При взаимодействии Ц. со щелочными и щёлочноземельными металлами, а также с Hg, Au, Bi и Sb образуются сплавы; с ацетиленом — ацетиленид Cs₂C₂. Большинство простых солей Ц., особенно CsF, CsCI, Cs₂CO₃, Cs₂SO₄, CsH₂PO₄, хорошо растворимы в воде; малорастворимы CsMnO₄, CsClO₄ и Cs₂Cr₂O₇. Ц. не принадлежит к числу комплексообразующих элементов, но он входит в состав многих комплексных соединений в качестве катиона внешней среды.

Получение. Ц. получают непосредственно из поллуцита методом вакуумтермического восстановления. В качестве восстановителей используют Ca, Mg, Al 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 кислотами H₂SO₄, HNO₃ и др.), либо спеканием с оксидно-солевыми смесями (например, CaO с CaCI₂). Из продуктов разложения поллуцита Ц. осаждают в виде CsAI (SO₄)₂․12H₂O, Cs₃[Sb₂Cl₉] и др. малорастворимых соединений. Далее осадки переводят в растворимые соли (сульфат, хлорид, иодид и др.). Завершающим этапом технологического цикла является получение особо чистых соединений Ц., для чего применяют методы кристаллизации из растворов Cs [l (l)₂], Cs₃[Bi₂l₉], Cs₂(TeI₆] и сорбцию примесей на окисленных активированных углях. Глубокую очистку металлического Ц. производят методом ректификации. Перспективно получение Ц. из отходов от переработки Нефелина, некоторых слюд, а также подземных вод при добыче нефти; Ц. извлекают экстракционными и сорбционными 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-цезиевых, висмуто-цезиевых, кислородно-серебряно-цезиевых), Электровакуумных фотоэлементов, фотоэлектронных умножителей, электронно-оптических преобразователей (см. Электронные приборы, Фотоэлектронная эмиссия). Перспективно применение «цезиевой плазмы» в ионных ракетных двигателях, Ц. — в магнитогидродинамических генераторах (См. Магнитогидродинамический генератор) и в термоэмиссионных преобразователях энергии (См. Термоэмиссионный преобразователь энергии). Изотопы Ц. применяют: ¹³³Cs в квантовых стандартах частоты, ¹³⁷Cs в радиологии. Резонансная частота энергетического перехода между подуровнями основного состояния ¹³³Cs положена в основу современного определения секунды (См. Секунда).

Б. Д. Стёпин.

Цезий в организме. Ц. — постоянный химический микрокомпонент организма растений и животных. Морские 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 около 0,067—0,503 мкг/г Ц., пресмыкающихся — 0,04, млекопитающих — 0,05. Главное депо Ц. в организме млекопитающих — мышцы, сердце, печень; в крови — до 2,8 мкг/л.Ц. относительно малотоксичен; его биологическая роль в организме растений и животных окончательно не раскрыта.

Цезий-137 (¹³⁷Cs) — бета-гамма-излучающий радиоизотоп Ц.; один из главных компонентов радиоактивного загрязнения (См. Радиоактивное загрязнение) биосферы. Содержится в радиоактивных выпадениях, радиоактивных отходах, сбросах заводов, перерабатывающих отходы атомных электростанций. Интенсивно сорбируется почвой и донными отложениями; в воде находится преимущественно в виде ионов. Содержится в растениях и организме животных и человека. Коэффициент накопления ¹³⁷Cs наиболее высок у пресноводных водорослей и арктических наземных растений, особенно лишайников. В организме животных ¹³⁷Cs накапливается главным образом в мышцах и печени. Наибольший коэффициент накопления его отмечен у северных оленей и северных американских водоплавающих птиц. В организме человека ¹³⁷Cs 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; Коган Б. И., Названова В. А., Солодов Н. А., Рубидий и цезий, М., 1971; Моисеев А. А., Рамзаев П. В., Цезий-137 в биосфере, М., 1975; Mattsson S., Radionuclides in lichen, reindeer and man, Lund, 1972.

1. це́зий;
2. це́зии;
3. це́зия;
4. це́зиев;
5. це́зию;
6. це́зиям;
7. це́зий;
8. це́зии;
9. це́зием;
10. це́зиями;
11. це́зии;
12. це́зиях.

-я, м.

Химический элемент, мягкий щелочной металл серебристого цвета.

[От лат. caesius — голубой]

ЦЕ́ЗИЙ, цезия, мн. нет, муж. (от лат. caesius - голубой) (хим.). Химический элемент, мягкий металл серебристого цвета.

м.

Химический элемент, мягкий щелочной металл серебристого цвета, используемый в газовых лазерах.

ЦЕЗИЙ (лат. Caesium) - Cs, химический элемент I группы периодической системы Менделеева, атомный номер 55, атомная масса 132,9054. Назван от латинского caesius - голубой (открыт по ярко-синим спектральным линиям). Серебристо-белый металл из группы щелочных; легкоплавкий, мягкий, как воск; плотность 1,904 г/см³

муж.;
хим. caesiumм. хим. caesium.

м. хим.

cæsium m, césium m

м. хим.

cesio m

м. хим.

cesio

ЦЕЗИЙ

(лат. Caesium), Cs,- хим. элемент I группы перио-дич. системы элементов, ат. номер 55, ат. масса 132,9054, щелочной металл. В природе представлен стабильным Cs. Конфигурация внеш. электронной оболочки 6s¹. Энергия последоват. ионизации 3,894; 25,1; 34,6 эВ. Радиус атома Cs 267 пм, радиус иона Cs⁺ 165 пм. Значение электроотрицательности 0,7. Работа выхода электрона 1,81 эВ.

Золотисто-жёлтый металл. Обладает кубич. объёмно-центрированной решёткой с параметром а= 614,1 пм. t _пл = 28,39 °С, t _кип = 670°С (по др. данным, 667,7 °С). Плотн. 1,9039 кг/дм ³ (при 20 °С). Уд. теплоёмкость 32,7 кДж/(моль
• К), уд. теплота плавл. 2,09 кДж/моль. Характеристич. темп-pa Дебая q _Д = 39,2 К. Температурный коэф. линейного расширения 97^.10^-6 К ^-1 (при 0 °С ). Магн. восприимчивость c= +0,22
• 10^-9. Уд. электрич. сопротивление 0,1830 мкОм
• м (при 0 °С), температурный коэф. электрич. сопротивления 6,0
• 10^-3 К ^-1 (при 0- 18 °С). Характеризуется низкими механич. характеристиками, модуль нормальной упругости 1,7 ГПа (при комнатной темп-ре).

Ц. проявляет степень окисления +1, обладает наивысшей среди щелочных металлов хим. активностью, хранить его можно только в запаянных вакуумированных ампулах.

Металлич. Ц. применяют в фотоэлементах и фотоумножителях, в люминесцентных трубках. Соединения Ц. используют в оптике, приборах ночного видения и т. <д. В продуктах ядерной реакции деления имеются значит. кол-ва разл. радионуклидов Ц., среди к-рых наиб. опасен ¹³⁷Cs (T_1/2 = 30,0 лет). С. С. Бердоносов.