Cesio (elemento chimico)

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Cesio
Aspetto
Aspetto dell'elemento
bianco argenteo
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico cesio, Cs, 55
Serie metalli alcalini
Gruppo, periodo, blocco 1(IA), 6, s
Densità 1.879 kg/m³
Durezza 0.2
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 132,90545 amu
Raggio atomico (calc.) 260 (298) pm
Raggio covalente 225 pm
Configurazione elettronica [Xe]6s1
e per livello energetico 2, 8, 18, 18, 8, 1
Stati di ossidazione 1 (base forte)
Struttura cristallina Cubica a corpo centrato
Proprietà fisiche
Stato della materia solido (a 25 °C)
Punto di fusione 301,59 K (28,44 °C)
Punto di ebollizione 944 K (671 °C)
Volume molare 70,94 × 10-6  m³/mol
Entalpia di vaporizzazione 67,74 kJ/mol
Calore di fusione 2,092 kJ/mol
Tensione di vapore 2,5 kPa
Altre proprietà
Numero CAS 7440-46-2
Elettronegatività 0,79 (Scala di Pauling)
Calore specifico 240 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica 4,89 × 106 /(m ohm)
Conducibilità termica 35,9 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione 375,7 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 2234,3 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 3400 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
133Cs 100% Cs è stabile con 78 neutroni
134Cs sintetico 2,0648 anni ε
β-
196,9
329,9
134Xe
134Ba
135Cs sintetico 2,3 × 106  anni β- 43,1 135Ba
137Cs sintetico 30,09 anni β- 188,4 137Ba
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il cesio è l'elemento chimico di numero atomico 55. Il suo simbolo è Cs.

È un metallo alcalino di colore argenteo-dorato, tenero e duttile, fonde poco al di sopra della temperatura ambiente. L'uso più importante del cesio è negli orologi atomici.

Caratteristiche[modifica | modifica sorgente]

Lo spettro elettromagnetico del cesio ha due righe brillanti nella parte blu dello spettro, e molte altre linee nel rosso, nel giallo e nel verde. Il cesio è anche l'elemento più elettropositivo di tutti e quello con il più basso potenziale di ionizzazione; è inoltre il meno comune di tutti i metalli alcalini (non considerando il rarissimo e radioattivo francio).

Il cesio può trovarsi liquido a temperatura ambiente [1]. Il cesio reagisce in maniera esplosiva a contatto con l'acqua fredda, e perfino con il ghiaccio a temperature al di sopra di −116 °C. L'idrossido di cesio (CsOH) è una base molto forte ed intacca rapidamente la superficie del vetro. Reagendo con l'acido bromidrico forma il Bromuro di cesio.

Applicazioni[modifica | modifica sorgente]

Isotopi del cesio sono impiegati negli orologi atomici.

Questo metallo è stato usato anche in astronautica per sistemi di propulsione a ioni per sonde spaziali.

Il cesio-137, in analogia col cobalto-60, è stato usato per la sterilizzazione per irradiazione di cibi o sostanze come il tabacco.

Storia[modifica | modifica sorgente]

Il cesio (dal Latino caesius, che vuol dire "blu cielo") fu scoperto spettroscopicamente da Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff nel 1860, nelle acque minerali di Dürkheim, in Germania. La sua identificazione fu basata sulle brillanti linee blu del suo spettro, e fu il primo elemento scoperto attraverso l'analisi spettroscopica. Il cesio metallico venne prodotto per la prima volta nel 1881. A partire dal 1967, il Sistema Internazionale delle Unità di misura (SI) ha definito il secondo come 9.192.631.770 oscillazioni della radiazione corrispondente alla transizione fra due livelli energetici dello stato fondamentale dell'atomo di 133Cs. Storicamente l'uso più importante del cesio è stato nella ricerca e sviluppo di prodotti e applicazioni chimiche ed elettriche.

Disponibilità[modifica | modifica sorgente]

Come metallo alcalino, il cesio si trova nella lepidolite, nella pollucite (silicato idrato di alluminio e cesio) e in altri minerali. Una delle più ricche ed importanti fonti di cesio è situata presso il lago Bernic nel Manitoba (Canada): i depositi ivi presenti sono stimati in 300.000 tonnellate metriche di pollucite, con un contenuto medio del 20% di cesio.

Il cesio si può isolare per elettrolisi del cianuro fuso, e in un certo numero di altri modi: fra questi, il cesio ottenuto per decomposizione termica dell'azoturo di cesio è eccezionalmente puro e privo di gas. I composti principali del cesio sono i suoi cloruri e nitrati; il prezzo del cesio nel 1997 è stato di circa 30 dollari al grammo.

È un elemento presente in piccole quantità nei terreni, nelle acque, negli organismi animali e vegetali.

Isotopi[modifica | modifica sorgente]

Il cesio ha almeno 39 isotopi noti, più di qualunque altro elemento a parte il francio; le loro masse atomiche vanno da 112 a 151. Nonostante il gran numero di isotopi del cesio, solamente uno è stabile, il 133Cs. Tutti gli altri (a parte quelli riportati qui) hanno emivite che variano da decine di anni a frazioni di secondo. Il Cesio-137 è prodotto dalla detonazione di armi nucleari e dal processo di fissione nei reattori delle centrali nucleari: una notevole quantità fu rilasciata in atmosfera nell'esplosione di Černobyl' del 1986. A partire dal 1954, con l'inizio dei test nucleari, il 137Cs è stato rilasciato nell'atmosfera terrestre, dove è stato assorbito rapidamente: una volta che le precipitazioni portano il 137Cs al suolo e nelle acque di superficie, l'isotopo viene rimosso per ruscellamento e trasporto particellare: quindi la funzione di ingresso di questo isotopo può essere stimata come una funzione del tempo. Il 137Cs ha una emivita di circa 30 anni.

Precauzioni[modifica | modifica sorgente]

Il cesio è un potente esplosivo se viene a contatto con l'acqua, e dovrebbe essere considerato altamente tossico; alcuni dei suoi radioisotopi lo sono ancora di più. L'idrossido di cesio è una base estremamente forte e può corrodere il vetro.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ In genere come "temperatura ambiente" si assume il valore di 25 °C (ovvero 298 K), per cui gli unici elementi che abbiano una temperatura di fusione minore di questa sono il bromo (Tfus = 265,95 K) e il mercurio (Tfus = 234,32 K), ma siccome nella sua accezione più generale la temperatura ambiente può essere qualsiasi temperatura compatibile con le condizioni meteorologiche, si può dire che anche gli elementi metallici cesio (Tfus = 301,59 K), gallio (Tfus = 302,91 K), francio (Tfus = 300,15 K) e rubidio (Tfus = 312,46 K) sono liquidi a temperature "prossime" a quella ambiente

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

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