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 u
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 /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·Ω)
Conducibilità termica 35,9 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione 375,7 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 2 234,3 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 3 400 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 wikitesto]

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 wikitesto]

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 wikitesto]

Il cesio (dal Latino cæsius, 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 wikitesto]

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 t 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 $/g.

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

Isotopi[modifica | modifica wikitesto]

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 u. 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 wikitesto]

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 wikitesto]

  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 wikitesto]

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