/

/

Nguyên tố Xesi là gì? Tính chất, điều chế và ứng dụng của Xesi (Cs)

Admin FQA

16/06/2023, 08:41

5537

Nguyên tố Xesi là gì? Cs có tính chất vật lý, hóa học, cách điều chế và ứng dụng ra sao? Để có thêm thông tin và tăng cường hiểu biết về nguyên tố Xesi trong bảng tuần hoàn hóa học, các em hãy đọc ngay những thông tin bổ ích được Admin cung cấp trong bài viết này nhé!

Xesi có tên gọi tiếng Anh là Cesium và tên tiếng Latinh là Caesius. Trong bảng tuần hoàn hóa học, Xesi được ký hiệu là Cs, thuộc nhóm IA, chu kỳ 6 với số hiệu nguyên tử bằng 55 và nguyên tử khối là 132,91 đvC.

Nguyên tố Xesi là gì?

Cesium là một kim loại mềm, có màu trắng bạc và có tính chất hóa học tương tự như các kim loại kiềm khác trong nhóm 1 của bảng tuần hoàn. Nó có một số ứng dụng trong công nghiệp và nghiên cứu. Ví dụ, cesium được sử dụng trong các thiết bị điện tử, đèn phát quang, ống tia hồng ngoại, và trong nghiên cứu về vật lý và hóa học.

Năm 1860, Robert Bunsen và Gustav Kirchhoff đã phát hiện ra nguyên tố cesium bằng phương pháp quang phổ phát xạ nung bằng ngọn lửa. Sau khi phát hiện ra nguyên tố Xesi, các ứng dụng ban đầu của nó bao gồm việc sử dụng làm chất bắt giữ trong ống chân không và tế bào quang điện.

Lịch sử phát triển nguyên tố Xesi

Năm 1967, Cs133 được sử dụng để đồng định nghĩa giây và mét trong hệ SI. Sau đó, Xesi (Cs) được sử dụng rộng rãi trong các đồng hồ nguyên tử độ chính xác cao. Ứng dụng lớn nhất của Cs trong thập kỷ 1990 là trong dung dịch khoan.

Sau đó đã có nhiều nghiên cứu hơn về nguyên tố Xesi và những ứng dụng được phát triển gồm: Cesium-137 là một đồng vị phóng xạ, nó được sử dụng trong y học, thiết bị đo công nghiệp và thủy văn. Cesium có độ độc tính trung bình, nhưng trong dạng kim loại và đồng vị phóng xạ, nó có thể gây hại cho sức khỏe và môi trường.

Các tính chất vật lý đặc trưng của nguyên tố Xesi (Cs) gồm có:

Các tính chất vật lý đặc trưng của Xesi (Cs)

  • Màu sắc: Xesi là một kim loại có màu nhạt, và chuyển sang màu tối khi tiếp xúc với oxy.
  • Độ cứng và độ mềm: Xesi có độ cứng rất thấp và rất mềm, là nguyên tố mềm nhất.
  • Trạng thái chất: Xesi có điểm nóng chảy ở 28,4 0C, là một trong số ít các kim loại có trạng thái lỏng ở điều kiện gần nhiệt độ phòng. Điểm sôi của caesi là 641 0C, thấp thứ hai trong tất cả các kim loại, sau Thủy Ngân.
  • Tính chất cháy: Các hợp chất của Xesi khi cháy tạo ra ngọn lửa màu xanh dương hoặc tím.
  • Tạo hợp kim: Xesi tạo hợp kim với các kim loại kiềm khác và vàng. Nó cũng tạo hỗn hợp với thủy ngân. Dưới 650 0C, Cs không tạo hợp kim với các kim loại như: Coban, Sắt, Molypden, Nickel, Platin, Tantal và Wolfram.
  • Tạo hỗn hợp: Xesi tạo hỗn hợp với hầu hết các kim loại kiềm, trừ Lithi. Hợp kim có tỉ lệ mol Xesi, Kali và Natri là 41%, 47% và 12% có điểm nóng chảy thấp nhất trong các hợp kim kim loại đã biết.
  • Hợp chất đa kim: Xesi tạo thành các hợp chất đa kim với Antimon, Gali, Indi và Thori, có tính cảm quang.
  • Hợp chất đặc biệt: Các hợp chất như CsHg2 có màu đen và tạo ra ánh kim màu tía, trong khi CsHg có màu vàng ánh bạc.

Xesi là nguyên tố hoạt động hóa học mạnh và có hiện tượng tự bốc cháy. Nó có thể tạo ra phản ứng nổ mạnh mẽ với nước cả ở điều kiện nhiệt độ thấp. So với nhiều kim loại khác trong nhóm IA thì Cs phản ứng hóa học mạnh nhất. Vì vậy mà Xesi là kim loại được xếp vào nhóm vật liệu nguy hại.

Các tính chất hóa học nổi bật của nguyên tố Xesi

Xesi cũng có tính khử rất mạnh và độ mạnh của nó chỉ sau nguyên tố Franxi. Nó tác dụng với phi kim và nước. Phản ứng hóa học xảy ra chi tiết như sau:

Tác dụng với phi kim

Xesi là kim loại tác dụng trực tiếp với hầu hết các phi kim, nhưng nó không tác dụng với Nitơ.

  • 2Cs + H2 → 2CsH
  • Cs + O2 (kk) → CsO2

Tác dụng với nước

Như đã chia sẻ Xesi tác dụng mãnh liệt với nước và có thể tạo ra phản ứng nổ.

2Cs + 2H2O → 2CsOH + H2

Một số hợp chất quan trọng của Xesi (Cs) mà các em nên tìm hiểu để biết gồm có:

  • Muối: Các muối của Xesi (Cs+) thường không màu, trừ khi có mặt anion có màu. Các muối phổ biến bao gồm muối Phosphat, Acetat, Cacbonat, Halide, Oxide, Nitrat và Sunfat. Các muối kép có tính tan ít hơn. Một số muối như Xesi nhôm sunfat, có tính tan thấp được sử dụng để tách Xesi từ quặng.
  • Hydroxide: Xesi Hidroxit (CsOH) là một base cực mạnh và có khả năng ăn mòn bề mặt của bán dẫn như Silicon. Nó được coi là "base mạnh nhất", nhưng có nhiều hợp chất khác không tan trong dung dịch như n-butyl Lithi (C4H9Li) hoặc amit natri (NaNH2) có thể là các base mạnh hơn.
  • Hợp chất vàng và platin: Xesi phản ứng với vàng để tạo ra Xesi Auride vàng (Cs+Au-) và phản ứng với platin để tạo ra Xesi Platin đỏ (Cs2Pt). Cả hai hợp chất này có tính chất tương tự giả Chalcogen và giả Halogen.
  • Phức: Xesi tạo phức với các base Lewis trong dung dịch. Do kích thước lớn, Cs+ thường có số phối trí lớn hơn 6. Cấu trúc phức có số phối trí cao và mềm là điểm cơ bản để tách Caesi+ ra khỏi các cation khác, ví dụ như trong xử lý chất thải hạt nhân.
  • Halide: Caesi fluoride (CsF) và Caesi chloride (CsCl) là hai hợp chất Halide phổ biến. Xesi fluoride có cấu trúc giống halit, trong khi Xesi chloride có cấu trúc lập phương.
  • Oxide: Xesi tạo nhiều hợp chất oxit, bao gồm superoxide CsO2, Xesi oxide (Cs2O), peroxide Cs2O2 và nhiều suboxide khác. Một số hợp chất oxit của Xesi có màu vàng cam hoặc sáng.

Trạng thái tự nhiên và sự phân bố Xesi

Xesi (Cs) là một nguyên tố hiếm có trên Trái Đất, chiếm khoảng 3 ppm trong vỏ Trái Đất. Nó phổ biến hơn nhiều so với các nguyên tố khác như: Antimony, Cadimi, Thiếc và Tungsten, nhưng ít hơn so với Rubidi. Xesi không tương hợp với các nguyên tố khác trong tinh thể. Mỏ caesi lớn nhất là các thân quặng Pecmatit. 

Caesi được tìm thấy trong một số khoáng vật như: Beryl, Avogadrit, Pezzottait và londonit. Khoáng vật quan trọng nhất chứa Xesi là Polluxit, được tìm thấy ở mỏ Tanco ở Canada và mỏ pecmatit Bikita ở Zimbabwe. Việc khai thác mỏ Xesi có thể kéo dài hàng ngàn năm với tốc độ khai thác hiện tại.

Có 3 phương pháp chính được sử dụng nhằm điều chế Xesi (Cs) tinh khiết từ quặng Polluxit. Chi tiết như sau:

Cách điều chế nguyên tố Xesi (Cs)

  • Phương pháp 1: Hòa tan quặng Polluxit của Xesi (Cs) hoặc đá Polluxit Silicat trong axit mạnh như: HCl, H2SO4, HBr hoặc HF. Khi đó, muối kép của Cs được kết tủa CsCl tinh khiết. Sau đó dùng Kali hoặc Natri, hay Canxi để khử CsCl sẽ thu được kim loại Cs tinh khiết.

CsAl(Si2O6) + HCl → CsCl + Cs4SbCl7 + Kết tủa khác

  • Phương pháp 2: Khử Caesi Chloride (CsCl) bằng Canxi (Ca) hoặc Bari (Ba). Khi đó ta sẽ thu được Xesi (Cs) tinh khiết.

2CsCl + Ca → 2Cs + CaCl2

2CsCl + Ba → 2Cs + BaCl2

  • Phương pháp 3: Khử trực tiếp Xesi dicromat bằng Kali, Natri, hoặc Canxi trong môi trường chân không để tạo ra kim loại Xesi tinh khiết.

Cs2Cr2O7 + 2 Zr → 2 Cs + 2ZrO2+ Cr2O3

Xesi (Cs) là nguyên tố kim loại được đưa vào ứng dụng trong rất nhiều các lĩnh vực khác nhau. Từ thăm dò dầu khí, đồng hồ nguyên tử cho đến dung dịch ly tâm, y học, hạt nhân và nhiều ứng dụng khác. Chi tiết như sau:

Ứng dụng trong thăm dò dầu khí

Ứng dụng chính của caesi hiện nay là trong công nghiệp khai thác dầu mỏ, đặc biệt là trong dung dịch khoan dựa trên caesi format. Dung dịch này có tính chất tốt như tỷ trọng cao, lành tính và có khả năng tái sử dụng. Nó an toàn trong vận chuyển, không gây hư hỏng và dễ dàng vệ sinh hơn các dung dịch khác, giúp giảm chi phí xử lý chất thải.

Ứng dụng vào đồng hồ nguyên tử

Ứng dụng vào đồng hồ nguyên tử

Xesi được sử dụng trong đồng hồ nguyên tử với độ chính xác cực cao. Nó làm nền tảng cho đơn vị thời gian giây trong hệ đo lường quốc tế và được coi là đơn vị chính xác nhất mà con người từng đạt được. Các đồng hồ Caesi có độ chính xác đến phần 1014 và được sử dụng trong viễn thông di động và truyền thông internet.

Ứng dụng trong năng lượng điện và điện tử

Một số ứng dụng của kim loại Cs trong lĩnh vực năng lượng điện và điện tử gồm có:

  • Máy phát điện ion nhiệt: Hơi Xesi được sử dụng trong máy phát điện ion nhiệt để chuyển đổi năng lượng nhiệt thành năng lượng điện.
  • Thiết bị quang điện: Xesi có tính quang điện, cho phép chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành dòng điện. Nó được sử dụng trong tế bào quang điện, các thiết bị nhận dạng ký tự quang học, đèn nhân quang điện và ống video camera.
  • Scintillator: Các tinh thể Xesi iodide (CsI), Xesi bromide (CsBr) và Xesi fluoride (CsF) được sử dụng làm scintillator trong máy điềm scintillation trong nghiên cứu khoáng sản và vật lý hạt để nhận dạng tia phóng xạ gamma và tia X.
  • Từ kế: Hơi Xesi được sử dụng phổ biến trong từ kế.
  • Chuẩn nội trong quang phổ học: Xesi được sử dụng làm chuẩn nội trong các ứng dụng quang phổ học.
  • Ống chân không: Xesi được sử dụng làm "thắng" trong ống chân không do ái lực mạnh với oxy.
  • Các ứng dụng khác: Xesi còn được sử dụng trong các thiết bị như tia laser năng lượng cao, đèn huỳnh quang và chỉnh lưu.

Ứng dụng vào dung dịch ly tâm

Cesium (Cs) được sử dụng trong dung dịch ly tâm trong lĩnh vực sinh học phân tử để tách lọc các chất có tỉ trọng khác nhau. Các dung dịch Xesi clorit, Xesi sunfat và Xesi trifluoroacetat (Cs(O2CCF3)) được sử dụng rộng rãi trong công nghệ này.

Ứng dụng chính của dung dịch ly tâm là tách lọc các hạt virus, bào quan và các phần phân đoạn của tế bào, cũng như tách chiết acid nucleic từ các mẫu sinh học. Quá trình ly tâm giúp phân tách các thành phần dựa trên khả năng của chúng di chuyển theo tỉ trọng trong môi trường dung dịch ly tâm.

Ứng dụng hóa học và y học

Caesium (Cs) có ít ứng dụng trong lĩnh vực hóa học so với các nguyên tố khác. Tuy nhiên, nó được sử dụng như chất phụ gia để cải thiện hiệu suất của một số chất xúc tác trong sản xuất chất hóa học, bao gồm: các Monome axit acrylic, Anthraquinone, Ethylene oxit, Methanol, Anhydride phthalic, Styrene, Methyl Methacrylat và các Olefin khác. Cs cũng được sử dụng trong quá trình chuyển đổi xúc tác Sunfua dioxit thành Sunfua trioxit trong sản xuất axit Sunfuric.

Ứng dụng hóa học và y học

Caesium fluoride được sử dụng rộng rãi trong hóa vô cơ làm chất cơ sở, hoặc như nguồn fluoride không nước.Các muối caesi đôi khi được sử dụng thay thế cho muối natri và Kali trong các quá trình tổng hợp hữu cơ, bao gồm việc tạo vòng hóa, Este hóa và Polyme hóa. Ngoài ra, nó cũng được sử dụng trong Dosimetry bức xạ Thermoluminescent (TLD), trong đó khi tiếp xúc với bức xạ, tinh thể Xesi thu nhận các khuyết tật. Khi được nung nóng, tinh thể này phát ra ánh sáng tương ứng với liều xạ nhận được. Việc đo lường ánh sáng này bằng các thiết bị nhân quang điện giúp xác định liều xạ đã tích tụ, từ đó giúp quy đổi thành lượng chính xác của bức xạ đã nhận

Caesium-137 (Cs-137) được sử dụng như nguồn phát tia gamma trong công nghiệp và y học. Nó được dùng trong lĩnh vực nông nghiệp, điều trị ung thư, khử trùng vi sinh và các thiết bị đo đạc. Cs-137 cũng được sử dụng trong nghiên cứu thủy văn và trong quá trình phân hạch hạt nhân.

Ứng dụng khác của Xesi 

Ngoài những ứng dụng như đã chia sẻ ở trên, Caesium và thủy ngân đã được sử dụng làm nhiên liệu trong động cơ ion trên tàu không gian. Tuy nhiên, do vấn đề về ăn mòn và can thiệp trên phi thuyền, sự chú ý đã chuyển sang sử dụng nhiên liệu khí trơ như xenon. Xesi nitrat được sử dụng trong pháo sáng hồng ngoại và giảm dấu vết khí thải trên máy bay quân sự. Csi cũng được sử dụng trong các ứng dụng quang học và trong chất hỗ trợ cấu trúc hàn hợp kim nhôm. 

Ngoài ra, kim loại Xesi đã được nghiên cứu trong các hệ thống phát điện MHD và các chu trình Rankine nhiệt độ cao. Các muối Xesi cũng có ứng dụng trong trị liệu y tế, bao gồm trị động kinh và chống sốc.

Có một số cảnh báo liên quan đến kim loại Xesi khi sử dụng mà các em cần biết như sau:

Một số cảnh báo liên quan đến nguyên tố Xesi (Cs)

  • Tính phóng xạ: Caesium-137 trở thành một nguồn phóng xạ lớn trong khoảng 200 ngày sau thảm họa Chernobyl. Các đồng vị Cs134 và Cs137 có khả năng tích lũy trong môi trường sinh quyển và gây nguy hiểm cho sức khỏe. Cs-137 có khả năng gây tử vong, vô sinh và ung thư. Vật liệu phóng xạ như Cs-137 có thể được sử dụng trong các thiết bị phân tán phóng xạ hoặc "bom bẩn", và đòi hỏi cảnh báo và quản lý cẩn thận.
  • Độ độc và tính chất hóa học: Cs không phóng xạ có độ độc trung bình. Tiếp xúc với lượng lớn có thể gây khó chịu và co thắt, tương tự như kali. Ngoài ra, Xesi là một kim loại kiềm mạnh và có khả năng gây nổ mạnh khi tiếp xúc với nước.
  • Tích lũy trong cơ thể và môi trường: Cs phóng xạ không tích lũy trong cơ thể như nhiều sản phẩm phân rã hạt nhân khác, nhưng có khả năng tích lũy trong tế bào thực vật. Thực vật có thể hấp thụ và tích tụ Cs từ môi trường. Nấm và các hồ cũng có thể chứa Xesi phóng xạ.

Như vậy, bài viết trên Admin đã cung cấp và tổng hợp cho các em rất nhiều các kiến thức bổ ích về nguyên tố Xesi hay Caesi/Caesium trong bảng tuần hoàn hóa học. Hy vọng chúng sẽ giúp các em thêm hiểu biết về nguyên tố nguy hiểm này và nắm rõ những ứng dụng, cũng như tính chất của chúng. Chúc các em luôn đạt kết quả cao với môn hóa và thêm yêu môn tự nhiên này.

Bình luận (0)
Bạn cần đăng nhập để bình luận
Bài viết liên quan
new
Copernicium là gì? Tổng hợp thông tin về nguyên tố hóa học này

Copernicium là gì? Bỏ túi ngay những thông tin bổ ích về nguyên tố này với những kiến thức được Admin chia sẻ trong bài viết. Click ngay để tìm hiểu các em nhé!

Admin FQA

16/06/2023

new
Hóa trị Niken là bao nhiêu? Tính chất, ảnh hưởng và tác dụng

Niken là một thành tố của thép không gỉ. Vậy hóa trị Niken là bao nhiêu? Niken dùng để làm gì? Niken có độc hại hay không, hãy cùng nắm bắt với admin ngay nhé.

Admin FQA

16/06/2023

new
Ar là kim loại hay phi kim? Argon hóa trị mấy? Khí Argon có độc không?

Ar là kim loại hay phi kim? Argon hóa trị mấy? Khí Argon có độc không? Ar có ứng dụng như thế nào? Cách điều chế nó ra sao? Click ngay để tìm hiểu các em nhé!

Admin FQA

15/06/2023

new
CO3 hóa trị mấy? Tổng hợp tất cả những thông tin cần biết về CO3

Cùng Admin tổng hợp về CO3 là gì? CO3 hóa trị mấy? Tính chất CO3? Cách điều chế CO3 như thế nào? Các loại hợp chất của CO3 và cách nhận biết ion Cacbonat nhé?

Admin FQA

15/06/2023

new
As là nguyên tố gì? Tìm hiểu tính chất, ứng dụng, tác hại của AS

As là nguyên tố gì? As có rất nhiều điều thú vị mà các em chưa biết. Vậy nên để hiểu rõ hơn những điều chưa biết về As hãy cùng admin tìm hiểu tại bài viết nhé!

Admin FQA

14/06/2023

new
Iod là gì? Iod (I) hóa trị mấy? Tổng hợp đầy đủ kiến thức về I-ốt

Iod là gì? Iod (I) hóa trị mấy? Tính chất vật lý, hóa học của I-ốt như thế nào? Cách điều chế và ứng dụng của Iod ra sao? Click bài viết này để tìm hiểu nhé!

Admin FQA

14/06/2023

FQA.vn Nền tảng kết nối cộng đồng hỗ trợ giải bài tập học sinh trong khối K12. Sản phẩm được phát triển bởi CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ GIA ĐÌNH (FTECH CO., LTD)
Điện thoại: 1900636019 Email: info@fqa.vn
Copyright © 2023 fqa.vn All Rights Reserved
Tải ứng dụng FQA
gift-box
survey
survey
Đặt câu hỏi