21

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 3

1. Об элементе

1.1 Цезий 4

2.1 Цезий радиоактивный 8

3.1 Источники образования радиоактивного цезия 8

4.1 Миграция во внешней среде 11

2. Уровни содержания и исследования

1.2 Максимально допустимые уровни по содержанию цезия-137 13

2.2 Повышение интенсивности выведения радионуклидов через желудочно-кишечный тракт у сельскохозяйственных животных 16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 18

ВЫВОДЫ 20

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 21

Введение

Цезий (англ. Cesium, франц. Cesium, нем. Caesium) - первый элемент, открытый с помощью спектрального анализа. Открытие цезия послужило свидетельством широких возможностей этого метода, до применения которого о существовании цезия могли только подозревать. Так, в 1846 г. немецкий химик Платтнер, произведя анализ минерала поллукса, получил сумму содержавшихся в нем компонентов, на 7% меньшую, чем можно было ожидать. В 1864 г., уже после того, как Бунзен открыл цезий, итальянец Пизани обнаружил его в поллуксе. Оказывается, Платтнер, получив хлорплатинат, посчитал, что в его составе содержится калий, в то время как это был силикат цезия и алюминия. Бунзен нашел цезий с помощью спектрального анализа. В 1860 г., изучая спектры щелочных металлов лития, натрия и калия, он пришел к выводу, что, по всей вероятности, должен существовать четвертый металл этой группы, имеющий такой же характерный спектр, что и литий. И действительно, в скором времени он обнаружил спектральные линии нового элемента: одну слабо-голубую, почти совпадающую с delta - линией стронция, и другую ярко-голубую в области фиолетовой части спектра, почти рядом с красной линией лития. Бунзен назвал вновь открытый металл цезием (Casium) от лат. caesius -- голубой, светло-серый; в древности этим словом обозначали голубизну ясного неба. Чистый металлический цезий получен электролитическим путем в 1882 г.

1. Об элементе

1.1 Цезий

Цезий (лат. Caesium), Cs, химический элемент I группы периодической системы Менделеева, атомный номер 55, атомная масса 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 T_1/2 = 33 г. Цезий открыт в 1860 Р. В. Бунзеном и Г. Р. Кирхгофом в водах Дюркхеймского минерального источника (Германия) методом спектрального анализа. Назван он (от лат. caesius - небесно-голубой) по двум ярким линиям в синей части спектра. Металлический цезий впервые выделил шведский химик К. Сеттерберг в 1882 при электролизе расплавленной смеси CsCN и Ba. Распространение в природе. Цезий - типичный редкий и рассеянный элемент. Среднее содержание цезия в земной коре 3,7×10^-4% по массе. В ультраосновных горных породах содержится 1×10^-5% цезия, в основных - 1×10^-4%. цезий 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 цезия - поллуцит и авогадрит (К, Cs) (BF)_4. Наибольшая его концентрация в поллуците (26-32% Cs₂O). Большая часть атомов цезия изоморфно замещает К и Rb в полевых шпатах и слюдах. Примесь его встречается в берилле, карналлите, вулканическом стекле. Слабое обогащение цезием установлено в некоторых термальных водах. В целом это слабый водный мигрант. Основное значение в истории цезия имеют процессы изоморфизма и сорбции крупных катионов цезия. В геохимическом отношении он близок к Rb и К, отчасти к Ba. Физические и химические свойства. Цезий - 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₎. Атомный радиус 2,60 , ионный радиус Cs⁺ 1,86 . 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. Цезий 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). Энергия ионизации 3,893 эв; стандартный электродный потенциал - 2,923 в, работа выхода электронов 1,81 эв. Твёрдость по Бринеллю 0,15 Мн/м² (0,015 кгс/см²). Конфигурация внешних электронов атома цезия 6s¹, в соединениях имеет степень окисления + 1. Цезий 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 цезий 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 цезий разрушает стекло, кварц и другие материалы, а также вызывает коррозию металлов. При нагревании соединяется с фосфором (Cs₂P₅), кремнием (CsSi), графитом (C₈Cs и C₂₄Cs). При взаимодействии цезия со щелочными и щёлочноземельными металлами, а также с Hg, Au, Bi и Sb образуются сплавы; с ацетиленом - ацетиленид Cs₂C₂. Большинство простых солей цезия, особенно CsF, CsCI, Cs₂CO₃, Cs₂SO₄, CsH₂PO₄, хорошо растворимы в воде; малорастворимы CsMnO₄, CsClO₄ и Cs₂Cr₂O₇. Цезий не принадлежит к числу

комплексообразующих элементов, но он входит в состав многих комплексных соединений в качестве катиона внешней среды. Получение. Цезий получают непосредственно из поллуцита методом вакуумтермического восстановления. В качестве восстановителей используют Ca, Mg, Al и другие металлы. Различные соединения цезия 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 цезий осаждают в виде CsAI (SO₄)₂×12H₂O, Cs₃[Sb₂Cl₉] и других малорастворимых соединений. Далее осадки переводят в растворимые соли (сульфат, хлорид, иодид и др.). Завершающим этапом технологического цикла является получение особо чистых соединений, 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 цезия производят методом ректификации. Перспективно его получение из отходов от переработки нефелина, некоторых слюд, а также подземных вод при добыче нефти. Цезий извлекают экстракционными и сорбционными методами. Хранят его либо в ампулах из стекла "пирекс" в атмосфере аргона, либо в стальных герметичных сосудах под слоем обезвоженного вазелинового или парафинового масла. Применение. Цезий идёт для изготовления фотокатодов (сурьмяно-цезиевых, висмуто-цезиевых, кислородно-серебряно-цезиевых), электровакуумных фотоэлементов, фотоэлектронных умножителей, электронно-оптических преобразователей. Перспективно применение "цезиевой плазмы" в ионных ракетных двигателях, в магнитогидродинамических генераторах и в термоэмиссионных преобразователях энергии. Изотопы цезия применяют: ¹³³Cs в квантовых стандартах частоты, ¹³⁷Cs в радиологии. Резонансная частота энергетического перехода между подуровнями основного состояния ¹³³Cs положена в основу современного определения секунды. Цезий в организме. Цезий - постоянный химический микрокомпонент организма растений и животных. Морские водоросли содержат 0,01-0,1 мкг в 1 г сухого вещества, наземные растения - 0,05-0,2. Животные получают его с водой и пищей. В организме членистоногих около 0,067-0,503 мкг/г цезия, пресмыкающихся - 0,04, млекопитающих - 0,05. Главное депо цезия в организме млекопитающих - мышцы, сердце, печень; в крови - до 2,8 мкг/л. Он относительно малотоксичен, а его биологическая роль в организме растений и животных окончательно не раскрыта. Цезий-137 (¹³⁷Cs) - бета-гамма-излучающий радиоизотоп цезия, один из главных 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 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. 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.