El cesi fou descobert pel químicRobert Bunsen (1811–1899) i pel físicGustav Kirchhoff (1824–1887) l'any 1860 a l'aigua mineralDürkheim,Alemanya. Recolliren uns 30 000 litres d'aigua mineral que bulliren, i de la qual separaren les sals de liti, sodi, potassi, magnesi, calci i estronci. El líquid restant es ruixà en una flama d'unbec Bunsen i la llum produïda s'analitzà mitjançant unespectroscopi, mostrant dues línies blaves molt juntes. Això no s'havia vist mai, així que Bunsen i Kirchhoff deduïren de seguida que havien topat amb un element fins aleshores desconegut. Sabent que hi era, finalment foren capaços d'extreure mostres del metall.[3]
Els dos científics escolliren el nom derivat del llatícaesius,[nota 1] que significa 'blau cel', a causa de les línies blaves brillants que s'observaven en el seuespectre.[4][5][6] El cesi fou el primer element descobert mitjançant l'espectroscòpia, només un any després de la invenció de l'espectroscopi per Bunsen i Kirchhoff.[7]
Cesi 133 pur (99,999 %).
L'any 1967 s'estableix en la conferència de pesos i mesures aParís que unsegon és igual a 9 192 631 770 períodes deradiació corresponent a la transició entre els dos nivells hiperfins de l'estat fonamental de l'isòtop 133 de l'àtom de cesi (133Cs), mesurats a 0K.[8]
El cesi no és gaire abundant a l'escorça terrestre, hi ha només 7parts per milió, la qual cosa fa que estigui situat en la posició 46a pel que fa a abundància. En els sols i en l'aigua es troba en concentracions molt baixes, 0,1–5 ppb i 0,3 ppb, respectivament. No n'hi ha a l'atmosfera.[3]
El cesi es troba a lalepidolita, lapol·lucita i en altres fonts.[9] No hi ha fonts oficials de dades de producció de cesi. Les reserves s'estimen en funció de l'aparició de pol·lucita, la majoria conté entre un 5 % i un 32 % d'òxid de cesi. S'estima que Austràlia, Canadà, Xina i Namíbia tenen unes reserves inferiors a 200 000 tones.[10]
Es pot aïllar el cesi perelectròlisi delcianur fos i per una sèrie d'altres mètodes. Es pot preparar cesi molt pur i lliure de gas mitjançant la descomposició tèrmica de l'azida de cesi.[9]
El cesi és unmetall tou, lleuger i de baix punt de fusió, 29 °C, un punt d'ebullició de 685 °C i una densitat d'1,892 g/cm³. Cristal·litza en unaestructura cúbica centrada en el cos.[11]
És el més reactiu i menyselectronegatiu de tots els elements de lataula periòdica. A l'escala de Pauling l'electronegativitat del cesi val 0,79. En reaccionar perd el seu únicelectró de valència (configuració [Xe] 6s1) i formaenllaços iònics amb gairebé tots els anions inorgànics i orgànics. L'hidròxid de cesi, que conté l'anió hidròxid, és labase més forta que es coneix, ataca fins i tot el vidre. El cesi forma una sèrie d'amalgames demercuri. A causa de l'augment del volum específic de cesi, en comparació amb els metalls alcalins més lleugers, hi ha una menor tendència a formar sistemes d'aliatge amb altres metalls. Elrubidi i el cesi són miscibles en totes les proporcions i tenen una solubilitat sòlida completa; s'assoleix un punt de fusió mínim de 9 °C.[12]
Superòxid de cesi.
El cesi és molt tou i es talla fàcilment deixant una superfície brillant. No obstant això, aquesta superfície aviat perd llustre a causa de la reacció amb l'oxigen i la humitat de l'aire. Si el cesi es crema a l'aire, el resultat és principalment la formació desuperòxid de cesi, de color taronja, segons la següent reacció:[13]
.
El cesi reacciona ràpidament amb l'aigua per formar una solució incolora d'hidròxid de cesi i hidrogen gasós. La solució resultant és bàsica a causa de l'hidròxid dissolt. La reacció és moltexotèrmica. La reacció és tan ràpida que si la reacció es porta a terme en un recipient de vidre, el recipient de vidre es trenca. Encara que no se sap amb certesa, la reacció és probablement més lenta que la delfranci (immediatament per sota del cesi a la taula periòdica). La reacció és més ràpida que la delrubidi (immediatament per sobre del cesi a la taula periòdica).[13]
El cesi té un total de 52isòtops coneguts, alguns d'ells sintetitzats a partir d'elements més lleugers per processos decaptura electrònica lentaS-process dins d'estrelles velles,[14] així com a explosions desupernovaR-process.[15] El cesi natural consisteix completament en l'isòtop no radioactiu cesi 133. S'han preparat un gran nombre d'isòtops radioactius des del cesi 112 fins al cesi 145. Aquestsradionúclids tenen un ampli rang de vides mitjanes que van des d'uns 0,57 segons (cesi 114) fins a uns 3 × 106 anys (cesi 135). Elcesi 137 és útil enradiologia mèdica i industrial a causa de la seva llargavida mitjana de 30,17 anys. El rendiment del cesi 137 en les reaccions nuclears defissió és relativament alt, se'n produeixen uns 6 àtoms per cada 100 esdeveniments de fissió. El cesi 137 es desintegra per emissió a bari 137 estable () o a una forma metaestable de bari (bari 137m). L'isòtop metaestable (bari 137m) es converteix ràpidament en bari 137 estable (vida mitjana d'uns 2 minuts) acompanyat d'emissió deraigs gamma, l'energia dels quals és de 0,662 MeV. El primer mode de desintegració que forma bari 137m representa aproximadament el 95 % de la intensitat total, mentre que el segon mode representa aproximadament el 5%.[16]
Com a component principal de les precipitacions nuclears i com a producte de rebuig sobrant de la producció deplutoni i altrescombustibles nuclears enriquits, el cesi 137 presenta un perill ambiental. L'eliminació de cesi radioactiu del sòl contaminat als llocs de producció d'armes nuclears, com ara elLaboratori Nacional d'Oak Ridge aOak Ridge (Tennessee) és un esforç de neteja important.[12]
Elformiat de cesi s'utilitza com a fluid de perforació en els pous d'extracció de petroli; lubrica l'eina de perforació, manté una pressió constant al terreny i ajuda a extreure'n el detritus.[17]
Calibrat d'un aparell de detecció de radiació amb cesi 137.
L'isòtop cesi 137, amb unperíode de semidesintegració de trenta anys, s'utilitza en petites quantitats per a calibrar equips de detecció de radiacions. Industrialment, es fa servir per a mesurar cabals de líquid i gruixos de materials, com ara el paper. També és el principaltraçador radioactiu per valorar l'erosió d'un terreny, fet que permet emprar-lo en estratègies de conservació i restauració desòls.[18]
Lessals de cesi s'han fet ús en medicina com a agentsantixoc després de l'administració de drogues d'arsènic. L'isòtop137Cs s'utilitza habitualment, pel que fa a l'àmbit clínic, en procediments debraquiteràpia per al tractament delcàncer[19] en petites capsuletes, anomenades llavors, que s'introdueixen dins de les zones amb tumor.[17]
És el component principal delsrellotges atòmics de cesi, els més precisos del món, que fan servir com a punt de referència lafreqüència de vibració del cesi 133, amb un error d'un nanosegon per dia. Es fan servir per a controlar la freqüència d'estacions de televisió i telefonia, i també en elssistemes de posicionament global (GPS). També es fan servir en la fabricació delsfotomultiplicadors (detectors de raigs X) dels escàners dels hospitals (TAC).[17]
El cesi no té cap funció biològica. No obstant això, és capaç de substituir elpotassi en el cos fins a cert punt a causa de la seva similitud química. Per tant, s'ha d'evitar la ingestió de qualsevol compost de cesi. A causa d'aquesta similitud, els isòtops Cs-134 iCs-137 (presents a labiosfera en petites quantitats a conseqüència de les fuites de radiació) són molt tòxics. Les rates alimentades amb cesi en lloc de potassi en la seva dieta moren.[13] Els humans poden estar exposats al cesi perrespiració o ingerir amb aliments i begudes. En l'aire els nivells de cesi són generalment baixos, però el cesi radioactiu s'ha detectat en alguns nivells en aigües superficials i en molts tipus de menjars.
La quantitat de cesi en menjars i aigua depèn de l'emissió de cesi radioactiu deplantes d'energia nuclear, majoritàriament a través d'accidents. Els darrers foren els accidents deTxornòbil el1986 iFukushima el2011. Alguns treballadors especialitzats de la indústria de l'energia nuclear ho fa en ambients amb alts nivells de cesi, però es prenen moltes mesures de seguretat per prevenir-los de la seva exposició.
Quan hi ha contacte amb cesi radioactiu, una cosa altament improbable, la persona pot experimentar dany cel·lular a causa de la radiació emesa per les partícules del cesi. Això pot portar com a conseqüència efectes com nàusees, vòmits, diarrees i hemorràgies. Si l'exposició és llarga, la gent pot perdre el coneixement, entrar acoma o, fins i tot, morir.
El cesi es troba en la natura principalment a causa de l'erosió i desgast de roques i minerals. També s'allibera a l'aire, l'aigua i al sòl a través de la mineria i fàbriques de minerals.
El cesi en l'aire pot viatjar llargues distàncies abans de precipitar-se en la terra. La majoria dels compostos del cesi són moltsolubles en aigua. El cesi no s'elimina per l'aigua subterrània, sinó que roman en les capes superiors del sòl i s'uneix fortament a les seves partícules i per tant, no pot ser absorbit per les arrels de les plantes, l'única via d'entrada és en caure sobre les fulles.
↑Bunsen citaAulus Gel·li,Les Nits Àtiques II, 26, qui citaNigidi Fígul:Nostris autem veteribus caesia dicts est quae Graecis, ut Nigidus ait, de colore coeli quasi coelia.(llatí)
↑Weeks, Mary Elvira «The discovery of the elements. XIII. Some spectroscopic discoveries». Journal of Chemical Education, 9, 8, 1932, pàg. 1413–1434.DOI:10.1021/ed009p1413.(anglès)
↑Arnett, David.Supernovae and Nucleosynthesis: An Investigation of the History of Matter, from the Big Bang to the Present. Princeton University Press, 1996, p. 527.ISBN 0-691-01147-8.(anglès)
↑«Cesium, Radioactive» (en anglès). National Institutes of Health, Health & Human Services. Arxivat de l'original el 2022-08-20. [Consulta: 2 febrer 2023].
_-_Geneva_time._%25EF%25BC%2583NOLA_-_M.S._Rau_Antiques_(taken_on_2015-03-26_21.11.11_by_%40DrGarcia).jpg)
