Cesio (elemento)

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, ed è uno dei tre metalli che si possono trovare allo stato liquido a temperatura ambiente. L'uso più importante del cesio è negli orologi atomici.

[modifica] Caratteristiche

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 (a parte il francio: tecnicamente, tali primati andrebbero a quest'ultimo elemento, che però è altamente radioattivo ed estremamente raro: si calcola che nell'intera massa del pianeta terra non esista più di mezzo chilo di francio, per cui la sua abbondanza relativa è praticamente zero).

Insieme con il gallio e il mercurio, il cesio è il solo altro metallo che può trovarsi liquido a temperatura ambiente. 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.

[modifica] Applicazioni

L'uso più importante del cesio è negli orologi atomici, che hanno una precisione di un secondo in molte migliaia di anni.

Il ¹³⁴Cs, come il ³H (trizio), si usa in idrologia per misurare la produzione di cesio da parte dell'industria elettronucleare. Si usa questo isotopo perché, oltre ad essere più raro rispetto al ¹³³Cs o al ¹³⁷Cs, può essere prodotto solamente da reazioni nucleari. Anche il ¹³⁵Cs è stato usato a questo scopo.
Come altri elementi del gruppo 1, il cesio ha una grande affinità per l'ossigeno e si usa come "getter" nei tubi a vuoto.
Questo metallo si usa anche nelle celle fotoelettriche.
Il cesio si usa anche come catalizzatore nell'idrogenazione di alcuni composti organici.
Gli isotopi radioattivi di cesio si usano in medicina per trattare alcuni tipi di cancro.
Il fluoruro di cesio è largamente usato in chimica organica come base e come sorgente di ioni fluoruro anidri.

Recentemente questo metallo è stato usato in astronautica per sistemi di propulsione a ioni per sonde spaziali.

[modifica] Storia

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.

[modifica] Disponibilità

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.

[modifica] Isotopi

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 pochi giorni a frazioni di secondo. Il ¹³⁷Cs è prodotto dalla detonazione di armi nucleari e dai reattori delle centrali nucleari: una notevole quantità ne fu prodotta nell'esplosione di Chernobyl 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 puo essere stimata come una funzione del tempo.

[modifica] Precauzioni

Il cesio è un potente esplosivo se viene a contatto con l'acqua fredda, 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.