Aktīvākie metāli ir I un II grupas elementi, kas atrodas periodiskās tabulas kreisajā pusē. Metālu uzskata par aktīvu, ja tas spēcīgi un ātri reaģē ar citiem elementiem.Metāla reaktivitāte palielinās, kad mēs virzāmies no periodiskās tabulas augšdaļas uz leju.
Izņēmums ir ūdeņradis, ko neuzskata par metālu un kas atrodas Mendeļejeva ķīmisko elementu periodiskās sistēmas augšējā kreisajā stūrī.
Visaktīvākie metāli pasaulē
Saskaņā ar ķīmisko elementu periodiskajā tabulā uzskaitītajiem metāla elementiem reaģētspēju tos sadala trīs grupās:
- Aktīvie metāli.
- Metālu vidējā aktivitāte.
- Neaktīvie metāli.
Visaktīvākie metāli uz Zemes ir litijs, cēzijs un Francija.
Cēzijs ir visaktīvākais no neradioaktīvajiem elementiem. Šis ir reti sastopams sudrabaini dzeltens spīdīgs metāls ar atomu skaitu (protonu skaits kodolā) 55. Tas ir ļoti mīksts elements, kas izkausēsies jūsu rokās - ja tas agrāk neizsprāgs, jo tas spēcīgi reaģē uz mitrumu.
Ir arī ļoti radioaktīvs elements, Francija, kas var būt aktīvāks nekā cēzijs. Vai varbūt nē, mēs droši vien nekad neuzzināsim, jo Francija ir ne tikai ārkārtīgi radioaktīva, bet arī ārkārtīgi reti sastopama metāla.
Pēdējam no trim aktīvākajiem metāliem - litijam - ir interesanta īpašība. Tas liesmām piešķir aveņu krāsu.
Šeit ir litija, nātrija, kālija, rubidija un cēzija aktivitātes demonstrācija.
Kas ir cēzijs?
Cēzijs attiecas uz sārmu metāliem. Tie ir ļoti reaģējoši un dabā nerodas brīvi. Šie metāli ir arī ļoti kaļami, tie ir labi siltuma un elektrības vadītāji.
Cēzijs bija pirmais elements, ko varēja noteikt ar spektroskopu. 1860. gadā to atklāja vācu ķīmiķi Roberts Bunsens un Gustavs Kiršhofs, analizējot minerālūdens spektru no Bad Dürkheim avota.
Cēzijs dabiski atrodams pollicīta un lepidolīta minerālos. Tas ir atrodams arī daudzos aluminosilikātos, piemēram, berilā, petalītā un karnallītā. Bagātākās zināmās cēzija atradnes atrodas Kanādā, Bernika ezera krastā. Tajā ir koncentrēti apmēram 70% no visām zemes rezervēm. Ir ziņkārīgi, ka šis ezers ir ikgadējā cēzija festivāla (24. februārī) norises vieta, kad sniegā sadedzina tonnas šīs vielas un valda cits cēzija trakums.
Cēzijs ir arī kodoldalīšanās blakusprodukts reaktoros.
Cēzija īpašības
Lai arī cēzijs nav smagākais metāls pasaulē, tas ir visaktīvākais un tam piemīt vairākas unikālas īpašības:
- Tas spontāni deg gaisā un uzreiz eksplodē, saskaroties ar ūdeni vai mitrumu jebkurā formā, pat ar ledu līdz -116 С.
- Tas deg ar spoži zilu liesmu. Liesma šķiet purpursarkana neiniciāli, nevis zila, bet pēc pietiekamas meditācijas, ķīmijas darbu izpētes un svētlaimes stundām, kas pavadītas bijībā pirms cēzija apdegšanas, atklājas tās liesmas patiesā zilā daba.
- Nosaukums "cēzijs" nāk no divām spilgti zilām līnijām tā emisijas spektrā. Tulkojumā no latīņu valodas “caesius” nozīmē “debeszila”.
- Tās hidroksīds (šķidrā izkausētā stāvoklī) spēj ēst mīkstumu, stiklu un daudzas citas vielas. Tikai rodija metāls un vairāki tā sakausējumi spēj izturēt cēzija hidroksīda kausējumu.
- Cēzija jodīds un bromīds tiek izmantoti kā galvenie komponenti augstas precizitātes optikas ražošanā, ieskaitot tēmēkļus, brilles un nakts redzamības binokļus. Cēzijs ir eksperimentāli izmantots arī kosmosa kuģu jonu spēkstacijās, pateicoties tā mazajam jonizācijas potenciālam.
- Cēzijs tiek izmantots, lai izveidotu visprecīzākos atomu pulksteņus. Pat labākie pulksteņi pasaulē var atpalikt par dažām sekundēm vai pat minūti. Bet cēzija bāzes atompulksteņi zaudē tikai vienu sekundi piecos miljardos gadu.
- Dabīgais cēzijs sastāv no viena stabila izotopa Cs 133. Ir zināmi 30 citi radioaktīvi izotopi, kas aizpilda diapazonu no Cs 114 līdz Cs 145. Cēzijs-137 (pazīstams arī kā radiokaēzijs) ir viens no radioaktīvo atkritumu un kodolizkritumu bioloģiski bīstamākajiem komponentiem. Tas uzkrājas dzīvos organismos un pat sēnītēs, un visaugstākais tā saturs ir ziemeļbriežiem un ūdensputniem Ziemeļamerikā.
Ēdot, elpojot un dzerot, cilvēki un dzīvnieki pastāvīgi tiek pakļauti minimālam cēzija daudzumam. Lai arī maz ticams, ka mēs saslimsim tikai ar cēziju, ilgstoša iedarbība var izraisīt nelabvēlīgu ietekmi uz veselību, ieskaitot nelabumu, vemšanu, asiņošanu un šūnu bojājumus.
Cēzija un vēža ārstēšana
Paracelsus apgalvoja, ka viss ir inde, un viss ir zāles. Tas ir tikai devas jautājums. Un, runājot par cēziju, Paracelsus vārdi ir pilnīgi patiesi.
Šobrīd tiek pētīta cēzija efektivitāte vairāku vēža formu, tai skaitā smadzeņu audzēju, ārstēšanā. Cēzijs-131, cēzija radioaktīvais izotops kopā ar citu radioaktīvo izotopu (jods-125) tiek ievietots brahiterapijas kapsulā (“sēkla”).
Saskaņā ar Amerikas Brahiterapijas biedrības datiem, brahiterapijas kapsula ir radioaktīvs “pāksts”, kas tieši iekļaujas vēža audos. Šādas sēklas ir efektīvas vairākās vēža formās, ieskaitot prostatas, dzemdes kakla un endometrija vēzi.
Vienā pētījumā 24 pacientu grupai ar smadzeņu audzēju tika implantētas brahioterapeitiskās sēklas ar cēziju-131. Tika novērotas minimālas blakusparādības, taču kopumā pacienti labi panesa šo ārstēšanas formu.
Ideja izmantot brahiterapijas sēklas ar cēziju-131 kā vēža ārstēšanu radās 60. gados un tika aprakstīta pētījumā, kas publicēts žurnālā Radiology. Pētījumā, kas publicēts žurnālā Medicīnas fizika 2009. gadā, tika apspriesta cēzija-131 sēklu izmantošana prostatas vēža ārstēšanā ar pozitīviem rezultātiem.
Nepieciešams vairāk pētījumu, pirms cēzija ārstēšana stingri ieņem savu vietu medicīnā. Tomēr pētījumi līdz šim ir pierādījuši, ka cēzija-131 lietošana vēža ārstēšanai ar brahioterapiju ir iepriecinoša.
Cēzija un Francijas salīdzinājums
Tāpat kā cēzijs, arī Francija (Fr) pieder sārmu metāliem (tikai radioaktīviem) un tai ir ārkārtīgi augsta ķīmiskā aktivitāte.
- Francijas blīvums ir 1,87 grami uz kubikcentimetru, kas ir salīdzināms ar cēzija blīvumu - 1,879 grami uz kubikcentimetru.
- Cēzijs un Francija ir divi no četriem metāliem, kas istabas temperatūrā kļūst šķidri. Dzīvsudrabam un gallijam ir vienāds īpašums.
- Cēzija mijiedarbība ar ūdeni ir ļoti iespaidīga - ar eksploziju veidojas hidroksīda CsOH un ūdeņraža H2 veidošanās. Arī Francija un ūdens viens otru īpaši nemīl, un, mijiedarbojoties, veidojas visspēcīgākā sārma - Francijas hidroksīds.
- Tāpat kā cēzijs, Francija uzkrājas dzīvos organismos. Tāpēc šī metāla izotopi ir atraduši pielietojumu medicīnā, vēža diagnosticēšanai un dažādiem bioloģiskiem pētījumiem.
- Bet cēzija izplatība tālu apsteidz Franciju. Katru gadu pasaulē iegūst apmēram 20 tonnas ar cēziju bagātinātas rūdas. Saskaņā ar PeriodicTable, cēzijs ir 50. izplatītākais zemes garozas elements. Francijā visā zemes garozā ir aptuveni 340 grami.
Tas ir, pēc īpašībām divi visaktīvākie metāli uz planētas ir ļoti līdzīgi.
Cēzija un litija salīdzinājumi
Litijs ir top 3 aktīvākajos metālos uz planētas. Šī ir galvenā bateriju sastāvdaļa, kas darbina viedtālruņus, klēpjdatorus un elektriskās automašīnas. Vairāk nekā puse no pasaules litija piegādēm nāk no “litija trīsstūra” - Bolīvijas, Čīles un Argentīnas. Lielākais litija avots no sāls ir Čīles tuksnesis Atacama.
- Tāpat kā cēzijs, litijs pieder pie sārmu metāliem. Un, tāpat kā cēzijs, dabā tas ir atrodams tikai savienojumu veidā. Turklāt litija pēdas ir atrodamas gandrīz visos nezināmajos iežos un daudzos minerālu avotos. Tas bija viens no trim Lielā sprādziena radītajiem elementiem kopā ar ūdeņradi un hēliju.
- Litijs un cēzijs zemes garozā ir mazs - attiecīgi 21 g / t un 3,7 g / t.
- Ja cēzijs aizdegas gaisā, mijiedarbojoties ar skābekli, litiju kādu laiku pat var uzglabāt ārpus telpām. Sakarā ar šo “toleranci” litijs ir vienīgais sārmu metālu pārstāvis, kuram nav nepieciešama uzglabāšana petrolejā. Viņš var arī nodot “ugunīgus sveicienus”, mijiedarbojoties ar skābekli, bet tikai augstā temperatūrā.
- Litijs ir vismazāk blīvs metāls (0,533 g / cm3). Cēzija blīvums ir daudz lielāks - 1,879 grami uz kubikcentimetru. Litija vieglums nozīmē, ka tas var uzglabāt enerģiju, nepievienojot smagumu dažādām ierīcēm.
- Bet litijs ar zemu kušanas temperatūru dod cēzija izredzes. Tā kušanas temperatūra ir 180,5 grādi pēc Celsija. Un cēzijs kūst jau pie 28,4 grādiem pēc Celsija.
- Bet litijs vārās ātri - pie 134 grādiem, bet cēzija uzvārīšana nav viegla, nepieciešama 678 grādu temperatūra.
- Gan litiju, gan cēziju var viegli sagriezt ar parastu nazi.
