Cezij (ali cezij) je kemijski element z atomskim številom 55 v periodnem sistemu. Njegov simbol je Cs.

Osnovne in fizikalne lastnosti

Cezij je alkalna kovina z značilno srebrno- zlato barvo in mehko strukturo — tako mehak je, da ga je mogoče rezati z nožem. Njegovo tališče je relativno nizko (približno 28,5 °C), zaradi česar se pri sobni temperaturi lahko delno stopi. Vrelna temperatura je okoli 671 °C. Atomska masa znaša približno 132,905 u, elektron konfiguracija pa je [Xe] 6s1.

Kemijske lastnosti in shranjevanje

Cezij je izredno reaktiven. Zaradi nizke ionizacijske energije in ene valentne elektrona reagira zelo močno z zrakom in z vodo: v zraku se lahko sam zažge (vžge), ob stiku z vodo pa reagira eksplozivno in tvori močno bazično raztopino CsOH, pri čemer se sprošča vodik. Voda in vlaga povzročata hitre in nevarne reakcije — zato se cezij shranjuje v mineralnem olju ali v inertni atmosferi (npr. argon) ter v zatesnjenih posodah.

Izvori, pridobivanje in razširjenost

Cezij je redek element na Zemlji, zato je njegova cena razmeroma visoka. Najpogostejši mineral, iz katerega se pridobiva, je pollucit (CsAlSi2O6). Pridobivanje poteka z industrijskimi postopki, npr. z raztapljanjem in izločanjem iz rudnih koncentratov ali z ionno izmenjavo pri obdelavi mineralne surovine.

Isotopi in radioaktivnost

Naravni cezij ima stabilen izotop Cs‑133, ki je pomemben v znanosti in tehnologiji (glej spodaj). Pomemben je tudi radioaktivni izotop Cs‑137, nastane kot produkt cepitve v jedrskih reaktorjih in jedrskih nesrečah. Cs‑137 ima čas razpolovitosti približno 30,17 let in oddaja beta in močno gama sevanje, zato je pomemben vir radiološke kontaminacije in tudi uporaben v industriji in medicini (npr. kot vir sevanja za terapije ali merilne naprave). Manj stabilen izotop Cs‑134 ima krajši čas razpolovitve (približno 2 leta) in se pojavlja pri jedrskih dogodkih.

Uporabe

  • Atomske ure: izotop Cs‑133 se uporablja v atomski uri, kjer hiperfina prehodna frekvenca določa osnovno definicijo sekunde — cezijeve atomske ure so zelo natančen časovni standard.
  • Industrija in vrtanje: cezijeve soli, npr. cesijev format, se uporabljajo kot visoko goste tekočine v vrtalnih operacijah (oljnem vrtanju), ker omogočajo stabilnost vrtin pod visokim tlakom.
  • Medicinske in industrijske aplikacije: radioizotop Cs‑137 se uporablja za kalibracijo merilnikov, v industrijskih merilnih napravah in v nekaterih oblikah radioterapije. V molekularni biologiji se CsCl uporablja pri gradienten centrifugiranju DNA.
  • Elektronika in optika: cezijeve spojine se uporabljajo v fotonapetostnih napravah, v vakuumskih ceveh in kot getterji v nekaterih vakuumskih sistemih.

Varnost in nevarnosti

Cezij kot kovina je izredno nevaren zaradi svoje reaktivnosti: ob izpostavitvi zraku lahko zagori, ob stiku z vodo pa lahko eksplodira. Zato je rokovanje s kovinskim cezijevim materialom možno le v specializiranih laboratorijih in z ustrezno zaščitno opremo. Njegove običajne anorganske soli so v majhnih količinah nizko do zmerno strupene, saj cezij v telesu delno nadomešča kalij in lahko moti elektrolitsko ravnovesje.

Radioaktivni izotopi, predvsem Cs‑137, predstavljajo resno zdravstveno nevarnost. Vnos takšnega izotopa v telo lahko povzroči obsevanje notranjih organov; okoljska kontaminacija s cezijevimi izotopi je bila velik problem po jedrskih nesrečah (npr. Černobil, Fukushima). Za zdravljenje po zaužitju radioaktivnega cezija se uporablja zdravljenje z Prusovim modrim (ferrociyanid železa), ki veže cezij in pospešuje njegov izločanje iz telesa.

Povzetek

Cezij (Cs, atom. št. 55) je redka, mehka alkalna kovina z nizkim tališčem in zelo visoko kemijsko reaktivnostjo. Ima pomembne tehnične in znanstvene uporabe, zlasti v atomski tehnologiji in industriji, vendar je hkrati nevaren zaradi svoje reaktivnosti in zaradi potencialne radioaktivne kontaminacije. Človeško telo cezija ne potrebuje in v velikih količinah njegove spojine lahko škodujejo zdravju.