Cez (lub cez) to pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 55 w układzie okresowym. Jego symbolem jest Cs.

Cez jest metalem alkalicznym. Jego temperatura topnienia jest niska (28 °C). Jest bardzo reaktywny. Z powodu swojej wysokiej reaktywności jest niebezpieczną substancją chemiczną. Może zapalić się w powietrzu. Wybucha w kontakcie z wodą. Z wodą reaguje gwałtowniej niż inne metale alkaliczne. Z tego powodu cez jest przechowywany w oleju mineralnym.

Cez jest rzadkim pierwiastkiem. Ponieważ na Ziemi jest mało cezu, jest on dość drogi. Organizm ludzki nie potrzebuje cezu. W dużych ilościach jego związki chemiczne są lekko trujące, ponieważ jest on zbliżony do potasu, którego organizm potrzebuje.

Właściwości fizyczne i chemiczne

  • Symbol: Cs
  • Liczba atomowa: 55
  • Masa atomowa (średnia): około 132,905 u
  • Konfiguracja elektronowa: [Xe] 6s1
  • Stan skupienia w temperaturze pokojowej: metaliczny; topi się w temperaturze bliskiej pokojowej — około 28–29 °C, więc w cieplejszym otoczeniu może występować w stanie ciekłym
  • Gęstość: około 1,9–1,93 g/cm3 (w temperaturze pokojowej)
  • Bodźce chemiczne: silnie reaguje, utlenia się w powietrzu, reaguje gwałtownie z wodą tworząc wodorotlenek cezu (CsOH) i wydzielając wodór
  • Stopnie utlenienia: dominujące +1

Występowanie i pozyskiwanie

Cez nie występuje wolny w przyrodzie; jego głównym minerałem rudy jest pollucyt (czystość i zawartość cezu w złożach decyduje o opłacalności wydobycia). Występuje też śladowo w niektórych glinokrzemianach i łupkach. Największe złoża pollucytu odkryto m.in. w Kanadzie (złoże Bernic Lake), na Syberii i w Zimbabwe. Pozyskiwanie cezu polega zwykle na chemicznym wydzieleniu z rud (kwaśne ługowanie, wymiana jonowa, ekstrakcja).

Izotopy

  • Cs-133: jedyny stabilny izotop naturalny (i jednocześnie izotop wykorzystywany w zegarach atomowych)
  • Cs-137: izotop promieniotwórczy powstający w rozszczepieniu jądrowym (ok. 30,17-letni okres półrozpadu), istotny w kontekście skażeń promieniotwórczych — stosowany m.in. w źródłach promieniowania do celów medycznych i przemysłowych
  • Istnieją też inne radioizotopy (np. Cs-134, Cs-135), o różnym czasie życia i znaczeniu praktycznym

Zastosowania

  • Zegary atomowe: izotop Cs-133 jest bazą definicji sekundy w międzynarodowym systemie jednostek — zegary cezowe są bardzo precyzyjne.
  • Przemysł naftowy: sole cezu (np. formian cezu) stosowane są do ciężkich płynów wiertniczych o dużej gęstości.
  • Źródła promieniowania: Cs-137 wykorzystywany w radioterapii, kalibratorach i przyrządach pomiarowych (np. mierniki gęstości), choć stosowanie wiąże się z wymaganiami bezpieczeństwa.
  • Biologia i medycyna: chlorek cezu używany w ultrawirowaniu gęstościowym (np. izolacja DNA), oraz pewne zastosowania lecznicze i diagnostyczne związane z izotopami (z zachowaniem zasad bezpieczeństwa).
  • Elektronika i fotonika: związki cezu stosowane w fotopowierzchniach, fotopowielaczach i specjalistycznych lampach próżniowych; cez był również używany jako getter i w konwerterach termicznych.
  • Badania naukowe: ciekły metal w niskich temperaturach używany w eksperymentach; cezu używa się też do badań nad fundamentalnymi własnościami atomowymi.

Historia

Cez został odkryty w 1860 roku przez Roberta Bunsena i Gustava Kirchhoffa w Niemczech przy użyciu spektroskopii — charakterystyczne niebieskie linie w widmie dały nazwę pierwiastkowi (łac. caesius = niebieski).

Bezpieczeństwo i wpływ na zdrowie

  • Elementalny cez: silnie reaktywny — łatwo zapala się w powietrzu i reaguje gwałtownie z wodą; dlatego przechowuje się go pod olejem mineralnym lub w atmosferze obojętnej (gaz szlachetny, argon).
  • Związki stabilne: większość soli cezu ma niską do umiarkowanej toksyczności chemicznej, ale w dużych dawkach może zaburzać gospodarkę jonową organizmu (cez konkuruje z potasem o te same szlaki transportowe).
  • Radioaktywny cez (Cs-137): poważne zagrożenie radiacyjne przy uwolnieniu — długotrwałe skażenie środowiska; w przypadku narażenia wewnętrznego stosuje się m.in. Prussian blue (błękit pruski) do zwiększenia wydalania cezu z organizmu.
  • Środki ostrożności przy pracy: stosować odzież ochronną, rękawice, osłony twarzy, pracować w rękawicach i kapturach ochronnych, unikać kontaktu z wodą i wilgocią; przy izotopach radiacyjnych wymagane są procedury dla materiałów promieniotwórczych.

Uwagi praktyczne

Ze względu na skrajne właściwości cezu jako metalu alkalicznego (wysoka reaktywność, niska temperatura topnienia) jego zastosowania w postaci metalicznej są ograniczone. Najważniejszymi i najbardziej rozpowszechnionymi zastosowaniami są zegary atomowe i zastosowania związane z izotopami promieniotwórczymi. Przy pracy z cezem i jego związkami trzeba zawsze przestrzegać zasad bezpieczeństwa oraz przepisów dotyczących materiałów radioaktywnych.