Najbardziej aktywne metale to pierwiastki z grup I i II znajdujące się po lewej stronie układu okresowego pierwiastków. Metal jest uważany za aktywny, gdy reaguje silnie i szybko z innymi pierwiastkami. Reaktywność metalu wzrasta, gdy przechodzimy od góry do dołu układu okresowego pierwiastków.
Wyjątkiem jest wodór, który nie jest uważany za metal i znajduje się w lewym górnym rogu układu okresowego pierwiastków chemicznych Mendelejewa.
Najbardziej aktywne metale na świecie
Zgodnie z reaktywnością pierwiastków metalowych wymienionych w układzie okresowym pierwiastków chemicznych są one podzielone na trzy grupy:
- Metale aktywne
- Średnia aktywność metali.
- Nieaktywne metale.
Najbardziej aktywne metale na Ziemi to lit, cez i Francja.
Cez jest najbardziej aktywnym spośród nieradioaktywnych pierwiastków. Jest to rzadki srebrnożółty błyszczący metal o liczbie atomowej (liczba protonów w jądrze) 55. Jest to bardzo miękki pierwiastek, który stopi się w twoich rękach - jeśli nie wybuchnie wcześniej, ponieważ silnie reaguje na wilgoć.
Istnieje również bardzo radioaktywny pierwiastek, Francja, który może być bardziej aktywny niż cez. A może nie, prawdopodobnie nigdy się nie dowiemy, ponieważ Francja jest nie tylko wyjątkowo radioaktywna, ale także niezwykle rzadki metal.
Ostatni z trzech najbardziej aktywnych metali - lit - ma interesującą właściwość. Nadaje płomieniom kolor malinowy.
Oto wideo demonstracja aktywności litu, sodu, potasu, rubidu i cezu.
Co to jest cez
Cez odnosi się do metali alkalicznych. Są bardzo reaktywne i nie występują w naturze swobodnie. Metale te są również bardzo plastyczne, są dobrymi przewodnikami termicznymi i elektrycznymi.
Cez był pierwszym pierwiastkiem wykrywalnym za pomocą spektroskopu. W 1860 roku odkryli go niemieccy chemicy Robert Bunsen i Gustav Kirchhoff, kiedy analizowali spektrum wody mineralnej ze źródła Bad Dürkheim.
Cez znajduje się naturalnie w minerałach pollucytu i lepidolitu. Występuje również w wielu glinokrzemianach, takich jak beryl, płatek i karalit. Najbogatsze znane złoża cezu znajdują się w Kanadzie, nad brzegiem jeziora Bernick. Koncentruje się tam około 70% wszystkich rezerw gruntów. Ciekawe, że to jezioro jest miejscem corocznego festiwalu cezu (24 lutego), kiedy ton tej substancji spala się na śniegu, a panuje inne szaleństwo cezu.
Cez jest również produktem ubocznym rozszczepienia jądrowego w reaktorach.
Właściwości cezu
Chociaż cez nie jest najcięższym metalem na świecie, jest najbardziej aktywny i ma wiele unikalnych właściwości:
- Spontanicznie pali się w powietrzu i natychmiast wybucha w kontakcie z wodą lub wilgocią w dowolnej formie, nawet z lodem do -116 С.
- Płonie jasnym niebieskim płomieniem. Niewtajemniczony płomień wydaje się purpurowy, a nie niebieski, ale po wystarczającej medytacji, przestudiowaniu prac nad chemią i błogich godzinach podziwu przed poparzeniem cezu, ujawnia się prawdziwa błękitna natura jego płomienia
- Nazwa „cez” pochodzi od dwóch jasnoniebieskich linii w jego spektrum emisji. Przetłumaczone z łaciny „caesius” oznacza „błękitne niebo”.
- Jego wodorotlenek (płynny stan stopiony) może jeść mięso, szkło i wiele innych substancji. Tylko rod metal i wiele jego stopów jest w stanie wytrzymać stop wodorotlenku cezu.
- Jodek i brom cezu są wykorzystywane jako główne komponenty w produkcji precyzyjnej optyki, w tym przyrządów celowniczych, okularów i lornetek noktowizyjnych. Cez był również eksperymentalnie wykorzystywany w elektrowniach jonowych do statków kosmicznych, ze względu na jego niski potencjał jonizacji.
- Cez służy do tworzenia najdokładniejszych zegarów atomowych. Nawet najlepsze zegarki na świecie mogą pozostać w tyle na kilka sekund lub nawet minut. Ale zegary atomowe na bazie cezu tracą tylko jedną sekundę na pięć miliardów lat.
- Naturalny cez składa się z jednego stabilnego izotopu, Cs 133. Znanych jest 30 innych izotopów promieniotwórczych, które wypełniają zakres od Cs 114 do Cs 145. Cez-137 (znany również jako radiocezez) jest jednym z najbardziej niebezpiecznych biologicznie składników odpadów radioaktywnych i opadu jądrowego. Gromadzi się w żywych organizmach, a nawet w grzybach, a jego najwyższą zawartość można znaleźć w reniferach i ptactwie wodnym w Ameryce Północnej.
Ludzie i zwierzęta są stale narażeni na minimalne ilości cezu podczas jedzenia, oddychania i picia. Chociaż jest mało prawdopodobne, że będziemy chorzy tylko z powodu cezu, długotrwałe narażenie może prowadzić do niekorzystnych skutków zdrowotnych, w tym nudności, wymiotów, krwawień i uszkodzenia komórek.
Leczenie cezu i raka
Paracelsus twierdził, że wszystko jest trucizną, a wszystko jest lekarstwem. To tylko kwestia dawkowania. A jeśli chodzi o cez, słowa Paracelsusa są absolutnie prawdziwe.
Skuteczność cezu w leczeniu kilku form raka, w tym guzów mózgu, jest obecnie przedmiotem badań. Cez-131, radioaktywny izotop cezu, wraz z innym radioaktywnym izotopem (jod-125) umieszcza się w kapsułce do brachyterapii („nasiona”).
Według American Society of Brachytherapy kapsułka do brachyterapii jest radioaktywnym „kapsułą”, która pasuje bezpośrednio do tkanki rakowej. Takie nasiona są skuteczne w kilku formach raka, w tym raka prostaty, szyjki macicy i endometrium.
W jednym badaniu grupie 24 pacjentów z guzami mózgu wszczepiono nasiona brachioterapeutyczne cezem 131. Zaobserwowano minimalne działania niepożądane, ale ogólnie pacjenci dobrze tolerowali tę formę leczenia.
Pomysł wykorzystania nasion brachyterapii z cezem-131 jako leczenia raka pojawił się w latach 60. XX wieku i został opisany w badaniu opublikowanym w czasopiśmie Radiology. Badanie opublikowane w czasopiśmie Medical Physics w 2009 r. Omawiało stosowanie nasion cezu-131 w leczeniu raka prostaty z pozytywnymi wynikami.
Potrzebne są dalsze badania, zanim leczenie cezem zajmie miejsce w medycynie. Jednak dotychczasowe badania wykazały, że stosowanie cezu-131 w leczeniu raka za pomocą brachioterapii jest zachęcające.
Porównanie cezu i Francji
Podobnie jak cez, Francja (Fr) należy do metali alkalicznych (tylko radioaktywnych) i ma wyjątkowo wysoką aktywność chemiczną.
- Gęstość Francji wynosi 1,87 gramów na centymetr sześcienny, co jest porównywalne z gęstością cezu - 1,879 gramów na centymetr sześcienny.
- Cez i Francja to dwa z czterech metali, które stają się ciekłe w temperaturze pokojowej. Rtęć i gal mają tę samą właściwość.
- Interakcja cezu z wodą jest bardzo spektakularna - z wybuchem, tworzeniem się wodorotlenku CsOH i wodoru H2. Francja i woda również nie kochają się szczególnie, a kiedy wchodzą w interakcje, powstają najsilniejsze zasady - wodorotlenek Francji.
- Podobnie jak cez, Francja gromadzi się w żywych organizmach. Dlatego izotopy tego metalu znalazły zastosowanie w medycynie do diagnozowania raka i różnych badań biologicznych.
- Jednak występowanie cezu znacznie wyprzedza Francję. Rocznie na świecie wydobywa się około 20 ton rudy wzbogaconej cezem. Według PeriodicTable cez jest 50. najczęstszym elementem skorupy ziemskiej. Francja w skorupie całej ziemi ma około 340 gramów.
Oznacza to, że ze względu na swoje właściwości dwa najbardziej aktywne metale na planecie są bardzo podobne.
Porównania cezu i litu
Lit znajduje się w pierwszej trójce najbardziej aktywnych metali na świecie. Jest to kluczowy element akumulatorów zasilających smartfony, laptopy i samochody elektryczne. Ponad połowa światowych dostaw litu pochodzi z „trójkąta litu” - Boliwii, Chile i Argentyny. Największym źródłem litu z soli jest chilijska pustynia Atacama.
- Podobnie jak cez, lit należy do metali alkalicznych. I podobnie jak cez, występuje w naturze tylko w postaci związków. Ponadto ślady litu znajdują się w prawie wszystkich skałach magmowych i w wielu źródłach mineralnych. Był to jeden z trzech pierwiastków stworzonych przez Wielki Wybuch, wraz z wodorem i helem.
- Lit i cez w skorupie ziemskiej są małe - odpowiednio 21 g / t i 3,7 g / t.
- Jeśli cez zapala się w powietrzu, oddziałując z tlenem, wówczas lit może być przez pewien czas przechowywany na zewnątrz. Ze względu na tę „tolerancję” lit jest jedynym przedstawicielem metali alkalicznych, który nie wymaga przechowywania w nafcie. Może także przekazywać „ogniste pozdrowienia” podczas interakcji z tlenem, ale tylko w wysokich temperaturach.
- Lit jest najmniej gęstym metalem (0,533 g / cm3). Cez ma znacznie wyższą gęstość - 1879 gramów na centymetr sześcienny. Lekkość litu oznacza, że może on magazynować energię bez zwiększania grawitacji różnych urządzeń.
- Ale niskotopliwy lit daje szanse na cez. Jego temperatura topnienia wynosi 180,5 stopnia Celsjusza. A cez topi się już w 28,4 stopniach Celsjusza.
- Ale lit szybko się gotuje - w 134 stopniach, ale doprowadzenie do wrzenia cezu nie jest łatwe, konieczna jest temperatura 678 stopni.
- Zarówno lit, jak i cez można łatwo ciąć zwykłym nożem.
