सीज़ियम

Not to be confused with cerium.

Caesium, ₅₅Cs

Caesium
उच्चारण	/ˈsiːziəm/ ​(SEE-zee-əm)
Alternative name	cesium (US)
दिखावट	pale gold
Standard atomic weight Ar°(Cs)	132.90545196±0.00000006 132.91±0.01 (abridged)
Caesium in the periodic table
Hydrogen Helium Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson Rb ↑ Cs ↓ Fr xenon ← caesium → barium
Atomic number (Z)	55
समूह	group 1: hydrogen and alkali metals
अवधि	period 6
ब्लॉक	s-block
ऋणावेशित सूक्ष्म अणु का विन्यास	[Xe] 6s1
प्रति शेल इलेक्ट्रॉन	2, 8, 18, 18, 8, 1
भौतिक गुण
Phase at STP	solid
गलनांक	301.7 K ​(28.5 °C, ​83.3 °F)
क्वथनांक	944 K ​(671 °C, ​1240 °F)
Density (near r.t.)	1.93 g/cm3
when liquid (at m.p.)	1.843 g/cm3
क्रिटिकल पॉइंट	1938 K, 9.4 MPa
संलयन की गर्मी	2.09 kJ/mol
Heat of vaporization	63.9 kJ/mol
दाढ़ गर्मी क्षमता	32.210 J/(mol·K)
Vapour pressure P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 418 469 534 623 750 940
परमाणु गुण
ऑक्सीकरण राज्य	−1, +1 (a strongly basic oxide)
इलेक्ट्रोनगेटिविटी	Pauling scale: 0.79
Ionization energies	1st: 375.7 kJ/mol 2nd: 2234.3 kJ/mol 3rd: 3400 kJ/mol
परमाणु का आधा घेरा	empirical: 265 pm
सहसंयोजक त्रिज्या	244±11 pm
[वैन डेर वाल्स रेडियस]]	343 pm
Spectral lines of caesium
अन्य गुण
प्राकृतिक घटना	primordial
क्रिस्टल की संरचना	​body-centred cubic (bcc)
थर्मल विस्तार	97 µm/(m⋅K) (at 25 °C)
ऊष्मीय चालकता	35.9 W/(m⋅K)
विद्युत प्रतिरोधकता	205 nΩ⋅m (at 20 °C)
चुंबकीय आदेश	paramagnetic
यंग मापांक	1.7 GPa
थोक मापांक	1.6 GPa
मोहन कठोरता	0.2
ब्रिनेल हार्डनेस	0.14 MPa
CAS नंबर	7440-46-2
History
नामी	from Latin caesius, sky blue, for its spectral colours
खोज]	Robert Bunsen and Gustav Kirchhoff (1860)
पहला अलगाव	Carl Setterberg (1882)
Main isotopes of caesium
Iso­tope Abun­dance Half-life (t1/2) Decay mode Pro­duct 133Cs 100% stable 134Cs syn 2.0648 y ε 134Xe β− 134Ba 135Cs trace 2.3×106 y β− 135Ba 137Cs syn 30.17 y β− 137Ba

सीज़ियम (IUPAC वर्तनी) (या अमेरिकी अंग्रेजी में सीज़ियम) एक रासायनिक तत्व है जिसका प्रतीक Cs और परमाणु क्रमांक 55 है। यह एक नरम, चांदी-सुनहरी क्षार धातु है जिसका गलनांक 28.5 °C (83.3 °F) होता है, जो इसे केवल पांच मौलिक धातुओं में से एक बनाती है जो कमरे के तापमान पर या उसके पास तरल होते है। सीज़ियम में भौतिक और रासायनिक गुण रूबिडीयाम और पोटैशियम के समान होते हैं। सभी धातुओं में सबसे अधिक प्रतिक्रियाशील, यह स्वतः ज्वलनी (पायरोफोरिक) है और −116 °C (−177 °F) पर भी पानी के साथ अभिक्रिया करता है। पॉलिंग पैमाने पर 0.79 के मान के साथ यह सबसे कम विद्युत ऋणात्मक तत्व है। इसमें केवल एक स्थिर समस्थानिक, सीज़ियम -133 है। सीज़ियम का मुख्य रूप से प्रदूषण से खनन किया जाता है। तत्व में 40 ज्ञात समस्थानिक हैं, जो इसे बेरियम और पारा (तत्व) के साथ बनाते हैं, जो सबसे अधिक समस्थानिक वाले तत्वों में से एक है। सीज़ियम-137, विखंडन उत्पाद, परमाणु रिएक्टरों परमाणु द्वारा उत्पादित अपशिष्ट से निकाला जाता है।

जर्मन रसायनज्ञ रॉबर्ट बन्सेन और भौतिक विज्ञानी गुस्ताव किरचॉफ ने 1860 में लौ स्पेक्ट्रोस्कोपी की नई विकसित विधि द्वारा सीज़ियम की खोज की। सीज़ियम के लिए पहले छोटे पैमाने पर अनुप्रयोग वैक्यूम ट्यूबों और सौर सेल में "प्राप्त करनेवाला" के रूप में थे। 1967 में, अल्बर्ट आइंस्टीन के इस प्रमाण पर कार्य करते हुए कि ब्रह्मांड में प्रकाश की गति सबसे स्थिर आयाम है, इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली ने दूसरे और मीटर को सह-परिभाषित करने के लिए सीज़ियम -133 के उत्सर्जन स्पेक्ट्रम से दो विशिष्ट तरंग गणना का उपयोग किया। तब से, अत्यधिक सटीक परमाणु घड़ियों में सीज़ियम का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता रहा है।

1990 के दशक के बाद से, बेध द्रव पदार्थ के लिए तत्व का सबसे बड़ा अनुप्रयोग सीज़ियम फॉर्मेट के रूप में रहा है, लेकिन इसमें बिजली के उत्पादन, इलेक्ट्रॉनिक्स में और रसायन विज्ञान में कई तरह के अनुप्रयोग हैं। रेडियोधर्मी आइसोटोप सीज़ियम-137 का आधा जीवन लगभग 30 वर्ष है और इसका उपयोग चिकित्सा अनुप्रयोगों, औद्योगिक गेज और जल विज्ञान में किया जाता है। गैर-रेडियोधर्मी सीज़ियम यौगिक केवल हल्के से विषाक्त होते हैं, लेकिन शुद्ध धातु की पानी के साथ विस्फोटक प्रतिक्रिया करने की प्रवृत्ति का मतलब है कि सीज़ियम को एक खतरनाक सामग्री माना जाता है, और रेडियोआइसोटोप पर्यावरण में एक महत्वपूर्ण स्वास्थ्य और पारिस्थितिक खतरा पेश करते हैं।

विशेषताएं

भौतिक गुण

उच्च शुद्धता सीज़ियम-133 आर्गन में संग्रहित।

कमरे के तापमान पर ठोस होने वाले सभी तत्वों में से, सीज़ियम सबसे नरम है: इसकी कठोरता 0.2 मोह है। यह एक बहुत ही नमनीय, पीली धातु है, जो थोड़ी मात्रा में ऑक्सीजन की उपस्थिति में काला हो जाती है। जब खनिज तेल (जहां इसे परिवहन के दौरान सबसे अच्छा रखा जाता है) की उपस्थिति में, यह अपनी धात्विक चमक खो देता है और एक धूसर, धूसर रंग का रूप ले लेता है। इसमें 28.5 °C (83.3 °F) का गलनांक होता है, जो इसे उन कुछ मौलिक धातुओं में से एक बनाता है जो कमरे के तापमान के पास तरल होती हैं। पारा एकमात्र स्थिर तत्व धातु है जिसका गलनांक सीज़ियम से कम होता है। इसके अलावा, धातु का क्वथनांक काफी कम होता है, 641 °C (1,186 °F), पारे के अलावा अन्य सभी धातुओं में सबसे कम। इसके यौगिक नीले या बैंगनी रंग से जलते हैं।

रूबिडियम क्रिस्टल (चांदी) की तुलना में सीज़ियम क्रिस्टल (सुनहरा)

सीज़ियम अन्य क्षार धातुओं, सोना और पारा (अमलगम) के साथ मिश्र धातु बनाता है। 650 °C (1,202 °F) से नीचे के तापमान पर, यह कोबाल्ट, लोहा, मोलिब्डेनम, निकल, प्लैटिनम, टैंटलम या टंगस्टन के साथ मिश्र धातु नहीं है। यह सुरमा, गैलियम, ईण्डीयम और थोरियम के साथ अच्छी तरह से परिभाषित इंटरमेटेलिक्स यौगिक बनाता है, जो प्रकाश संश्लेषक हैं। यह अन्य सभी क्षार धातुओं (लिथियम को छोड़कर) के साथ मिल जाता है; 41% सीज़ियम, 47% पोटेशियम और 12% सोडियम के दाढ़ वितरण के साथ मिश्र धातु में किसी भी ज्ञात धातु मिश्र धातु का सबसे कम गलनांक है, −78 °C (−108 °F) पर। कुछ समामेलन का अध्ययन किया गया है: CsHg
₂ एक बैंगनी धात्विक चमक के साथ काला है, जबकि CsHg सुनहरे रंग का है, साथ ही एक धातु चमक के साथ।

सीज़ियम का सुनहरा रंग क्षार धातुओं के इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने के लिए आवश्यक प्रकाश की घटती आवृत्ति से आता है क्योंकि समूह उतरता है। रुबिडियम के माध्यम से लिथियम के लिए यह आवृत्ति पराबैंगनी में होती है, लेकिन सीज़ियम के लिए यह स्पेक्ट्रम के नीले-बैंगनी अंत में प्रवेश करती है; दूसरे शब्दों में, क्षार धातुओं की प्लाज्मा दोलन आवृत्ति लिथियम से कम हो जाती है, सीज़ियम। इस प्रकार सीज़ियम वायलेट प्रकाश को अधिमानतः प्रसारित और आंशिक रूप से अवशोषित करता है जबकि अन्य रंग (कम आवृत्ति वाले) परिलक्षित होते हैं; इसलिए यह पीला दिखाई देता है।

रासायनिक गुण

ठंडे पानी में सीज़ियम की थोड़ी मात्रा मिलाना विस्फोटक होता है।

सीज़ियम धातु अत्यधिक प्रतिक्रियाशील और बहुत ज्वरनाशक है। यह हवा में अनायास प्रज्वलित होता है, और कम तापमान पर भी पानी के साथ विस्फोटक रूप से प्रतिक्रिया करता है, अन्य क्षार धातुओं (आवर्त सारणी के पहले समूह) की तुलना में अधिक। यह −116 °C (−177 °F) तक के न्यूनतम तापमान पर बर्फ के साथ प्रतिक्रिया करता है। इस उच्च प्रतिक्रियाशीलता के कारण, सीज़ियम धातु को एक खतरनाक सामग्री के रूप में वर्गीकृत किया गया है। इसे खनिज तेल जैसे शुष्क, संतृप्त हाइड्रोकार्बन में संग्रहीत और भेज दिया जाता है। इसे केवल अक्रिय गैस, जैसे आर्गन के तहत नियंत्रित किया जा सकता है। हालांकि, एक सीज़ियम-पानी विस्फोट अक्सर सोडियम-पानी के विस्फोट से कम शक्तिशाली होता है जिसमें सोडियम की समान मात्रा होती है। इसका कारण यह है कि पानी के संपर्क में आने पर सीज़ियम तुरंत फट जाता है, जिससे हाइड्रोजन को जमा होने में बहुत कम समय लगता है। सीज़ियम को वैक्यूम-सील्ड बोरोसिलिकेट ग्लास एम्पाउल्स में संग्रहित किया जा सकता है। लगभग 100 grams (3.5 oz) से अधिक मात्रा में, सीज़ियम को भली भांति बंद करके, स्टेनलेस स्टील के कंटेनरों में भेज दिया जाता है।

सीज़ियम का रसायन अन्य क्षार धातुओं के समान है, विशेष रूप से रूबिडियम में, आवर्त सारणी में सीज़ियम से ऊपर का तत्व। जैसा कि एक क्षार धातु के लिए अपेक्षित है, केवल सामान्य ऑक्सीकरण अवस्था +1 है। इस तथ्य से कुछ मामूली अंतर उत्पन्न होते हैं कि इसका परमाणु द्रव्यमान अधिक होता है और अन्य (गैर-रेडियोधर्मी) क्षार धातुओं की तुलना में अधिक विद्युत-धनात्मक होता है। सीज़ियम सबसे विद्युत धनात्मक रासायनिक तत्व है। सीज़ियम आयन भी हल्का क्षार धातुओं की तुलना में बड़ा और कम "कठिन" होता है।

यौगिक

. में Cs और Cl के घन समन्वय का बॉल-एंड-स्टिक मॉडल alt=27 छोटे भूरे रंग के गोले, नौ की 3 समान दूरी वाली परतों में। 8 गोले एक नियमित घन बनाते हैं और उनमें से 8 घन एक बड़ा घन बनाते हैं। ग्रे गोले सीज़ियम परमाणुओं का प्रतिनिधित्व करते हैं। प्रत्येक छोटे घन के केंद्र में एक क्लोरीन परमाणु का प्रतिनिधित्व करने वाला एक छोटा हरा क्षेत्र होता है। इस प्रकार, प्रत्येक क्लोरीन सीज़ियम परमाणुओं द्वारा निर्मित घन के मध्य में होता है और प्रत्येक सीज़ियम क्लोरीन द्वारा बने घन के मध्य में होता है।

अधिकांश सीज़ियम यौगिकों में तत्व धनायन Cs+ होता है, जो आयनिक रूप से विभिन्न प्रकार के आयोनिक बंध है। एक उल्लेखनीय अपवाद है केसाइड आयन (Cs⁻
), और अन्य कई सबऑक्साइड हैं (नीचे ऑक्साइड पर अनुभाग देखें)। हाल ही में, सीज़ियम को पी-ब्लॉक तत्व के रूप में व्यवहार करने की भविष्यवाणी की गई है और उच्च दबाव के तहत उच्च ऑक्सीकरण अवस्था (यानी, n> 1 के साथ CsFn) के साथ उच्च फ्लोराइड बनाने में सक्षम है। इस भविष्यवाणी को और प्रयोगों द्वारा सत्यापित करने की आवश्यकता है।

Cs+ के लवण आमतौर पर रंगहीन होते हैं, जब तक कि आयन स्वयं रंगीन न हो। कई साधारण लवण हीड्रोस्कोपिक होते हैं, लेकिन हल्के क्षार धातुओं के संबंधित लवणों की तुलना में कम होते हैं। फास्फेट, एसीटेट, कार्बोनेट, हैलाइड्स, ऑक्साइड, नाइट्रेट, और सल्फेट लवण पानी में घुलनशील हैं। डबल लवण अक्सर कम घुलनशील होते हैं, और सीज़ियम एल्युमिनियम सल्फेट की कम घुलनशीलता का उपयोग अयस्कों से Cs के शोधन में किया जाता है। सुरमा युक्त दोहरा नमक (जैसे कि CsSbCl .)

Cs . के लवण⁺ आमतौर पर रंगहीन होते हैं जब तक कि आयन स्वयं रंगीन न हो। कई साधारण लवण हीड्रोस्कोपिक होते हैं, लेकिन हल्के क्षार धातुओं के संगत लवणों से कम होते हैं। , एसीटेट , कार्बोनेट , halide , ऑक्साइड , नाइट्रेट और सल्फेट लवण पानी में घुलनशील हैं। डबल लवण अक्सर कम घुलनशील होते हैं, और सीज़ियम एल्यूमीनियम सल्फेट की कम घुलनशीलता का उपयोग अयस्कों से Cs को परिष्कृत करने में किया जाता है। सुरमा के साथ दोहरा नमक (जैसे CsSbCl
₄), विस्मुट , कैडमियम , तांबा, लोहा और सीसा भी खराब विघटन (रसायन विज्ञान) हैं।

सीज़ियम हाइड्रॉक्साइड (CsOH) हीड्रोस्कोपिक और दृढ़ता से आधार (रसायन विज्ञान) है।यह सिलिकॉन जैसे अर्धचालकों की सतह को तेजी से उकेरता है। CsOH को पहले रसायनज्ञों द्वारा सबसे मजबूत आधार माना गया है, जो बड़े Cs के बीच अपेक्षाकृत कमजोर आकर्षण को दर्शाता है।⁺ आयन और OH^-;यह वास्तव में सबसे मजबूत अरहेनियस आधार है; हालाँकि, कई यौगिक जैसे n-butyllithium|n-butyllithium, सोडियम एमाइड , सोडियम हाइड्राइड , सीज़ियम हाइड्राइड , आदि, जो इसके साथ हिंसक प्रतिक्रिया के रूप में पानी में भंग नहीं किया जा सकता है, बल्कि केवल कुछ निर्जल ध्रुवीय aprotic सॉल्वैंट्स में उपयोग किया जाता है, ब्रोंस्टेड-लोरी एसिड-बेस सिद्धांत के आधार पर कहीं अधिक बुनियादी हैं।

सीज़ियम सोना सोने का एक स्टोइकोमेट्री मिश्रण पीला सीज़ियम ऑराइड (Cs .) बनाने के लिए प्रतिक्रिया करेगा⁺टू^-) गर्म करने पर। यहां का ऑराइड आयन एक स्यूडोहैलोजन के रूप में व्यवहार करता है। यौगिक पानी के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करता है, सीज़ियम हाइड्रॉक्साइड, धातु सोना और हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करता है; तरल अमोनिया में टेट्रामेथिलमोनियम ऑराइड का उत्पादन करने के लिए सीज़ियम-विशिष्ट आयन एक्सचेंज राल के साथ प्रतिक्रिया की जा सकती है। समान प्लैटिनम यौगिक, लाल सीज़ियम प्लैटिनाइड (Cs₂पीटी), में प्लैटिनाइड आयन होता है जो एक स्यूडोचालकोजेन के रूप में व्यवहार करता है।

परिसरों

सभी धातु पिंजरों की तरह, Cs⁺ विलयन में लुईस क्षारों के साथ संकुल बनाता है। अपने बड़े आकार के कारण, Cs⁺ आमतौर पर 6 से अधिक समन्वय संख्या ओं को अपनाता है, जो छोटे क्षार धातु के पिंजरों के लिए विशिष्ट संख्या है। यह अंतर CsCl के 8-समन्वय में स्पष्ट है। यह उच्च समन्वय संख्या और HSAB (सहसंयोजक बंधन बनाने की प्रवृत्ति) Cs . को अलग करने में शोषित गुण हैं⁺ परमाणु कचरे के उपचार में अन्य उद्धरणों से, जहां ¹³⁷Cs⁺ को बड़ी मात्रा में गैर-रेडियोधर्मी K . से अलग किया जाना चाहिए^{+</सुप>.}

हैलाइड्स

डबल-वॉल कार्बन नैनोट्यूब (ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी) के अंदर उगाए गए मोनैटोमिक सीज़ियम हलाइड तार।

सीज़ियम फ्लोराइड (सीएसएफ) एक हाइग्रोस्कोपिक सफेद ठोस है जो फ्लोराइड आयनों के स्रोत के रूप में ऑर्गनोफ्लोरीन रसायन शास्त्र में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। सीज़ियम फ्लोराइड में हलाइट संरचना होती है, जिसका अर्थ है कि Cs⁺ और F⁻ Na . की तरह एक घन निकटतम पैक ्ड ऐरे में पैक करें⁺ और क्लू^- सोडियम क्लोराइड में।विशेष रूप से, सभी ज्ञात तत्वों में सीज़ियम और फ्लोरीन में क्रमशः सबसे कम और उच्चतम इलेक्ट्रोनगेटिविटी होती है।

सीज़ियम क्लोराइड (CsCl) सरल घन क्रिस्टल प्रणाली में क्रिस्टलीकृत होता है। सीज़ियम क्लोराइड संरचना भी कहा जाता है,यह संरचनात्मक रूपांकन दो-परमाणु आधार के साथ एक आदिम सेल क्यूबिक जाली से बना है, प्रत्येक में आठ गुना समन्वय संख्या है; क्लोराइड परमाणु घन के किनारों पर जाली बिंदुओं पर स्थित होते हैं, जबकि सीज़ियम परमाणु घन के केंद्र में छिद्रों में स्थित होते हैं। यह संरचना सीज़ियम ब्रोमाइड और सीज़ियम आयोडाइड , और कई अन्य यौगिकों के साथ साझा की जाती है जिनमें Cs नहीं होता है। इसके विपरीत, अधिकांश अन्य क्षारीय हैलाइडों में सोडियम क्लोराइड (NaCl) संरचना होती है।CsCl संरचना को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि Cs⁺ का आयनिक त्रिज्या 174 पिकोमीटर है और Cl⁻
181 बजे।

ऑक्साइड

ऑल्ट = स्टिक और बॉल आरेख तीन नियमित अष्टफलक दिखाता है, जो अगले एक से एक सतह से जुड़े होते हैं और आखिरी वाला एक सतह को पहले के साथ साझा करता है। तीनों में एक बढ़त समान है। सभी ग्यारह कोने सीज़ियम का प्रतिनिधित्व करने वाले बैंगनी रंग के गोले हैं, और प्रत्येक ऑक्टाहेड्रोन के केंद्र में ऑक्सीजन का प्रतिनिधित्व करने वाला एक छोटा लाल क्षेत्र है।

अन्य क्षार धातुओं की तुलना में अधिक, सीज़ियम ऑक्सीजन के साथ कई द्विआधारी यौगिक बनाता है। जब सीज़ियम हवा में जलता है, तो सुपरऑक्साइड CsO
₂ मुख्य उत्पाद है। सामान्य सीज़ियम ऑक्साइड (Cs
₂O) पीले-नारंगी हेक्सागोनल क्रिस्टल सिस्टम क्रिस्टल बनाता है, और एंटी-कैडमियम क्लोराइड का एकमात्र ऑक्साइड है|CdCl
₂प्रकार। यह वाष्पीकृत हो जाता है 250 °C (482 °F), और सीज़ियम धातु और पेरोक्साइड सीज़ियम पेरोक्साइड में विघटित हो जाता है|Cs
₂O
₂ऊपर के तापमान पर 400 °C (752 °F). सुपरऑक्साइड और ओजोन का के अलावा सीज़ियम ओजोनाइड|CsO
₃, कई चमकीले रंग के सबऑक्साइड का भी अध्ययन किया गया है। इसमे शामिल है Cs
₇O, Cs
₄O, Cs
₁₁O
₃, Cs
₃O (गहरा हरा), सीएसओ, Cs
₃O
₂, साथ ही Cs
₇O
₂. उत्तरार्द्ध को उत्पन्न करने के लिए निर्वात में गर्म किया जा सकता है Cs
₂O.सल्फर, सेलेनियम और टेल्यूरियम के साथ बाइनरी यौगिक भी मौजूद हैं।

आइसोटोप

Main article: Isotopes of caesium

सीज़ियम में 40 ज्ञात समस्थानिक हैं, जिनकी द्रव्यमान संख्या (अर्थात नाभिक में न्युक्लियोन की संख्या) 112 से 151 तक है। इनमें से कई पुराने तारों के अंदर धीमी न्यूट्रॉन कैप्चर प्रक्रिया (एस-प्रक्रिया ) द्वारा हल्के तत्वों से संश्लेषित होते हैं। और सुपरनोवा विस्फोटों में आर-प्रक्रिया द्वारा। एकमात्र स्थिर न्यूक्लाइड सीज़ियम समस्थानिक है ¹³³Cs, 78 न्यूट्रॉन के साथ। हालांकि इसका एक बड़ा परमाणु स्पिन है (7/2+), परमाणु चुंबकीय अनुनाद अध्ययन इस आइसोटोप का उपयोग 11.7 हेटर्स की प्रतिध्वनि आवृत्ति पर कर सकते हैं।

सीज़ियम-137 का क्षय

रेडियोधर्मी सीज़ियम-135|¹³⁵Cs का आधा जीवन लगभग 2.3 मिलियन वर्ष है, जो सीज़ियम के सभी रेडियोधर्मी समस्थानिकों में सबसे लंबा है। सीज़ियम-137|¹³⁷Cs और सीज़ियम-134|¹³⁴Cs की अर्ध-आयु क्रमश: 30 और दो वर्ष है। ¹³⁷Cs एक अल्पकालिक बेरियम-137m| . में विघटित हो जाता है^137mबी बीटा क्षय द्वारा, और फिर गैर-रेडियोधर्मी बेरियम में, जबकि ¹³⁴Cs रूपांतरित हो जाता है ¹³⁴बा सीधे। 129, 131, 132 और 136 की द्रव्यमान संख्या वाले समस्थानिकों का आधा जीवन एक दिन और दो सप्ताह के बीच होता है, जबकि अधिकांश अन्य समस्थानिकों में कुछ सेकंड से लेकर एक सेकंड के अंश तक आधा जीवन होता है। कम से कम 21 मेटास्टेबल परमाणु आइसोमर मौजूद हैं। के आलावा ^134mCs (सिर्फ 3 घंटे से कम के आधे जीवन के साथ), सभी बहुत अस्थिर हैं और कुछ मिनटों या उससे कम के आधे जीवन के साथ क्षय होते हैं। समस्थानिक ¹³⁵Cs परमाणु रिएक्टर प्रौद्योगिकी में उत्पादित यूरेनियम के लंबे समय तक रहने वाले विखंडन उत्पाद ों में से एक है। हालांकि, अधिकांश रिएक्टरों में इस विखंडन उत्पाद की उपज कम हो जाती है क्योंकि पूर्ववर्ती, क्सीनन-135|¹³⁵Xe, एक शक्तिशाली न्यूट्रॉन जहर है और अक्सर स्थिर क्सीनन-136 में परिवर्तित हो जाता है|¹³⁶Xe इसके क्षय होने से पहले ¹³⁵सी. से बीटा क्षय ¹³⁷सेस to ^137mBa गामा किरण का प्रबल उत्सर्जन है। ¹³⁷Cs और स्ट्रोंटियम-90|⁹⁰Sr प्रमुख मध्यम-जीवित विखंडन उत्पाद हैं|परमाणु विखंडन के मध्यम-जीवित उत्पाद, और कई सौ वर्षों तक चलने वाले शीतलन के कई वर्षों के बाद खर्च किए गए परमाणु ईंधन से रेडियोधर्मी क्षय के प्रमुख स्रोत हैं। वे दो समस्थानिक चेरनोबिल आपदा के क्षेत्र में अवशिष्ट रेडियोधर्मिता का सबसे बड़ा स्रोत हैं। कम कैप्चर दर के कारण, का निपटान ¹³⁷Cs न्यूट्रॉन कैप्चर के माध्यम से संभव नहीं है और एकमात्र वर्तमान समाधान यह है कि इसे समय के साथ क्षय होने दिया जाए। परमाणु विखंडन से उत्पादित लगभग सभी सीज़ियम मूल रूप से अधिक न्यूट्रॉन युक्त विखंडन उत्पादों के बीटा क्षय से आता है, जो आयोडीन के विभिन्न समस्थानिकों और क्सीनन के समस्थानिक ों से होकर गुजरता है। क्योंकि आयोडीन और क्सीनन अस्थिर होते हैं और परमाणु ईंधन या वायु के माध्यम से फैल सकते हैं, रेडियोधर्मी सीज़ियम अक्सर विखंडन की मूल साइट से बहुत दूर बनाया जाता है। 1950 से 1980 के दशक में परमाणु हथियारों के परीक्षण के साथ, ¹³⁷Cs को पृथ्वी के वायुमंडल में छोड़ा गया और नाभिकीय पतन के एक घटक के रूप में पृथ्वी की सतह पर वापस आ गया। यह उस समय से मिट्टी और तलछट की आवाजाही का एक तैयार मार्कर है।

घटना

पोलुसाइट, एक सीज़ियम खनिज

See also: Caesium minerals

सीज़ियम एक अपेक्षाकृत दुर्लभ तत्व है, जिसका अनुमान है कि पृथ्वी की पपड़ी में तत्वों की प्रचुरता में औसतन 3 भाग प्रति मिलियन है|पृथ्वी की पपड़ी। यह धातुओं में 45वां सबसे प्रचुर तत्व और 36वां तत्व है। फिर भी, यह सुरमा, कैडमियम, टिन, और टंगस्टन जैसे तत्वों की तुलना में अधिक प्रचुर मात्रा में है, और परिमाण के दो क्रम पारा और चांदी की तुलना में अधिक प्रचुर मात्रा में हैं; यह रूबिडियम के रूप में 3.3% प्रचुर मात्रा में है, जिसके साथ यह रासायनिक रूप से निकटता से जुड़ा हुआ है।

अपने बड़े आयनिक त्रिज्या के कारण, सीज़ियम असंगत तत्व ों में से एक है। आंशिक क्रिस्टलीकरण (भूविज्ञान) के दौरान, सीज़ियम तरल चरण में केंद्रित होता है और अंतिम रूप से क्रिस्टलीकृत होता है। इसलिए, सीज़ियम का सबसे बड़ा भंडार इस संवर्धन प्रक्रिया द्वारा गठित ज़ोन पेग्माटाइट अयस्क निकाय हैं। चूँकि सीज़ियम पोटाशियम को उतनी आसानी से प्रतिस्थापित नहीं करता जितना कि रूबिडियम करता है, क्षार वाष्पित खनिज सिल्वाइट (KCl) और कार्नेलाइट (KMgCl
₃·6H
₂O) में केवल 0.002% सीज़ियम हो सकता है। नतीजतन, कुछ खनिजों में सीज़ियम पाया जाता है। फीरोज़ा में प्रतिशत मात्रा में सीज़ियम पाया जा सकता है (Be
₃Al
₂(SiO
₃)
₆) और अवोगाद्राइट ((K,Cs)BF
₄), 15 wt% Cs . तक₂हे निकट से संबंधित खनिज pezzottaite में (Cs(Be
₂Li)Al
₂Si
₆O
₁₈), 8.4 wt% Cs . तक₂हे दुर्लभ खनिज लंदन में ((Cs,K)Al
₄Be
₄(B,Be)
₁₂O
₂₈), और अधिक व्यापक रोडोडेंड्रोन में कम।सीज़ियम के लिए एकमात्र आर्थिक रूप से महत्वपूर्ण अयस्क प्रदूषक है Cs(AlSi
₂O
₆), जो दुनिया भर में कुछ स्थानों पर ज़ोनड पेगमाटाइट्स में पाया जाता है, जो अधिक व्यावसायिक रूप से महत्वपूर्ण लिथियम खनिजों, लेपिडोलाइट और पंखुड़ी से जुड़ा हुआ है। पेगमाटाइट्स के भीतर, बड़े अनाज के आकार और खनिजों के मजबूत पृथक्करण के परिणामस्वरूप खनन के लिए उच्च श्रेणी का अयस्क प्राप्त होता है। सीज़ियम का दुनिया का सबसे महत्वपूर्ण और सबसे समृद्ध ज्ञात स्रोत मैनिटोबा , कनाडा में बर्निक झील में टैंको खदान है, जिसमें 350,000 टन प्रदूषित अयस्क होने का अनुमान है, जो दुनिया के आरक्षित आधार के दो-तिहाई से अधिक का प्रतिनिधित्व करता है।हालांकि पॉल्युसाइट में सीज़ियम की स्टोइकोमेट्रिक सामग्री 42.6% है, इस जमा से शुद्ध प्रदूषित नमूनों में केवल 34% सीज़ियम होता है, जबकि औसत सामग्री 24 wt% होती है। वाणिज्यिक प्रदूषण में 19% से अधिक सीज़ियम होता है। ज़िम्बाब्वे में बिकिता जिला पेगमाटाइट जमा अपने पेटलाइट के लिए खनन किया जाता है, लेकिन इसमें प्रदूषण की एक महत्वपूर्ण मात्रा भी होती है। प्रदूषण का एक अन्य उल्लेखनीय स्रोत नामिबिया के एरोंगो क्षेत्र में है।प्रति वर्ष 5 से 10 मीट्रिक टन विश्व खदान उत्पादन की वर्तमान दर पर, भंडार हजारों वर्षों तक चलेगा।

उत्पादन

प्रदूषित अयस्क का खनन और शोधन एक चयनात्मक प्रक्रिया है और अधिकांश अन्य धातुओं की तुलना में छोटे पैमाने पर की जाती है। अयस्क को कुचल दिया जाता है, हाथ से छांटा जाता है, लेकिन आमतौर पर केंद्रित नहीं होता है, और फिर जमीन पर होता है। सीज़ियम को मुख्य रूप से तीन तरीकों से प्रदूषण से निकाला जाता है: एसिड पाचन, क्षारीय अपघटन, और प्रत्यक्ष कमी। एसिड पाचन में, सिलिकेट पॉल्युसाइट रॉक हाइड्रोक्लोरिक एसिड (एचसीएल), सल्फ्यूरिक एसिड (एचसीएल) जैसे मजबूत एसिड के साथ घुल जाता है।H
₂SO
₄), हाइड्रोब्रोमिक एसिड (HBr), या हाइड्रोफ्लुओरिक अम्ल (HF) एसिड। हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ, घुलनशील क्लोराइड का मिश्रण तैयार किया जाता है, और सीज़ियम के अघुलनशील क्लोराइड डबल लवण सीज़ियम एंटीमनी क्लोराइड के रूप में अवक्षेपित होते हैं (Cs
₄SbCl
₇), सीज़ियम आयोडीन क्लोराइड (Cs
₂ICl), या सीज़ियम हेक्साक्लोरोसेरेट (Cs
₂(CeCl
₆)) पृथक्करण के बाद, शुद्ध अवक्षेपित दोहरा नमक विघटित हो जाता है, और शुद्ध CsCl पानी को वाष्पित करके अवक्षेपित हो जाता है।

सल्फ्यूरिक एसिड विधि से अघुलनशील दोहरा नमक सीधे सीज़ियम फिटकरी के रूप में प्राप्त होता है (CsAl(SO
₄)
₂·12H
₂O) फिटकरी को कार्बन के साथ भूनकर एल्यूमीनियम सल्फेट घटक अघुलनशील अल्यूमिनियम ऑक्साइड में परिवर्तित हो जाता है, और परिणामी उत्पाद पानी के साथ लीचिंग (धातु विज्ञान) होता है जिससे एक उपज प्राप्त होती है Cs
₂SO
₄ समाधान।

पॉल्युसाइट को कैल्शियम कार्बोनेट और कैल्शियम क्लोराइड के साथ भूनने से अघुलनशील कैल्शियम सिलिकेट और घुलनशील सीज़ियम क्लोराइड प्राप्त होता है। पानी के साथ लीचिंग या अमोनिया पतला (NH
₄OH) तनु क्लोराइड (CsCl) विलयन प्राप्त करता है। सीज़ियम क्लोराइड का उत्पादन करने के लिए इस घोल को वाष्पित किया जा सकता है या सीज़ियम फिटकरी या सीज़ियम कार्बोनेट में बदला जा सकता है। हालांकि व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य नहीं है, अयस्क को सीधे सीज़ियम धातु का उत्पादन करने के लिए निर्वात में पोटेशियम, सोडियम या कैल्शियम के साथ कम किया जा सकता है।

अधिकांश खनन किए गए सीज़ियम (लवण के रूप में) सीधे बनाया (HCOO .) ​​में परिवर्तित हो जाते हैं^-Cs⁺) तेल कुएं में ड्रिलिंग जैसे अनुप्रयोगों के लिए। विकासशील बाजार की आपूर्ति के लिए, कैबोट कॉर्पोरेशन ने 1997 में मैनिटोबा में बर्निक झील के पास टैंको खदान में एक उत्पादन संयंत्र का निर्माण किया, जिसकी क्षमता थी 12,000 barrels (1,900 m³) प्रति वर्ष सीज़ियम फॉर्मेट समाधान। सीज़ियम के प्राथमिक छोटे पैमाने के वाणिज्यिक यौगिक सीज़ियम क्लोराइड और सीज़ियम नाइट्रेट हैं।

वैकल्पिक रूप से, अयस्क से प्राप्त शुद्ध यौगिकों से सीज़ियम धातु प्राप्त की जा सकती है। सीज़ियम क्लोराइड और अन्य सीज़ियम हैलाइड को कम किया जा सकता है 700 to 800 °C (1,292 to 1,472 °F) परिणाम से आसुत कैल्शियम या बेरियम, और सीज़ियम धातु के साथ। उसी तरह, मैग्नीशियम द्वारा एलुमिनेट, कार्बोनेट या हाइड्रॉक्साइड को कम किया जा सकता है।

धातु को फ्यूज्ड सीज़ियम साइनाइड (CsCN) के इलेक्ट्रोलीज़ द्वारा भी अलग किया जा सकता है। असाधारण रूप से शुद्ध और गैस मुक्त सीज़ियम का उत्पादन किसके द्वारा किया जा सकता है 390 °C (734 °F) सीज़ियम अब्द का ऊष्मीय अपघटन CsN
₃, जो जलीय सीज़ियम सल्फेट और बेरियम एज़ाइड से उत्पन्न किया जा सकता है।निर्वात अनुप्रयोगों में, अन्य गैसीय उत्पादों के बिना शुद्ध सीज़ियम धातु का उत्पादन करने के लिए ज़िरकोनियम के साथ सीज़ियम डाइक्रोमेट की प्रतिक्रिया की जा सकती है।

Cs
₂Cr
₂O
₇ + 2 Zr → 2 Cs + 2 ZrO
₂+ Cr
₂O
₃

2009 में 99.8% शुद्ध सीज़ियम (धातु आधार) की कीमत लगभग थी $10 per gram ($280/oz), लेकिन यौगिक काफी सस्ते हैं।

इतिहास

गुस्ताव किरचॉफ (बाएं) और रॉबर्ट बन्सन (बीच में) ने अपने नए आविष्कृत स्पेक्ट्रोस्कोप से सीज़ियम की खोज की। alt= तीन मध्यम आयु वर्ग के पुरुष, जिनमें से एक बीच में बैठा है। सभी लंबी जैकेट पहनते हैं, और बाईं ओर छोटे आदमी की दाढ़ी है।

1860 में, रॉबर्ट बन्सन और गुस्ताव किरचॉफ ने जर्मनी के बुड दुर्खीम | दुर्खीम से खनिज पानी में सीज़ियम की खोज की। उत्सर्जन स्पेक्ट्रम में चमकदार नीली रेखाओं के कारण, उन्होंने यह नाम लैटिन शब्द कैसियस से लिया है, जिसका अर्थ है आकाश-नीला। सीज़ियम एक स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ खोजा जाने वाला पहला तत्व था, जिसका आविष्कार बन्सन और किरचॉफ ने एक साल पहले ही किया था।

सीज़ियम का शुद्ध नमूना प्राप्त करने के लिए, 44,000 litres (9,700 imp gal; 12,000 US gal) उपज के लिए मिनरल वाटर को वाष्पित करना पड़ा 240 kilograms (530 lb) केंद्रित नमक के घोल से। क्षारीय पृथ्वी धातुओं को या तो सल्फेट्स या ऑक्सालेट के रूप में अवक्षेपित किया गया, जिससे क्षार धातु को घोल में छोड़ दिया गया। नाइट्रेट में रूपांतरण और इथेनॉल के साथ निष्कर्षण के बाद, एक सोडियम मुक्त मिश्रण प्राप्त किया गया था। इस मिश्रण से लिथियम अमोनियम कार्बोनेट द्वारा अवक्षेपित किया गया था। पोटेशियम, रूबिडियम और सीज़ियम क्लोरोप्लाटिनिक अम्ल के साथ अघुलनशील लवण बनाते हैं, लेकिन ये लवण गर्म पानी में घुलनशीलता में थोड़ा अंतर दिखाते हैं, और कम घुलनशील सीज़ियम और रुबिडियम हेक्साक्लोरोप्लाटिनेट ((Cs, Rb)₂पीटीसीएल₆) भिन्नात्मक क्रिस्टलीकरण (रसायन विज्ञान) द्वारा प्राप्त किए गए थे। हाइड्रोजन , सीज़ियम और रूबिडियम के साथ हेक्साक्लोरोप्लाटिनेट की कमी के बाद अल्कोहल में उनके कार्बोनेट की घुलनशीलता में अंतर से अलग हो गए थे। प्रक्रिया उत्पन्न हुई 9.2 grams (0.32 oz) रूबिडियम क्लोराइड और 7.3 grams (0.26 oz) सीज़ियम क्लोराइड के प्रारंभिक 44,000 लीटर मिनरल वाटर से। सीज़ियम क्लोराइड से, दोनों वैज्ञानिकों ने 123.35 पर नए तत्व के परमाणु भार का अनुमान लगाया (वर्तमान में स्वीकृत 132.9 की तुलना में)।उन्होंने पिघले हुए सीज़ियम क्लोराइड के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा मौलिक सीज़ियम उत्पन्न करने की कोशिश की, लेकिन एक धातु के बजाय, उन्होंने एक नीला सजातीय पदार्थ प्राप्त किया, जो न तो नग्न आंखों के नीचे और न ही माइक्रोस्कोप के नीचे धात्विक पदार्थ का मामूली निशान दिखा; नतीजतन, उन्होंने इसे एक गैर-स्टोइकोमेट्रिक यौगिक के रूप में सौंपा (Cs
₂Cl) वास्तव में, उत्पाद संभवतः धातु और सीज़ियम क्लोराइड का एक कोलाइड ल मिश्रण था। पारा कैथोड के साथ क्लोराइड के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस ने एक सीज़ियम अमलगम का उत्पादन किया जो जलीय परिस्थितियों में आसानी से विघटित हो गया।फ्रेडरिक अगस्त केकुले वॉन स्ट्राडोनित्ज़|केकुले और बन्सन के साथ डॉक्टरेट पर काम करते हुए शुद्ध धातु को अंततः जर्मन रसायनज्ञ कार्ल सेटरबर्ग द्वारा अलग कर दिया गया था।1882 में, उन्होंने क्लोराइड के साथ समस्याओं से बचने के लिए, सीज़ियम साइनाइड को इलेक्ट्रोलाइज़ करके सीज़ियम धातु का उत्पादन किया। ऐतिहासिक रूप से, सीज़ियम का सबसे महत्वपूर्ण उपयोग अनुसंधान और विकास में किया गया है, मुख्यतः रासायनिक और विद्युत क्षेत्रों में। 1920 के दशक तक सीज़ियम के लिए बहुत कम अनुप्रयोग मौजूद थे, जब यह रेडियो वैक्यूम ट्यूबों में उपयोग में आया, जहाँ इसके दो कार्य थे; एक गेट्टर के रूप में, इसने निर्माण के बाद अतिरिक्त ऑक्सीजन को हटा दिया, और गर्म कैथोड पर एक कोटिंग के रूप में, इसने विद्युत चालकता को बढ़ा दिया। 1950 के दशक तक सीज़ियम को उच्च प्रदर्शन वाली औद्योगिक धातु के रूप में मान्यता नहीं मिली थी। गैर-रेडियोधर्मी सीज़ियम के अनुप्रयोगों में सौर सेल, फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब, अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी के ऑप्टिकल घटक, कई कार्बनिक प्रतिक्रियाओं के लिए उत्प्रेरक, जगमगाहट काउंटर ों के लिए क्रिस्टल और एमएचडी जनरेटर शामिल हैं।सीज़ियम का उपयोग द्वितीयक आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (SIMS) में धनात्मक आयनों के स्रोत के रूप में भी किया जाता है।

1967 से, इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स ने समय की प्राथमिक इकाई, दूसरी, सीज़ियम के गुणों पर आधारित है। इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स (एसआई) दूसरे को 9,192,631,770 चक्रों की अवधि के रूप में परिभाषित करता है, जो कि सीज़ियम -133 की जमीनी अवस्था के दो अति सूक्ष्म संरचना ऊर्जा स्तर ों के बीच संक्रमण के अनुरूप वर्णक्रमीय रेखा की माइक्रोवेव आवृत्ति पर होता है। 1967 के वजन और माप पर 13वें आम सम्मेलन ने एक सेकंड को इस प्रकार परिभाषित किया: माइक्रोवेव प्रकाश के 9,192,631,770 चक्रों की अवधि, बाहरी क्षेत्रों द्वारा बिना किसी बाधा के उनकी जमीनी अवस्था में सीज़ियम-133 परमाणुओं के अति सूक्ष्म संक्रमण द्वारा अवशोषित या उत्सर्जित होती है।

आवेदन

पेट्रोलियम की खोज

गैर-रेडियोधर्मी सीज़ियम का सबसे बड़ा वर्तमान उपयोग निकालने वाले तेल उद्योग के लिए ड्रिलिंग तरल पदार्थ बनाने में है।सीज़ियम फॉर्मेट का जलीय घोल (HCOO .)^-Cs⁺)—चींटी का तेजाब के साथ सीज़ियम हाइड्रॉक्साइड की प्रतिक्रिया द्वारा निर्मित—1990 के दशक के मध्य में तेल कुओं की ड्रिलिंग और पूर्णता (तेल और गैस कुओं) के रूप में उपयोग के लिए विकसित किए गए थे। ड्रिलिंग तरल पदार्थ का कार्य ड्रिल बिट्स को लुब्रिकेट करना, रॉक कटिंग को सतह पर लाना और कुएं की ड्रिलिंग के दौरान गठन पर दबाव बनाए रखना है। समापन तरल पदार्थ ड्रिलिंग के बाद नियंत्रण हार्डवेयर के प्रतिस्थापन में सहायता करते हैं लेकिन दबाव बनाए रखने से उत्पादन से पहले। सीज़ियम का उच्च घनत्व नमकीन बनाता है (2.3 ग्राम/सेमी . तक)³, या 19.2 पाउंड प्रति गैलन), अधिकांश सीज़ियम यौगिकों की अपेक्षाकृत सौम्य प्रकृति के साथ युग्मित, ड्रिलिंग तरल पदार्थ में जहरीले उच्च घनत्व वाले निलंबित ठोस पदार्थों की आवश्यकता को कम करता है-एक महत्वपूर्ण तकनीकी, इंजीनियरिंग और पर्यावरणीय लाभ। कई अन्य भारी तरल पदार्थों के घटकों के विपरीत, सीज़ियम फॉर्मेट अपेक्षाकृत पर्यावरण के अनुकूल है।पानी के घनत्व को कम करने के लिए सीज़ियम फ़ॉर्मेट ब्राइन को पोटेशियम और सोडियम फ़ॉर्मेट के साथ मिश्रित किया जा सकता है (1.0 ग्राम/सेमी³, या 8.3 पाउंड प्रति गैलन)। इसके अलावा, यह बायोडिग्रेडेबल है और इसे पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है, जो इसकी उच्च लागत (2001 में लगभग 4,000 डॉलर प्रति बैरल (वॉल्यूम) # तेल बैरल) को देखते हुए महत्वपूर्ण है। क्षार प्रारूप संक्षारक विकल्प, उच्च घनत्व वाले ब्राइन (जैसे जिंक ब्रोमाइड) के रूप में उत्पादन गठन या डाउनहोल धातुओं को संभालने के लिए सुरक्षित हैं और नुकसान नहीं पहुंचाते हैं ZnBr
₂ समाधान) कभी-कभी करते हैं; उन्हें कम सफाई की भी आवश्यकता होती है और निपटान लागत कम होती है।

परमाणु घड़ियां

यू.एस. नेवल ऑब्जर्वेटरी में परमाणु घड़ी की टुकड़ी

File:FOCS-1.jpg

FOCS-1, स्विट्जरलैंड में एक निरंतर ठंडी सीज़ियम फव्वारा परमाणु घड़ी, 2004 में 30 मिलियन वर्षों में एक सेकंड की अनिश्चितता पर काम करना शुरू कर दिया। Alt = कुछ ऑप्टिकल उपकरणों के साथ एक प्रयोगशाला तालिका।

सीज़ियम-आधारित परमाणु घड़ियाँ एक संदर्भ बिंदु के रूप में सीज़ियम-133 परमाणुओं की अति सूक्ष्म संरचना में विद्युतचुंबकीय विकिरण का उपयोग करती हैं। पहली सटीक सीज़ियम घड़ी का निर्माण लुई एसेन ने 1955 में यूके में नेशनल फिजिकल लेबोरेटरी, यूके में किया था। पिछली आधी सदी में सीज़ियम घड़ियों में सुधार हुआ है और इसे एक इकाई का सबसे सटीक अहसास माना जाता है जिसे मानव जाति ने अभी तक हासिल किया है।ये घड़ियां 10 . में 2 से 3 भागों की त्रुटि के साथ आवृत्ति मापती हैं¹⁴, जो प्रति दिन 2 नैनोसेकंड या 1.4 मिलियन वर्षों में एक सेकंड की सटीकता से मेल खाती है। नवीनतम संस्करण 10 . में 1 भाग से अधिक सटीक हैं¹⁵, 20 मिलियन वर्षों में लगभग 1 सेकंड।सीज़ियम मानक मानकों के अनुरूप समय और आवृत्ति माप के लिए प्राथमिक मानक है। सीज़ियम घड़ियाँ सेल फ़ोन नेटवर्क और इंटरनेट के समय को नियंत्रित करती हैं।

दूसरे की परिभाषा

दूसरा, प्रतीक s, समय की SI इकाई है। इसे सीज़ियम आवृत्ति का निश्चित संख्यात्मक मान लेकर परिभाषित किया जाता है Δν_Csसीज़ियम-133 परमाणु की अप्रतिबंधित भू-अवस्था अति सूक्ष्म संक्रमण आवृत्ति, होने के लिए 9192631770 जब इकाई Hz में व्यक्त किया जाता है, जो s . के बराबर होता है^-1.

बिजली और इलेक्ट्रॉनिक्स

सीज़ियम वाष्प थर्मोनिक कनवर्टर कम-शक्ति वाले उपकरण हैं जो ऊष्मा ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। दो-इलेक्ट्रोड वैक्यूम ट्यूब कनवर्टर में, सीज़ियम कैथोड के पास स्पेस चार्ज को बेअसर करता है और वर्तमान प्रवाह को बढ़ाता है। सीज़ियम अपने प्रकाश विद्युत प्रभाव गुणों के लिए भी महत्वपूर्ण है, जो प्रकाश को इलेक्ट्रॉन प्रवाह में परिवर्तित करता है। इसका उपयोग सौर सेल में किया जाता है क्योंकि सीज़ियम आधारित कैथोड, जैसे कि इंटरमेटेलिक यौगिक K
₂CsSb, इलेक्ट्रॉन ों के उत्सर्जन के लिए कम थ्रेशोल्ड वोल्टेज है। सीज़ियम का उपयोग करने वाले फोटोमिसिव उपकरणों की श्रेणी में ऑप्टिकल कैरेक्टर मान्यता डिवाइस, फोटोमल्टीप्लायर और वीडियो कैमरा ट्यूब शामिल हैं। फिर भी, जर्मेनियम , रूबिडियम, सेलेनियम, सिलिकॉन, टेल्यूरियम, और कई अन्य तत्वों को प्रकाश संवेदनशील सामग्री में सीज़ियम के लिए प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

सीज़ियम आयोडाइड (CsI), सीज़ियम ब्रोमाइड (CsBr) और सीज़ियम फ्लोराइड (CsF) क्रिस्टल गामा किरण और एक्स-रे विकिरण का पता लगाने के लिए खनिज अन्वेषण और कण भौतिकी अनुसंधान में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले जगमगाहट काउंटरों में सिंटिलेटर के लिए कार्यरत हैं। एक भारी तत्व होने के कारण, सीज़ियम बेहतर पहचान के साथ अच्छी रोक शक्ति प्रदान करता है। सीज़ियम यौगिक एक तेज़ प्रतिक्रिया (CsF) प्रदान कर सकते हैं और कम हीड्रोस्कोपिक (CsI) हो सकते हैं।

कई सामान्य मैग्नेटोमीटर में सीज़ियम वाष्प का उपयोग किया जाता है। तत्व का उपयोग स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री में आंतरिक मानक के रूप में किया जाता है। अन्य क्षार धातुओं की तरह, सीज़ियम में ऑक्सीजन के लिए बहुत अच्छा संबंध होता है और इसका उपयोग वैक्यूम ट्यूबों में गेट्टर के रूप में किया जाता है। धातु के अन्य उपयोगों में उच्च ऊर्जा वाले लेज़र , फ्लोरोसेंट लैंप और वाष्प सही करनेवाला शामिल हैं।

सेंट्रीफ्यूजेशन तरल पदार्थ

सीज़ियम आयन का उच्च घनत्व सीज़ियम क्लोराइड, सीज़ियम सल्फेट और सीज़ियम ट्राइफ़्लोरोएसेटिक एसिड का घोल बनाता है (Cs(O
₂CCF
₃)) घनत्व प्रवणता के लिए आणविक जीव विज्ञान में उपयोगी विभेदक सेंट्रीफ्यूजेशन। इस तकनीक का उपयोग मुख्य रूप से जैविक नमूनों से वायरस, उपकोशिकीय जीवों और अंशों और न्यूक्लिक अम्ल के अलगाव में किया जाता है।

रासायनिक और चिकित्सा उपयोग

अपेक्षाकृत कम रासायनिक अनुप्रयोग सीज़ियम का उपयोग करते हैं। सीज़ियम यौगिकों के साथ डोपिंग रासायनिक संश्लेषण के लिए कई धातु-आयन उत्प्रेरकों की प्रभावशीलता को बढ़ाता है, जैसे कि एक्रिलिक एसिड , anthraquinones , इथिलीन ऑक्साइड , मेथनॉल , फ्थेलिक एनहाइड्राइड , स्टाइरीन, मिथाइल मेथाक्रायलेट मोनोमर्स और विभिन्न अल्केन । इसका उपयोग सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में सल्फर डाइऑक्साइड के सल्फर ट्राइऑक्साइड में उत्प्रेरक रूपांतरण में भी किया जाता है। सीज़ियम फ्लोराइड एक आधार (रसायन विज्ञान) के रूप में कार्बनिक रसायन विज्ञान में एक विशिष्ट उपयोग का आनंद लेता है और फ्लोराइड आयन के निर्जल स्रोत के रूप में। सीज़ियम लवण कभी-कभी कार्बनिक संश्लेषण में पोटेशियम या सोडियम लवण की जगह लेते हैं, जैसे चक्रीय यौगिक , एस्टरीफिकेशन और बहुलकीकरण सीज़ियम का उपयोग थर्मोल्यूमिनसेंट रेडिएशन मात्रामापी <स्माल> (टीएलडी)</छोटा> में भी किया गया है: विकिरण के संपर्क में आने पर, यह क्रिस्टल दोष प्राप्त करता है, जो गर्म होने पर, प्राप्त खुराक के अनुपात में प्रकाश के उत्सर्जन के साथ वापस आ जाता है। इस प्रकार, एक फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब के साथ प्रकाश नाड़ी को मापने से संचित विकिरण खुराक की मात्रा निर्धारित की जा सकती है।

परमाणु और समस्थानिक अनुप्रयोग

सीज़ियम-137 एक रेडियोन्यूक्लाइड है जिसे आमतौर पर औद्योगिक अनुप्रयोगों में गामा किरण-उत्सर्जक के रूप में उपयोग किया जाता है। इसके लाभों में लगभग 30 वर्षों का आधा जीवन, परमाणु ईंधन चक्र से इसकी उपलब्धता और बेरियम के समस्थानिक शामिल हैं|¹³⁷Ba एक स्थिर अंत उत्पाद के रूप में। उच्च जल विलेयता एक नुकसान है जो इसे भोजन और चिकित्सा आपूर्ति के लिए बड़े पूल विकिरणकों के साथ असंगत बनाता है। इसका उपयोग कृषि, कैंसर उपचार, और भोजन, सीवेज कीचड़, और शल्य चिकित्सा उपकरणों के नसबंदी (सूक्ष्म जीव विज्ञान) में किया गया है। कुछ प्रकार के कैंसर के इलाज के लिए चिकित्सा क्षेत्र में विकिरण चिकित्सा में सीज़ियम के रेडियोधर्मी समस्थानिकों का उपयोग किया गया था, लेकिन बेहतर विकल्पों के उद्भव और स्रोतों में पानी में घुलनशील सीज़ियम क्लोराइड का उपयोग, जो व्यापक प्रदूषण पैदा कर सकता है, धीरे-धीरे इन सीज़ियम स्रोतों में से कुछ को उपयोग से बाहर कर देता है। सीज़ियम-137 को नमी, घनत्व, लेवलिंग और मोटाई गेज सहित विभिन्न औद्योगिक माप गेजों में नियोजित किया गया है। इसका उपयोग रॉक संरचनाओं के इलेक्ट्रॉन घनत्व को मापने के लिए अच्छी तरह से लॉगिंग उपकरणों में भी किया गया है, जो संरचनाओं के थोक घनत्व के अनुरूप है। सीज़ियम-137 का उपयोग ट्रिटियम के समान जल विज्ञान अध्ययनों में किया गया है। 1950 के दशक से 1980 के दशक के मध्य तक विखंडन बम परीक्षण के एक बेटी उत्पाद के रूप में, सीज़ियम -137 को वातावरण में छोड़ा गया था, जहाँ इसे आसानी से घोल में अवशोषित कर लिया गया था। उस अवधि के भीतर ज्ञात वर्ष-दर-वर्ष भिन्नता मिट्टी और तलछट परतों के साथ सहसंबंध की अनुमति देती है। परमाणु ऊर्जा उद्योग द्वारा सीज़ियम उत्पादन को मापने के लिए जल विज्ञान में सीज़ियम-134, और कुछ हद तक सीज़ियम-135 का भी उपयोग किया गया है। जबकि वे सीज़ियम-133 या सीज़ियम-137 की तुलना में कम प्रचलित हैं, ये बेलवेदर आइसोटोप पूरी तरह से मानवजनित स्रोतों से उत्पन्न होते हैं।

अन्य उपयोग

सीज़ियम या मरकरी फ्यूल के साथ प्रयोग के लिए विकसित इलेक्ट्रोस्टैटिक आयन थ्रस्टर की योजनाएँ

सीज़ियम और पारा का उपयोग प्रारंभिक आयन थ्रस्टर में एक प्रणोदक के रूप में किया गया था जिसे अंतरिक्ष यान प्रणोदन के लिए बहुत लंबे अंतःग्रहीय या अतिरिक्त ग्रहों के मिशन पर डिजाइन किया गया था। एक चार्ज टंगस्टन इलेक्ट्रोड के संपर्क में ईंधन को आयनित किया गया था। लेकिन अंतरिक्ष यान घटकों पर सीज़ियम द्वारा क्षरण ने विकास को अक्रिय गैस प्रणोदक की दिशा में धकेल दिया है, जैसे कि क्सीनन, जो जमीन-आधारित परीक्षणों में संभालना आसान है और अंतरिक्ष यान को कम संभावित नुकसान पहुंचाता है।क्सीनन का प्रयोग 1998 में प्रक्षेपित प्रायोगिक अंतरिक्ष यान डीप स्पेस 1 में किया गया था। फिर भी, सीज़ियम जैसे तरल धातु आयनों को गति देने वाले क्षेत्र-उत्सर्जन विद्युत प्रणोदन प्रणोदक का निर्माण किया गया है। सीज़ियम नाइट्रेट का उपयोग ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में किया जाता है और अवरक्त फ्लेयर (पायरोटेक्निक) में सिलिकॉन को जलाने के लिए आतिशबाज़ी बनानेवाला का उपयोग किया जाता है। जैसे LUU-19 भड़कना, क्योंकि यह अपने अधिकांश प्रकाश को अवरक्त स्पेक्ट्रम में उत्सर्जित करता है। लॉकहीड ए-12 सीआईए टोही विमान में निकास गैस के रडार क्रॉस-सेक्शन को कम करने के लिए सीज़ियम यौगिकों का उपयोग ईंधन योजक के रूप में किया जा सकता है। सीज़ियम और रूबिडियम को ग्लास में कार्बोनेट के रूप में जोड़ा गया है क्योंकि वे विद्युत चालकता को कम करते हैं और प्रकाशित तंतु और रात्रि दृष्टि उपकरणों की स्थिरता और स्थायित्व में सुधार करते हैं। सीज़ियम फ्लोराइड या सीज़ियम अल्युमीनियम फ्लोराइड का उपयोग मैग्नीशियम युक्त एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को टांकने के लिए तैयार किए गए फ्लक्स में किया जाता है।

MHD जनरेटर | मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक (MHD) बिजली पैदा करने वाली प्रणालियों पर शोध किया गया, लेकिन व्यापक स्वीकृति हासिल करने में विफल रही। सीज़ियम धातु को उच्च-तापमान रैंकिन चक्र टर्बोइलेक्ट्रिक जनरेटर में काम कर रहे तरल पदार्थ के रूप में भी माना जाता है। आर्सेनिक विषाक्तता के प्रशासन के बाद सीज़ियम लवण का मूल्यांकन एंटीशॉक अभिकर्मकों के रूप में किया गया है। हृदय की लय पर उनके प्रभाव के कारण, हालांकि, पोटेशियम या रूबिडियम लवण की तुलना में इनका उपयोग किए जाने की संभावना कम होती है। उनका उपयोग मिर्गी के इलाज के लिए भी किया गया है।

सीज़ियम-133 लेजर कूलिंग हो सकता है और क्वांटम यांत्रिकी में मौलिक और क्वांटम प्रौद्योगिकी समस्याओं की जांच के लिए उपयोग किया जाता है। इसमें ट्यून करने योग्य इंटरैक्शन की आवश्यकता वाले अल्ट्राकोल्ड परमाणुओं के अध्ययन को सक्षम करने के लिए विशेष रूप से सुविधाजनक फेशबैक अनुनाद स्पेक्ट्रम है।

स्वास्थ्य और सुरक्षा के खतरे

सीज़ियम

Hazards
GHS labelling:
Pictograms
Signal word	Danger
Hazard statements	H260, H314
Precautionary statements	P223, P231+P232, P280, P305+P351+P338, P370+P378, P422
NFPA 704 (fire diamond)	3 4 3 W

गैर-रेडियोधर्मी सीज़ियम यौगिक केवल हल्के विषैले होते हैं, और गैर-रेडियोधर्मी सीज़ियम एक महत्वपूर्ण पर्यावरणीय खतरा नहीं है। चूंकि जैव रासायनिक प्रक्रियाएं पोटेशियम के साथ सीज़ियम को भ्रमित और प्रतिस्थापित कर सकती हैं, अतिरिक्त सीज़ियम से hypokalemia , हृदय अतालता और तीव्र हृदय गति रुक ​​सकती है, लेकिन प्राकृतिक स्रोतों में ऐसी मात्रा का सामना नहीं करना पड़ेगा। औसत घातक खुराक (एलडी .)₅₀) चूहों में सीज़ियम क्लोराइड के लिए 2.3 ग्राम प्रति किलोग्राम है, जो एलडी . के बराबर है₅₀ पोटेशियम क्लोराइड और सोडियम क्लोराइड के मूल्य। गैर-रेडियोधर्मी सीज़ियम का मुख्य उपयोग पेट्रोलियम ड्रिलिंग तरल पदार्थों में सीज़ियम फॉर्मेट के रूप में होता है क्योंकि यह विकल्पों की तुलना में बहुत कम विषाक्त होता है, हालांकि यह अधिक महंगा होता है।

सीज़ियम धातु सबसे अधिक प्रतिक्रियाशील तत्वों में से एक है और पानी की उपस्थिति में अत्यधिक विस्फोटक सामग्री है। प्रतिक्रिया से उत्पन्न हाइड्रोजन गैस एक ही समय में जारी तापीय ऊर्जा से गर्म होती है, जिससे प्रज्वलन और एक हिंसक विस्फोट होता है। यह अन्य क्षार धातुओं के साथ हो सकता है, लेकिन सीज़ियम इतना शक्तिशाली है कि यह विस्फोटक प्रतिक्रिया ठंडे पानी से भी शुरू हो सकती है।

यह अत्यधिक पायरोफोरिसिटी है: सीज़ियम का ऑटोइग्निशन तापमान है −116 °C (−177 °F), और यह सीज़ियम हाइड्रॉक्साइड और विभिन्न ऑक्साइड बनाने के लिए हवा में विस्फोटक रूप से प्रज्वलित होता है। सीज़ियम हाइड्रॉक्साइड एक बहुत मजबूत आधार (रसायन विज्ञान) है, और यह तेजी से कांच को खराब कर देगा। सीज़ियम-134 और 137 आइसोटोप जीवमंडल में मानव गतिविधियों से कम मात्रा में मौजूद हैं, जो स्थान के अनुसार भिन्न हैं। रेडियोकैशियम शरीर में अन्य विखंडन उत्पादों (जैसे रेडियोआयोडीन और रेडियोस्ट्रोंटियम) की तरह आसानी से जमा नहीं होता है। अवशोषित रेडियोकेशियम का लगभग 10% पसीने और मूत्र में अपेक्षाकृत जल्दी शरीर से बाहर निकल जाता है। शेष 90% का जैविक आधा जीवन 50 से 150 दिनों के बीच होता है। Radiocaesium पोटेशियम का अनुसरण करता है और फलों और सब्जियों सहित पौधों के ऊतकों में जमा हो जाता है। सीज़ियम के अवशोषण में पौधे व्यापक रूप से भिन्न होते हैं, कभी-कभी इसके लिए महान प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं। यह भी अच्छी तरह से प्रलेखित है कि दूषित जंगलों से मशरूम कवक स्पोरोकार्प (कवक) में रेडियोकेशियम (सीज़ियम-137) जमा करते हैं। चेरनोबिल आपदा के बाद झीलों में सीज़ियम-137 का संचय एक बड़ी चिंता का विषय रहा है। कुत्तों के साथ किए गए प्रयोगों से पता चला कि 3.8 क्यूरी (इकाई) (140 Becquerel , 4.1 माइक्रोग्राम सीज़ियम-137) प्रति किलोग्राम की एक खुराक तीन सप्ताह के भीतर घातक है; कम मात्रा में बांझपन और कैंसर हो सकता है। अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी और अन्य स्रोतों ने चेतावनी दी है कि रेडियोधर्मी सामग्री, जैसे कि सीज़ियम -137, का उपयोग रेडियोलॉजिकल फैलाव उपकरणों या गंदे बमों में किया जा सकता है।

यह भी देखें

• गोइआनिया दुर्घटना, 1987 में एक प्रमुख रेडियोधर्मी संदूषण घटना जिसमें सीज़ियम-137 शामिल था।
• क्रामाटोर्स्क रेडियोलॉजिकल दुर्घटना , दूसरा ¹³⁷1980 और 1989 के बीच की घटना।
• एसेरिनॉक्स दुर्घटना, 1998 में एक सीज़ियम-137 संदूषण दुर्घटना।

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बाहरी संबंध

• Caesium or Cesium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• View the reaction of Caesium (most reactive metal in the periodic table) with Fluorine (most reactive non-metal) courtesy of The Royal Institution.
• Rogachev, Andrey Yu.; Miao, Mao-Sheng; Merino, Gabriel; Hoffmann, Roald (2015). "Molecular CsF5and CsF2+". Angewandte Chemie. 127 (28): 8393–8396. Bibcode:2015AngCh.127.8393R. doi:10.1002/ange.201500402.