Il cesio è un elemento appartenente ai metalli alcalini, posizionato nel Gruppo 1 e nel 6° Periodo della tavola periodica con una configurazione elettronica [Xe]6s1. La sua scoperta risale al 1860 ad opera di Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff attraverso l’utilizzo della spettroscopia su campioni di acqua minerale provenienti da Dürkheim. Il nome “cesio” deriva dal latino “caesius”, che significa celeste, in riferimento alle linee blu nel suo spettro atomico.
Un aspetto geologico importante legato al cesio è rappresentato dalla pollucite, un minerale zeolitico che contiene Cs2Al2Si4O12.
Estrazione del CesioPUBBLICITA
L’estrazione del cesio è sfidante a causa della sua presenza con il rubidio nei minerali, dovendo separare due elementi con proprietà chimiche simili. La separazione avviene triturando e riscaldando i minerali in presenza di sodio a circa 650°C per creare una lega, seguita da distillazione frazionata per separare i due elementi.
Il cesio è un metallo lucente, duttile e malleabile, con un basso punto di fusione di 28.5°C, ed è l’elemento meno elettronegativo con elevata reattività chimica. È comunemente commerciato come azide di cesio, da cui è possibile isolare l’elemento mediante riscaldamento nella reazione 2CsN3 → 2Cs + 3N2.
Reazioni Chimiche del Cesio
Il cesio reagisce vigorosamente con l’ossigeno formando superossido di cesio e con l’acqua producendo idrossido di cesio e idrogeno in una reazione altamente esotermica. Inoltre, interagisce con gli alogenii formando alogenuri di cesio.
Reazioni del Cesio con Acidi
Esponendo il cesio all’acido cloridrico diluito si sviluppa idrogeno e si formano soluzioni contenenti ioni cesio. L’elemento trova ampio impiego nella produzione di orologi atomici grazie alle transizioni iperfini del suo isotopo 133Cs.
Grazie alle sue eccezionali proprietà chimiche e alle sue applicazioni tecnologiche, il cesio svolge un ruolo fondamentale nella ricerca scientifica e nello sviluppo tecnologico.Ruolo e Utilizzi dell’Acido Solforico e del Cesio in Diverse Reazioni
L’acido solforico svolge un ruolo significativo in varie reazioni chimiche, incluso il suo impiego nella reazione con il cesio metallico. Quando il cesio è in una soluzione diluita di acido solforico, può subire un processo di ossidazione che porta al rilascio di anidride solforosa (SO2) e alla deposizione di zolfo elementare. Questa reazione può essere sintetizzata nella seguente equazione: 8 Cs + 6 H2SO4 → 8 Cs+ + 4 SO42- + SO2 + S + 6 H2O. Allo stesso modo, la reazione del cesio con acido nitrico diluito favorisce la formazione di ossidi di azoto, come illustrato dall’equazione chimica: 21 Cs + 26 HNO3 → 21 Cs+ + 21 NO3- + NO + N2O + N2 + 13 H2O.
Trasformazione del Cesio in Diversi Composti
Alcune reazioni interessanti coinvolgono la trasformazione del cesio con diversi reagenti. Ad esempio, in presenza di idrossido di cesio a temperature comprese tra 300 e 350°C, è possibile ottenere ossido di cesio con produzione di idrogeno: 2 Cs + 2 CsOH → 2 Cs2O + H2. In condizioni di alta temperatura e pressione, il cesio può reagire con idrogeno per formare idruro di cesio secondo la reazione: 2 Cs + H2 → 2 CsH. Un’altra reazione interessante avviene con l’introduzione di ammoniaca e platino come catalizzatore a -40°C, che porta alla formazione di ammide di cesio e idrogeno: 2 Cs + 2 NH3 → 2 CsNH2 + H2. Infine, la reazione con biossido di silicio a temperature superiori ai 300°C genera silicato di cesio: 4 Cs + 3 SiO2 → 2 Cs2SiO3 + Si.
Applicazioni Diverse del Cesio
Il cesio, soprattutto nella forma di ioduro drogato con tallio, mostra scintillazione in risposta a radiazioni ionizzanti, il che lo rende utile nella rivelazione di particelle ionizzanti. Altri composti di cesio trovano impiego in vari settori: il nitrato di cesio è utilizzato per la produzione di vetri speciali per l’ottica avanzata, il cloruro di cesio trova impiego in celle fotoelettriche e il formiato di cesio è noto per le sue ottime proprietà lubrificanti.
Un importante traguardo nella storia della metrologia è stato raggiunto con il primo orologio atomico, che sfrutta le transizioni energetiche dell’atomo di cesio per misurare il tempo con estrema precisione. Infine, il cesio riveste un ruolo cruciale come catalizzatore nelle reazioni di idrogenazione di composti organici, dimostrando la sua versatilità e importanza nei processi chimici industriali.