Cesio

O **cesio** é un elemento químico de símbolo **Cs** e número atómico&nbsp;55. É un metal alcalino brando de cor prateada-dourada, cun punto de fusión de 28,44&nbsp;°C (301,59&nbsp;K), un dos únicos cinco metais elementais que se poden atopar en estado líquido a temperatura ambiente. As súas propiedades físicas e químicas aseméllanse ás do rubidio e ás do potasio. É extremadamente reactivo e pirofórico, reaccionando coa auga a temperaturas de ata . É o elemento químico menos electronegativo e só ten un isótopo estable, o cesio-133. Obtense principalmente da extracción do mineral polucita, mentres que os seus radioisótopos, en especial o cesio-137 que é un produto de fisión, obtéñense dos residuos producidos polos reactores nucleares.

Foi descuberto no ano 1860 polos científicos alemáns Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff mediante o método de análise espectral. O seu nome procede do latín *caesius*, que significa "azul ceo". As primeiras aplicacións a pequena escala deste elemento foron en tubos de baleiro e células fotoeléctricas. En 1967, baseándose na definición da velocidade da luz de Einstein como a dimensión máis constante do universo, o Sistema Internacional de Unidades illou dúas emisións de ondas específicas do espectro do cesio-133 para definir as medidas do segundo e do metro. Dende entón o cesio foi empregado habitualmente en reloxos atómicos de alta precisión.

Dende os anos 1990 a súa principal aplicación foi en forma de formiato de cesio para fluídos de perforación, pero tamén se emprega o elemento en aplicacións eléctricas, electrónicas e químicas. O isótopo radioactivo cesio-137 ten unha vida media duns 30 anos e úsase en aplicacións médicas, industriais e hidrolóxicas. O elemento presenta unha toxicidade media e considérase un metal perigoso, e os seus radioisótopos supoñen un risco para a saúde cando se liberan no ambiente.

## Características 
### Propiedades físicas 
[esquerda|miniatura|Cesio-133 de alta pureza preservado baixo [argon.]]
O cesio é un elemento moi brando (0,2 Mohs) e dúctil, de cor pálida que se escurece na presenza de osíxeno. O seu punto de fusión é de 28,4&nbsp;°C (301,5&nbsp;K), o que o converte nun dos poucos metais elementais que se poden atopar en estado líquido a temperatura ambiente. O mercurio é o único outro metal coñecido cun punto de fusión máis baixo que este elemento. Tamén presenta un baixo punto de ebulición, , o segundo máis baixo de tódolos metais.

Forma aliaxes con outros metais alcalinos (agás co litio) e co ouro, así como amálgamas co mercurio. A temperaturas por baixo dos  non forma aliaxes co cobalto, ferro, molibdeno, níquel, platino, tántalo ou volframio. Tamén forma compostos intermetálicos co antimonio, galio, indio e torio, que son fotosensitivos. Algunhas das súas amálgamas foron obxecto de estudo, como  que é de cor negra cun lustre metálico púrpura, mentres que CsHg é de cor dourada, tamén cun lustre metálico.

### Propiedades químicas 
esquerda|miniatura|Ao engadir unha pequena cantidade de cesio a auga fría prodúcese unha explosión.
O cesio é altamente reactivo e pirofórico. É capaz de entrar en ignición de forma espontánea no aire, e reacciona de forma explosiva coa auga incluso a baixas temperaturas, máis que o resto de membros dos metais alcalinos da táboa periódica. Pode almacenarse en ampolas de vidro borosilicatado, aínda que para cantidades maiores de 100&nbsp;gramos o transporte realízase dentro de contedores de aceiro inoxidable pechados hermeticamente. Algunhas diferenzas co resto de alcalinos danse no feito de que ten maior masa atómica e electropositividade que os outros membros non radioactivos deste grupo. O cesio é o elemento químico de maior electropositividade,

### Abundancia 
[miniatura|dereita|300px|Mineral de [polucita.]]
O cesio é un elemento relativamente escaso, con estimacións que indican unha presenza aproximada de 3&nbsp;partes por millón deste elemento na codia terrestre. Isto sitúao como o 45º elemento químico máis abundante, e o 36º metal máis común. É máis abundante que elementos como o antimonio, cadmio, estaño e volframio, e dúas ordes de magnitude máis abundante que o mercurio e a prata. Non obstante, a súa abundancia é de tan só un 3,3% en comparación co rubidio, o elemento ao que máis se asemella quimicamente. Durante o proceso de cristalización fraccionada o cesio concéntrase na fase líquida e cristaliza en último lugar. Isto provoca que os maiores depósitos de cesio se atopen en corpos minerais de pegmatita formados por este proceso de enriquecemento. Como o cesio non se substitúe polo potasio de forma tan doada como o rubidio, os minerais alcalinos silvina (KCl) e carnalina () adoitan conter tan só un 0,002% deste elemento. Poden atoparse tamén pequenas cantidades porcentuais de cesio no berilo () e na avogadrita (). Dáse en concentracións de ata un 15 % de Cs2O na pezzottaíta (Cs(Be2Li)Al2Si6O18), ata un 8,4 % na londonita (), e en menor concentración no mineral máis común rodicita.

Unha das maiores fontes deste metal é a Mina Tanco en Bernic Lake, Manitoba, Canadá. Os depósitos alí atopados estímanse nunhas 350&nbsp;000&nbsp;toneladas de mineral de polucita, o que representa máis de dous terzos das reservas mundiais deste mineral. mentres que a polucita que se comercializa contén ao redor dun 19% deste metal. O depósito de pegmatita do Distrito de Bikita, en Zimbabwe, trabállase para extraer petalita principalmente, pero tamén contén unha cantidade significativa de polucita, que tamén se pode atopar en cantidades notables na Rexión Erongo de Namibia. así como no interior das supernovas. Porén, o único isótopo estable do cesio é 133Cs, con 78 neutróns. Aínda que posúe un spin nuclear grande , poden realizarse estudos de resonancia magnética nuclear con este isótopo a unha frecuencia resoante de 11,7&nbsp;MHz.

O isótopo radioactivo 135Cs ten unha vida media de aproximadamente 2,3&nbsp;millóns de anos, a máis longa de tódolos isótopos radioactivos deste elemento. 137Cs e 134Cs teñen vidas medias de 30 e 2 anos respectivamente. 137Cs descomponse en 137mBa por emisións beta e posteriormente en bario non radioactivo, mentres que 134Cs transfórmase en 134Ba directamente. Os isótopos de número másico 129, 131, 132 e 136 teñen vidas medias de entre un día e dúas semanas, e o resto de isótopos teñen vidas medias non superiores a un segundo. Existe un total de polo menos 21 isómeros nucleares metaestables, todos eles moi inestables e con vidas medias duns poucos minutos. 135Cs é tamén un dos produtos de gran lonxevidade resultantes da fisión do uranio que se forman nos reactores nucleares. Porén, esta produción é reducida na maioría de reactores, xa que o seu predecesor 135Xe é un veleno nuclear moi potente e transmútase habitualmente a un 136Xe estable antes de que poida decaer ata 135Cs.

miniatura|dereita|250px|Decaemento do cesio-137.
O isótopo 137Cs é un potente emisor de radiación gamma debido ao seu decaemento por emisións beta. A súa vida media convérteo no principal produto de lonxevidade media xunto ao 90Sr que resultan da fisión nuclear do uranio, sendo ámbolos dous responsables da radioactividade do combustible nuclear esgotado, que pode durar varios centos de anos tralo uso deste. Como exemplo, no ano 2005 estimouse que o 137Cs xunto ao 90Sr estaban a ser a principal fonte de radioactividade na área afectada polo accidente de Chernóbil. O tratamento do 137Cs por medio de captura de neutróns non é factible debido ao baixo ritmo de captura, o que provoca que se teña que permitir o decaemento natural deste isótopo.

Case todo o cesio producido como resultado da fisión nuclear procede das emisións beta de produtos de fisión orixinariamente máis ricos en neutróns, pasando por varios isótopos de iodo e xenon. Xa que estes dous elementos son volátiles e poden difundirse a través do combustible nuclear ou polo aire, o cesio radioactivo adoita formarse lonxe do sitio orixinal no que teña lugar a fisión. As primeiras probas nucleares dos anos 1950 liberaron isótopos de 137Cs na atmosfera terrestre, que posteriormente retornaron á superficie da terra como parte da consecuente chuvia radioactiva. acetatos, carbonatos, haluros, óxidos, nitratos e sulfatos deste elemento son solubles en auga. As sales dobres presentan unha menor solubilidade, como no caso do sulfato de aluminio-cesio, empregado na purificación de Cs nos seus minerais. Outros sales dobres con baixa solubilidade son os de antimonio (p.ex.: ), bismuto, cadmio, cobre, ferro e chumbo.

O hidróxido de cesio (CsOH) é higroscópico e unha base moi forte, O CsOH estivo considerado durante un tempo polos químicos como a base máis forte, reflectindo a relativamente débil atracción experimentada entre os grandes ións Cs+ e o grupo OH−.

### Haluros 
[miniatura|dereita|200px|Fíos monoatómicos de haluros de cesio dentro de [nanotubos de carbono.]]
O fluoruro de cesio (CsF) é un sólido higroscópico de cor branca, empregado na química orgánica do flúor como fonte do anión fluoruro. Este composto ten unha estrutura compacta, na que as compoñentes Cs+ e F− xúntanse nun arranxo cúbico compacto da mesma forma que fan o Na+ e o Cl− no cloruro de sodio.

### Óxidos 
O cesio forma numerosos compostos binarios co osíxeno, máis que o resto de metais alcalinos. Cando arde no aire, o principal produto desta reacción é o superóxido . O monóxido de cesio () forma cristais hexagonais de cor amarela-laranxa, sendo o único óxido coñecido de tipo anti-[[cloruro de cadmio|]]. Vaporízase a unha temperatura de , e descomponse en metal de cesio e no peróxido  a temperaturas por riba dos . A maiores do superóxido e do ozonuro , existen varios subóxidos do cesio de cores brillantes que tamén foron obxecto de estudo. Estes inclúen os compostos , , ,  (verde escuro), CsO, , así como o . Este último pode quentarse en condicións de baleiro para xerar . O cesio foi o primeiro elemento descuberto polo método da espectroscopia.

[miniatura|esquerda|[Gustav Kirchhoff (esquerda) e Robert Bunsen (centro).]]
Os dous científicos empregaron o cloruro de cesio así obtido para facer unha estimación do peso atómico do novo elemento, ao que deron un valor de 123,35 (en comparación co finalmente aceptado de 132,9). A electrólise da solución acuosa de cloruro cun ánodo de mercurio produciu unha amálgama de cesio descomposta nesas condicións acuosas.

O uso máis importante do cesio foi historicamente nos campos de investigación, principalmente nos da química e da electricidade. Ata os anos 1920 existiron moi poucas aplicacións industriais para este elemento, momento no que se comezou a empregar en tubos de baleiro para radios. Nesta aplicación tiña dúas funcións: eliminar o exceso de osíxeno remanente trala manufactura, e como recubrimento do cátodo para incrementar a súa condutividade eléctrica. O cesio non foi recoñecido como un metal industrial de alto rendemento ata os anos 1950, cando comezou a aplicarse en células fotoeléctricas, tubos fotomultiplicadores, compoñentes ópticos de espectroscopios infravermellos, como catalizador para diversas reaccións orgánicas, en xeradores magnetohidrodinámicos

Dende 1967 o Sistema Internacional de Unidades basea a súa unidade de tempo, o segundo, nas propiedades do cesio. O SI definiu o segundo como a duración de 9&nbsp;192&nbsp;631&nbsp;770 ciclos a unha frecuencia de microondas da liña espectral correspondente á transición entre dous niveis de enerxía hiperfinos do estado fundamental do cesio-133.

## Produción 
A extracción de mineral de polucita é un proceso selectivo e faise a pequena escala en comparación con outras operacións mineiras. O mineral machúcase, seleccionase a man, habitualmente sen pasar un proceso de concentración, e finalmente lévase ata un estado fundamental. Neste punto extráese o cesio, principalmente por medio de tres métodos: dixestión ácida, descomposición alcalina e redución directa.

No proceso de dixestión ácida, a rocha de polucita disólvese con ácidos fortes, como o ácido clorhídrico (HCl), o ácido sulfúrico (), o ácido bromhídrico ou o ácido fluorhídrico (HF). Empregar o ácido clorhídrico dá como resultado unha mestura de cloruros solubles, e os sales dobres insolubles de cesio precipítanse como cloruro de antimonio-cesio (), cloruro de iodo-cesio () ou hexaclorocerato de cesio (). Trala separación, o sal puro precipitado descomponse, obtendo CsCl puro ao evaporarse a auga. Esta solución pode evaporarse para producir cloruro de cesio ou transformarse ben en alume de cesio ou ben en carbonato de cesio. Aínda que non é comercialmente factible, a redución directa do mineral con potasio, sodio ou calcio no baleiro pode producir metal de cesio de forma directa.

[miniatura|dereita|Po de [cloruro de cesio.]]
Outro método alternativo para obter metal de cesio é a partir dos compostos purificados derivados do mineral. O cloruro de cesio, así como os outros haluros, pode reducirse a unha temperatura de entre  e 800&nbsp;°C (1070&nbsp;K) con calcio ou bario, para posteriormente aplicar un proceso de destilación do metal de cesio. De forma semellante, os compostos con aluminio, carbono e hidróxido poden reducirse con magnesio.

: + 2  → 2  + 2 + 

A gran maioría do cesio producido en extraccións mineiras en forma de sales convértese en formiato de cesio (HCOO−Cs+) para aplicacións na extracción de petróleo. A empresa Cabot Corporation construíu unha planta produtiva no ano 1997 na localización da mina Tanco, preto de Bernic Lake en Manitoba (Canadá), cunha capacidade produtiva de 1900 m3 de solución de formiato de cesio ao ano. Os principais compostos comerciais a menor escala do cesio son o cloruro de cesio e o nitrato de cesio. e a natureza relativamente benigna da maioría dos compostos de cesio reducen o número de sólidos tóxicos de alta densidade nestes fluídos, supoñendo unha vantaxe tecnolóxica e medioambiental. Os formiatos dos elementos alcalinos non presentan perigos no seu manexo e non resultan tan corrosivos como outras solucións salinas alternativas de alta densidade, como por exemplo solucións de bromuro de cinc (), ademais de supoñer un menor custo de limpeza e eliminación que estas alternativas. Dende entón foron mellorados progresivamente, chegando a formar a base dos estándares de medidas do tempo e da frecuencia pola súa gran precisión.

### Electricidade e electrónica 
Os xeradores termoiónicos de vapor de cesio son dispositivos que converten a enerxía térmica en enerxía eléctrica. Nos convertedores de tubos de baleiro de dous eléctrodos este vapor de cesio neutraliza a carga espacial que se acumula preto do cátodo, mellorando desta forma o fluxo da corrente.

O cesio tamén resulta de importancia grazas ás súas propiedades fotoeléctricas de conversión de enerxía lumínica en fluxos de electróns. Emprégase en células fotoeléctricas debido a que os cátodos baseados en cesio, como o composto intermetálico , teñen un límite de voltaxe baixa para a emisión de electróns. Os distintos tipos de dispositivos que poden empregar cesio son dispositivos de recoñecemento óptico de caracteres, fotomultiplicadores, e tubos de videocámaras. Outros elementos como o xermanio, o rubidio, o selenio, o silicio ou o telurio poden substituír o cesio nestes materiais fotosensitivos.

O vapor de cesio utilízase en moitos magnetómetros, e o elemento emprégase como un estándar interno no campo da espectrofotometría. Ao igual que outros metais alcalinos ten unha grande afinidade co osíxeno e emprégase como elemento que contribúe a manter o baleiro nos tubos de baleiro. Outros usos do cesio nestes campos da ciencia inclúen aplicacións en láseres de grande enerxía, lámpadas fluorescentes e rectificadores de vapor. Esta tecnoloxía aplícase principalmente no illamento de partículas virais, orgánulos subcelulares e ácidos nucleicos a partir de mostras biolóxicas.

### Usos na química e na medicina 
As aplicacións químicas do cesio son relativamente reducidas en comparación a outros elementos. e como fonte anhídrica de ión fluoruro, mentres que os sales de cesio poden substituír as de potasio ou sodio na síntese orgánica en procesos de ciclicación, esterificación e polimerización. O cesio tamén se emprega na dosimetría de radiación termoluminiscente (TLD). Ao expoñerse a radiación adquire defectos cristalinos que ao quentarse retornan unha emisión de luz proporcional á dose recibida. Medir este pulso de luz cun tubo fotomultiplicador permite cuantificar a dose de radiación acumulada.

Os sales de cesio foron avaliadas como reaxentes antishock para o seu uso trala administración de medicamentos con base de arsénico, aínda que o seu uso é máis limitado que os sales de rubidio ou potasio debido ao seu efecto no ritmo cardíaco. Estes sales tamén teñen sido probados para o tratamento da epilepsia e de convulsións.

### Aplicacións nucleares e dos isótopos de cesio 
O cesio-137 é un radioisótopo de uso común como emisor de raios gamma en aplicacións industriais. As vantaxes deste isótopo son a súa vida media de case 30 anos, a dispoñibilidade do mesmo a partir do ciclo do combustible nuclear e o feito de que teña o 137Ba como produto estable final. Por outra banda, a súa alta solubilidade en auga é unha desvantaxe que o fai incompatible con irradiadores para a produción de subministración de comida e medicinas. Tense empregado na agricultura, en tratamentos médicos para o cancro e na esterilización de comida, lodos de sumidoiros e equipo cirúrxico. Os isótopos radioactivos de cesio empregáronse en radioterapia para tratar certos tipos de cancro, pero a aparición de alternativas mellores e o risco de contaminación por mor do uso de cloruro de cesio soluble en auga provocaron que estes usos do cesio se desbotasen progresivamente. O cesio-137 aplícase en diversos calibres de medición industrial para a humidade, densidade, nivel e viscosidade. Tamén se emprega en rexistros de perforación para medir a densidade de electróns das formacións rochosas.

O isótopo 137 ten diversas aplicacións en estudos hidrolóxicos. Sendo un produto das reaccións nucleares de fisión, por mor das probas nucleares comezadas en 1945 ata a década dos anos 1980 este isótopo foi liberado na atmosfera, onde se absorbeu rapidamente en forma de solución. As variacións anuais coñecidas durante ese período permiten a súa correlación co solo e as capas de sedimentación. Outros isótopos menos habituais como o cesio-134 e, en menor medida, o cesio-135, poden empregarse na hidroloxía para medir as emisións de cesio producidas pola industria da enerxía nuclear.

### Outros usos 
miniatura|300px|Esquema dun propulsor de ións inicialmente deseñando para o seu uso con cesio ou mercurio.
O cesio e o mercurio foron empregados como propelente nalgúns primeiros deseños de motores iónicos para propulsión aeroespacial en misións interplanetarias de longa duración. O método de ionización consistía en extraer o electrón exterior do propelente ao entrar en contacto cun eléctrodo de volframio ao que se lle aplicaba unha voltaxe. Porén, as preocupacións pola acción corrosiva do cesio en compoñentes de naves espaciais dirixiron o desenvolvemento na dirección de uso de gases inertes como propelentes no lugar deste elemento. Estes gases resultan máis doados de manexar nas probas en terra e teñen un menor potencial de interferencia coa nave espacial que o cesio. Malia todo iso, téñense construído motores de propulsión de emisión de campos eléctricos que empregan un sistema simple de aceleración de ións de metal líquido como o do cesio para crear o pulo.

O nitrato de cesio pode usarse como oxidante e colorante pirotécnico para a combustión de silicio en bengalas infravermellas, como por exemplo na denominada *LUU-19*, xa que este elemento emite unha gran maioría da súa luminosidade no espectro infravermello. O cesio tamén se usou para reducir a sinatura de radar dos gases de escape do avión militar Lockheed SR-71 Blackbird, e xunto co rubidio tense engadido en forma de carbonato ao vidro para reducir a condutividade eléctrica e mellorar a estabilidade e durabilidade da fibra óptica e dos dispositivos de visión nocturna. e o metal de cesio considerouse tamén como fluído de traballo en xeradores turboeléctricos de altas temperaturas do ciclo Rankine.

## Precaucións 
[miniatura|325px|Variación temporal da porcentaxe da dose radioactiva total no aire segundo cada tipo de isótopo en [Pripyat tralo accidente de Chernóbil, no que se aprecia o cesio-137 converténdose na maior fonte de radiación tras pasar 200 días dende o accidente.]]
Os compostos de cesio non radioactivos considéranse medianamente tóxicos. A exposición a grandes cantidades destes compostos pode causar irritabilidade e espasmos debido ás semellanzas químicas do cesio co potasio. Porén, estas grandes cantidades non se atopan nas fontes naturais do elemento e o cesio non radioactivo non se considera un perigo significante para o medio ambiente. A dose letal media (DL50) do cloruro de cesio en ratos é de 2,3&nbsp;g por quilogramo, valor semellante ao das DL50 do cloruro de potasio e do cloruro de sodio. O principal uso do cesio non radioactivo en forma de formiato de cesio como fluído para as perforacións petrolíferas presenta unha vantaxe na súa baixa toxicidade fronte a outras alternativas de menor custo económico. O hidróxido de cesio é unha base moi forte que provoca unha corrosión moi rápida no vidro.

Os isótopos 134 e 137 atópanse na biosfera en pequenas cantidades produto de diversas actividades do ser humano, e representan unha carga radioactiva que varía segundo a localización. O cesio radioactivo non se acumula no corpo humano de forma tan efectiva como outros produtos de fisión como poden ser o iodo e o estroncio. Ao redor dun 10% do cesio radioactivo absorbido expúlsase relativamente rápido en forma de suor e nos ouriños, mentres que o 90% restante ten unha vida biolóxica media de entre 50 e 150 días. O cesio radioactivo tende a acumularse rapidamente nos tecidos das plantas, así como nas froitas e verduras. As distintas plantas absorben o cesio de diferentes maneiras. Algunhas absorben pequenas cantidades, mentres que outras absorben grandes cantidades e presentan unha gran resistencia aos seus efectos. Os fungos de bosques contaminados tamén acumulan o cesio radioactivo (137Cs) nos seus esporocarpos. A acumulación de cesio-137 en lagos e outros corpos de auga semellantes pasou a ser unha preocupación medioambiental mundial dende o accidente de Chernóbil. Os resultados dunha serie de experimentos con cans amosaron que unha única dose de 3,8 milicurios por quilogramo provoca a morte en tres semanas, mentres que cantidades máis pequenas poden causar infertilidade e cancro. A Axencia Internacional de Enerxía Atómica e outras fontes teñen alertado da posibilidade do uso de cesio-137 xunto a outros materiais radioactivos en dispositivos de dispersión radiolóxica.

### Accidentes significativos 
O accidente radiolóxico de Goiânia foi un evento de contaminación radioactiva que tivo lugar o 13 de setembro de 1987 en Goiânia, a capital do estado brasileiro de Goiás. Unha vella fonte de radioterapia foi roubada nun hospital abandonado na cidade, e posteriormente pasou polas mans dunha multitude de persoas, resultando na morte de catro delas. Aproximadamente 112&nbsp;000 persoas sometéronse a un exame para detectar contaminación radioactiva, e 249 delas presentaron niveis significativos de material radioactivo no seu corpo.

No ano 1998 a fábrica de Acerinox en Los Barrios (Cádiz) fundíu unha cápsula de cesio-137 que se atopaba nunha consigna de ferralla. As substancias radioactiva liberáronse na atmosfera e estendéronse por toda Euorpa. As autoridades nucleares de Francia, Alemaña, Italia e Suíza detectaron ata 2400&nbsp;μBq de radiación ionizante no aire, un valor 1000 veces maior do normal. Outras dúas factorías en Huelva e Badaxoz tiveron tamén contaminación debido aos residuos que se transportaron alí dende a fábrica de Acerinox, Os custos totais deste accidente estimáronse nuns 18&nbsp;millóns de euros por mor da perda de produción na factoría, 3 millóns de euros para a limpeza e outros 3 millóns de euros para o almacenamento dos residuos.

## Notas 
;Referencias

## Véxase tamén 
### Bibliografía 
* 
* 
* 

### Ligazóns externas 
* 
*