Césio - (Cs)

Césio 137

O césio (do latim "caesium" , que significa "céu azul") é um elemento químico de símbolo Cs , de número atômico 55 (55 prótons e 55 elétrons) com massa atômica 132,9 u. Seus isótopos mais relevantes são o Cs-133 usado para definir o segundo e o radioisótopo Cs-137 para a cura do cancro.

• O césio é um metal alcalino localizado no grupo 1 ( IA ) da classificação periódica dos elementos . É dúctil, muito reativo, encontrado no estado líquido na temperatura ambiente (líquido acima de 28,5 °C) .Foi descoberto em 1860 por Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff, por análise espectral.

Características principais:

O espectro eletromagnético tem duas linhas brilhantes na região azul do espectro junto com diversas outras linhas no vermelho, amarelo, e no verde. Este metal é macio, dúctil, de coloração ouro prateado. O césio é o mais eletropositivo , o mais alcalino e o de menor potencial de ionização entre todos os elementos, à exceção do frâncio. O césio é o menos abundante dos cinco metais alcalinos radioativos. Tecnicamente o frâncio é o metal alcalino menos comum (menos de trinta gramas na terra inteira) e, sendo altamente radioativo, sua abundância pode ser considerada como zero em termos práticos.

• Junto com o gálio e o mercúrio, o césio é um dos poucos metais que encontra-se no estado líquido na temperatura ambiente (líquido acima de 28,5 °C) . O césio reage explosivamente com a água fria (pirofórico) e , também, com o gelo em temperaturas acima de -116 °C. O hidróxido de césio obtido (CsOH) é a base mais forte conhecida e ataca o vidro .

Aplicações:

Dentre as principais aplicações atuais deste elemento químico, destacam-se as seguintes: 

• Cs-133 é utilizado na construção de relógios atômicos, os quais são referência para a determinação da unidade de tempo do Sistema Internacional de Unidades: o segundo . 
• Cs-134 foi usado na hidrologia como medida de determinação da produção de césio nas indústrias de energia nuclear. Este isótopo de césio é usado com essa finalidade porque, apesar de ser menos comum que o Cs-133 ou o Cs-137, é produzido unicamente por reações nucleares. O Cs-135 também foi usado com essa função. 

Da mesma maneira que os outros elementos do grupo 1 , o césio tem uma grande afinidade pelo oxigênio e, por isso, é usado como "getter " em tubos de vácuo. 

• Este metal também é usado em células fotoelétricas porque ioniza-se quando exposto a luz. 
• É usado como catalisador na hidrogenação de certos compostos orgânicos. 
• Isótopos radioativos de césio são usados no campo médico para tratar de certos tipos de câncer 

O fluoreto de césio é usado extensivamente na química orgânica como base e como fonte de íons fluoretos.Este metal tem sido usado mais recentemente em sistemas de propulsão iônica.

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História:

O césio ( do latim "caesius" que significa "céu azul" ) foi descoberto por Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff em 1860 numa água mineral de Dürkheim, Alemanha, através de análise espectrográfica. Sua identificação foi baseada nas linhas azuis brilhantes do seu espectro, sendo o primeiro elemento descoberto por análise espectral. O primeiro metal de césio foi produzido em 1881. Desde 1967 o Sistema Internacional de Medidas ( SI ) tem definido o segundo como 9.192.631.770 ciclos da radiação que corresponde a transição entre dois níveis de energia do átomo de césio-133, no estado fundamental. Historicamente, o primeiro e mais importante uso do césio tem sido na pesquisa e desenvolvimento de aplicações químicas e elétricas.

Ocorrência:

O césio existe na lepidolita, polucita ( silicato de alumínio e césio hidratado ) e em outras fontes. Uma das fontes mundiais mais significativas deste metal são encontradas no Lago Bernic em Manitoba ( Canadá ). São estimados nesta região depósitos de 300.000 toneladas de polucita com uma média de 20% de césio. Minerais de césio também são encontrados nos Estados Unidos ( Dakota do Sul e Maine ), África Austral ( Karib ) e em Zimbábue (Bikita).

• O césio é obtido por eletrólise do cianeto fundido ou de numerosas outras maneiras. Césio excepcionalmente puro, no estado gasoso , pode ser obtido pela decomposição térmica do nitreto de césio. Os principais compostos de césio são os seus cloretos e nitratos.

Isótopos:

O césio tem 32 isótopos conhecidos, quantidade maior do que qualquer outro elemento, exceto o frâncio. As massas atômicas destes isótopo variam de 114 u a 145 u. Mesmo que este elemento apresente o maior número de isótopos, tem somente um isótopo natural estável: Cs-133. O radioisótopo Cs-137 foi usado em estudos hidrológicos, do mesmo modo que o 3H (trítio). O Cs-137 pode advir da detonação de armas nucleares, de emissões de centrais nucleares, como ocorreu na explosão da usina de Chernobyl em 1986, do vazamento de refrigeradores de reatores nucleares, através de defeito do isolamento do combustível produzido e do mau gerenciamento de rejeitos hospitalares, como ocorreu no acidente radiológico de Goiânia-GO. A partir de 1954, com o início dos testes nucleares, o Cs-137 liberado para a atmosfera passou a ser detectado. Uma vez que o Cs-137 entra na atmosfera, prontamente é absorvido pela água e, como consequência, pelo solo. O radioisótopo Cs-137 apresenta uma meia-vida de aproximadamente 30 anos .

Césio-137:

O Césio-137, assim como qualquer outro isótopo, possui forte tendência para fixar-se no solo, porém possui alta mobilidade somente em solos orgânicos, o que não ocorre em solos minerais, facilitando a sua bioacumulação em plantas e dificultando sua lixiviação para rios e lagos. Sua retenção é predominante em solo rico em minerais micáceos.

• O Césio-137 pode ser transferido para plantas por deposição direta em superfícies foliáceas ou por absorção pela raiz a partir de deposições no solo. Em geral, a absorção foliar direta é o modo predominante de contaminação de plantas quando a taxa de deposição é relativamente alta. Geralmente a absorção pela raiz é irrelevante, exceto no caso acima mencionado, quando as condições do solo permitem a baixa fixação de césio.

O Césio-137 possui maior bio-acumulação em animais do que em vegetais, o que explica maior perigo de contaminação por ingestão de laticínios e carne bovina. O maior perigo de contaminação por cereais é devido ao fato destes serem majoritariamente cultivados em solos orgânicos e/ou ricos em minerais micáceos.

• No ambiente aquático o Césio-137, também como outros isótopos de césio, é fortemente adsorvido por partículas suspensas, especialmente se o material for argiloso, o que faz com que, quanto maior for a quantidade de material suspenso na água, menor será a quantidade de césio na fase solúvel. A cadeia alimentar e a teia alimentar são as principais entradas para acumulação de Césio-137 nos animais aquáticos, onde a bioacumulação acaba sendo facilitada pela baixíssima taxa de excreção do mesmo. Nas plantas aquáticas a acumulação tende a ser inversamente proporcional à quantidade de minerais presentes na água, o que explicaria uma maior bioacumulação em plantas aquáticas de água doce do que em plantas aquáticas de água salgada.

A contaminação por Cs-137 pode ser prevenida através da construção de sarcófagos de isolamento do material radioativo ou remediada através da lavagem das roupas dos contaminados com água e sabão e ingestão de quelante Azul de Prússia pra eliminação dos efeitos da radiação.

• Esse isótopo do césio foi o responsável por causar o acidente radiológico de Goiânia, considerado um dos maiores acidentes radioativos já ocorridos.

Precauções:

O césio metálico é altamente explosivo em água fria. Alguns de seus radioisótopos são altamente perigosos para o ambiente e para os humanos. O hidróxido de césio é uma base extremamente forte, e ataca o vidro. O Cs-137 é perigoso à saúde humana por causar infertilidade e câncer em pequenas doses. Os principais sintomas de contaminação são náusea, vômito, diarreia e tonturas, sintomas clássicos da Síndrome Aguda de Radiação, podendo causar insuficiência da medula óssea, lesões dérmicas e até mesmo levar ao óbito. Os íons de césio podem causar bloqueio nos canais de potássio de membranas biológicas, onde adquire característica bio acumulativa, inutilizando a funcionalidade da bomba de sódio/potássio.

Em 13 de setembro de 1987, dois catadores de lixo de Goiânia deram início 

ao que seria um dos maiores acidentes radioativos do mundo, 

atrás apenas de Chernobyl, na Ucrânia