De meest actieve metalen zijn de elementen van de groepen I en II, aan de linkerkant van het periodiek systeem. Een metaal wordt als actief beschouwd als het sterk en snel reageert met andere elementen De reactiviteit van een metaal neemt toe naarmate we van boven naar beneden in het periodiek systeem gaan.
Een uitzondering is waterstof, dat niet als een metaal wordt beschouwd en zich in de linkerbovenhoek van het periodiek systeem van chemische elementen van Mendelejev bevindt.
De meest actieve metalen ter wereld
Volgens de reactiviteit van de metalen elementen die worden vermeld in het periodiek systeem van chemische elementen, zijn ze onderverdeeld in drie groepen:
- Actieve metalen.
- Metalen met een gemiddelde activiteit.
- Laagactieve metalen.
De meest actieve metalen op aarde zijn lithium, cesium en francium.
Cesium is het meest actieve van de niet-radioactieve elementen. Het is een zeldzaam zilvergeel glanzend metaal met een atoomnummer (aantal protonen in de kern) van 55. Het is een heel zacht element dat in je handen smelt - als het niet eerder explodeert, omdat het sterk reageert op vocht.
Er is ook een zeer radioactief element, francium, dat mogelijk actiever is dan cesium. Of misschien niet, we zullen het waarschijnlijk nooit weten, want francium is niet alleen extreem radioactief, maar ook uiterst zeldzaam.
De laatste van de drie meest actieve metalen, lithium, heeft een interessante eigenschap. Het geeft een karmozijnrode kleur aan de vlammen.
Hier is een videodemonstratie van de activiteit van lithium, natrium, kalium, rubidium en cesium.
Wat is Cesium
Cesium behoort tot alkalimetalen. Ze zijn zeer reactief en komen niet vrij in de natuur voor. Deze metalen zijn ook erg taai en zijn goede thermische en elektrische geleiders.
Cesium was het eerste element dat met een spectroscoop kon worden gedetecteerd. Het werd in 1860 ontdekt door de Duitse chemici Robert Bunsen en Gustav Kirchhoff toen ze het spectrum van mineraalwater uit de bron van Bad Dürkheim analyseerden.
Cesium komt van nature voor in de mineralen polluciet en lepidoliet. Het wordt ook aangetroffen in veel aluminiumsilicaten zoals beryl, bloembladiet en carnalliet. De rijkste bekende cesiumafzetting bevindt zich in Canada, aan de oevers van het meer van Bernick. Ongeveer 70% van alle aardreserves is daar geconcentreerd. Vreemd genoeg is dit meer de locatie van het jaarlijkse Cesium Festival (24 februari), wanneer tonnen van deze stof in de sneeuw worden verbrand en er weer een cesium-razernij heerst.
Cesium is ook een bijproduct van kernsplijting in reactoren.
Cesium eigenschappen
Laat cesium en niet het zwaarste metaal ter wereld, maar het is het meest actief en heeft een aantal unieke eigenschappen:
- Het brandt spontaan in de lucht en explodeert onmiddellijk bij contact met water of vocht in welke vorm dan ook, zelfs met ijs tot -116 C.
- Het brandt met een schitterende blauwe vlam. Voor niet-ingewijden lijkt de vlam eerder paars dan blauw, maar na voldoende meditatie, het bestuderen van scheikundige werken en zalige uren vol ontzag voor het verbranden van cesium, wordt de ware blauwe aard van zijn vlam onthuld.
- De naam "cesium" komt van twee helderblauwe lijnen in zijn emissiespectrum. Vertaald uit het Latijn betekent "caesius" "hemelsblauw".
- Zijn hydroxide (vloeibare gesmolten toestand) kan door vlees, glas en vele andere substanties eten. Alleen het metaal rhodium en een aantal van zijn legeringen zijn bestand tegen de smelt van cesiumhydroxide.
- Cesiumjodide en bromide worden gebruikt als centrale componenten bij de vervaardiging van zeer nauwkeurige optica, waaronder scopes, veiligheidsbrillen en nachtkijkers. Cesium is ook experimenteel gebruikt in ionenvoortstuwingssystemen voor ruimtevaartuigen vanwege het lage ionisatiepotentieel.
- Cesium wordt gebruikt om de meest nauwkeurige atoomklokken te maken. Zelfs het beste polshorloge ter wereld kan een paar seconden of zelfs een minuut achterlopen. Maar atoomklokken op basis van cesium verliezen slechts één seconde in vijf miljard jaar.
- Natuurlijk cesium bestaat uit één stabiele isotoop, Cs 133. Er zijn 30 andere radioactieve isotopen waarvan bekend is dat ze het bereik van Cs 114 tot Cs 145 vullen. Cesium-137 (ook bekend als radiocaesium) is een van de biologisch gevaarlijkste componenten van radioactief afval en nucleaire neerslag. Het hoopt zich op in levende organismen en zelfs in schimmels, en het hoogste gehalte wordt aangetroffen in rendieren en watervogels in Noord-Amerika.
Mensen en dieren worden voortdurend blootgesteld aan minimale hoeveelheden cesium door eten, ademen en drinken. Hoewel het onwaarschijnlijk is dat we ziek worden van alleen cesium, kan langdurige blootstelling leiden tot nadelige gezondheidseffecten, waaronder misselijkheid, braken, bloeding en celbeschadiging.
Cesium en kankerbehandeling
Zelfs Paracelsus voerde aan dat alles vergif is en dat alles een medicijn is. Het is gewoon de dosering. En als het om cesium gaat, zijn de woorden van Paracelsus absoluut correct.
Cesium wordt momenteel onderzocht voor de behandeling van verschillende vormen van kanker, waaronder hersentumoren. Cesium-131, een radioactieve isotoop van cesium, wordt samen met een andere radioactieve isotoop (jodium-125) in een brachytherapiecapsule ("zaad") geplaatst.
Volgens de American Brachytherapy Society is een brachytherapiecapsule een radioactieve "pod" die rechtstreeks in kankerweefsel wordt geplaatst. Deze zaden zijn effectief voor verschillende vormen van kanker, waaronder prostaat-, baarmoederhals- en endometriumkanker.
In één onderzoek werd een groep van 24 patiënten met hersentumoren geïmplanteerd met cesium-131 brachiotherapie-zaden in de tumor. Er waren minimale bijwerkingen, maar de patiënten verdroegen deze vorm van behandeling over het algemeen goed.
Het idee om cesium-131 brachytherapiezaden te gebruiken als kankerbehandeling dateert uit de jaren zestig en werd beschreven in een studie gepubliceerd in het tijdschrift Radiology. Een studie uit 2009, gepubliceerd in het tijdschrift Medical Physics, besprak het gebruik van cesium-131-zaden om prostaatkanker met positieve resultaten te behandelen.
Er is meer onderzoek nodig voordat cesiumbehandeling zijn plaats kan innemen in de geneeskunde. Tot dusverre hebben onderzoeken echter aangetoond dat het gebruik van cesium-131 om kankertumoren met brachiotherapie te behandelen, bemoedigend is.
Vergelijking van cesium en Frankrijk
Net als cesium behoort francium (Fr) tot alkalimetalen (alleen radioactief) en heeft het een extreem hoge chemische activiteit.
- De dichtheid van Frankrijk is 1,87 gram per kubieke centimeter, wat vergelijkbaar is met de dichtheid van cesium - 1,879 gram per kubieke centimeter.
- Cesium en francium zijn twee van de vier metalen die bij kamertemperatuur vloeibaar worden. Kwik en gallium hebben dezelfde eigenschap.
- De interactie van cesium met water vindt zeer effectief plaats - met een explosie, de vorming van hydroxide CsOH en waterstof H2. Francium en water houden ook niet echt van elkaar, en wanneer ze op elkaar inwerken, wordt de sterkste alkali gevormd - franciumhydroxide.
- Net als cesium hoopt francium zich op in levende organismen.Daarom hebben de isotopen van dit metaal hun toepassing gevonden in de geneeskunde, voor de diagnose van kanker en voor diverse biologische onderzoeken.
- Maar in termen van prevalentie ligt cesium ver voor op francium. Jaarlijks wordt in de wereld ongeveer 20 ton geconcentreerd cesiumerts gewonnen. Volgens PeriodicTable is cesium het 50e meest voorkomende element in de aardkorst. Frankrijk bevat echter in de hele aardkorst ongeveer 340 gram.
Dat wil zeggen, de eigenschappen van de twee meest actieve metalen op aarde lijken erg op elkaar.
Vergelijkingen van cesium en lithium
Lithium is een van de drie meest actieve metalen ter wereld. Het is een belangrijk onderdeel van de batterijen die smartphones, laptops en elektrische voertuigen van stroom voorzien. Meer dan de helft van de lithiumvoorraden in de wereld is afkomstig van de "lithiumdriehoek" - Bolivia, Chili en Argentinië. De grootste bron van lithium uit zout is de Chileense Atacama-woestijn.
- Net als cesium is lithium een alkalimetaal. En, net als cesium, komt het alleen in de natuur voor in de vorm van verbindingen. Bovendien worden in bijna alle stollingsgesteenten en in veel minerale bronnen sporen van lithium aangetroffen. Het was een van de drie elementen gemaakt door de oerknal, samen met waterstof en helium.
- Er zit weinig lithium en cesium in de aardkorst - respectievelijk 21 g / t en 3,7 g / t.
- Als cesium in lucht ontbrandt, in wisselwerking met zuurstof, kan lithium zelfs enige tijd in de open lucht worden bewaard. Vanwege deze "tolerantie" is lithium het enige alkalimetaal dat niet in kerosine moet worden opgeslagen. Het kan ook "vurige groeten" overbrengen bij interactie met zuurstof, maar alleen bij hoge temperaturen.
- Lithium is het minst dichte metaal (0,533 g / cm3). Cesium heeft een veel hogere dichtheid - 1.879 gram per kubieke centimeter. De lichtheid van lithium betekent dat het energie kan opslaan zonder zwaartekracht toe te voegen aan verschillende apparaten.
- Maar in termen van laag smeltpunt geeft lithium een voorsprong op cesium. Het smeltpunt is 180,5 graden Celsius. En cesium smelt al bij 28,4 graden Celsius.
- Maar lithium kookt snel - bij 134 graden, maar het is niet gemakkelijk om cesium aan de kook te brengen, een temperatuur van 678 graden is vereist.
- Zowel lithium als cesium zijn gemakkelijk te snijden met een gewoon mes.