История

Свойства

Применение

Опыты

         Цезий

 
    Цезий это один из трех интенсивно окрашенных металлов (другие два - Cu и Au). По окраске, чистый цезий больше всего напоминает золото (но очень чистый металл немного светлее). А вот по реакционной способности это полная его противоположность. Активность цезия настолько высока, что он самовоспламеняется на воздухе и взрывается при контакте с водой. Температура плавления цезия близка к комнатной, и не очень чистый металл при нормальных условиях находится в полужидком состоянии. Чтобы сделать маленькую ампулку с цезием, мне пришлось довольно долго выбирать среди нескольких методов получения этого металла. Мне не хотелось открывать большую ампулу, чтобы перенести несколько десятков миллиграмм металла в маленькую. Те ампулы, фотографии которых приведены ниже, не предназначены для многократного открывания и запайки (в отличие от, например, ампул с натрием).


    Способов получения металлического цезия существует множество. Это восстановление хлорида цезия металлическим кальцием, электролиз расплава хлорида со свинцовым катодом, разложение азида цезия в высоком вакууме и т.д. Для получения очень небольшого количества металла, я решил выбрать цирконийтермическое восстановление цезия из его дихромата. Этот метод позволяет получать очень чистый металл и очень хорошо подходит для реакции небольших масштабов. Методика достаточна простая: Порошок дихромата цезия перемешивается в ступке с порошкообразным цирконием в соотношении 1 к 20 по массе. Затем из полученной смеси прессуют таблетки и помещают одну из них в ампулу с парой перетяжек (концевая часть такой ампулы по окончании реакции становится приемником металла). Ампулу с таблеткой прогревают в высоком вакууме при 100–150 градусах, для удаления следов воды из реакционной смеси и с поверхности стекла. Затем производят отпайку так, чтобы таблетка смеси осталась в запаянной части ампулы, а между ней и «приемником» (концевой частью) осталась еще одна секция. Восстановление начинается при нагревании смеси до 350–400 градусов (строительным феном или в печке) и протекает очень мягко, без взрыва, вспышек или каких-либо других нежелательных последствий. Цезий конденсируется из зеленоватых паров в золотистые капли, которые собираются в центральной части ампулы. Потом, для очистки, цезий перегоняют в концевую часть и отпаивают. В результате восстановления получилась ампула, которую можно видеть на фото. Количество металла в ампуле – около 50 миллиграмм.

 
    Для более безопасного обращения, я залил ампулу в блок из полиэфирной смолы.

 
   Еще одна ампула с цезием, на этот раз более или менее промышленный вариант. В виде таких ампул цезий вносят в реакционные установки, а затем разбивают эти ампулки в вакууме (или в атмосфере инертного газа) с помощью магнитного бойка.

 
    Цвет металлического цезия сильно зависит от содержания в нем примесей (в частности, соединений цезия с кислородом). В некоторых источниках говорится, что чистый металл имеет очень светлую, близкую к серебристо-белой, окраску. Честно говоря, я ни разу не видел такого металла. Но можно легко заметить разницу в цвете этого и предыдущего образцов цезия.

 
    Металлический цезий, а также некоторые его соединения, обладают очень низкой работой выхода электронов, поэтому фотоэффект для этого металла можно наблюдать, даже облучая цезий инфракрасным светом. Как правило, в цезиевых фотоэлементах используется интерметаллид Cs₃Sb.

 
    Несмотря на все утверждения малограмотных журналистов, обычный, природный цезий и его соединения не радиоактивны. Радиоактивен только искусственно получаемый изотоп ¹³⁷Cs. Какой-либо конкретной информации о цене на металлический цезий я найти в интернете не смог. Есть ссылки на каталог компании «Alfa Aesar», где этот металл предлагается по сумасшедшей цене в семьдесят долларов за грамм (это дороже платины!). Не думаю, что это является объективной рыночной ценой. Во-первых, в этой фирме даже медь стоит в сотни раз дороже, чем в обычных металлургических компаниях, а во-вторых, рынка цезия, как такового, практически не существует. Цезиевые фотоэлементы вытеснены полупроводниковыми. Стандарты частоты, где цезий используется в металлическом виде, требуют очень малое количество металла. Те предприятия, которые используют большие количества цезия (упоминается, что он применяется как теплоноситель в некоторых типах ядерных реакторов), скорее всего, производят его самостоятельно.
   Килограмм хлорида цезия стоит меньше ста долларов. По идее, кальцийтермическим методом из хлорида в хорошо оборудованной лаборатории можно навосстанавливать несколько килограммов цезия в день. Конечно, таким методом достаточно сложно получить металл очень высокой чистоты, но все-таки цена получится не такой космической, даже в случае получения металла разложением азида.