El cesio es el elemento químico con número atómico 55 y peso atómico de 132,905 u. Su símbolo es Cs, y es el segundo más pesado de los metales alcalinos conocidos en el grupo IA de la tabla periódica, después del francio; se encuentra en componentes no orgánicos.
Historia El cesio fue descubierto por Robert Bunsen y por Gustav Kirchhoff en el año 1860 mediante el uso de un nuevo espectroscopio desarrollado por ellos, al encontrar dos líneas brillantes de color azul en el espectro del carbonato de cesio y del cloruro de cesio. Dichas sales de cesio fueron aisladas por Robert Bunsen, precipitándolas a partir de agua mineral.Cesio. Joaquín Recio Miñarro, Químicaweb. Bunsen y Kirchhoff le dieron el nombre derivando del latín caesius (azul cielo). A pesar de los intentos infructuosos de Bunsen por aislar el elemento en su forma metálica,An account of the progress in Chemistry in 1862. En: Chemistry articles: pamphlet volume. Henry Carrington Bolton. Universidad de Gotinga. hubo que esperar hasta 1862 para que Carl Setterberg pudiera aislarlo mediante electrólisis del cianuro de cesio fundido.
Como apunte, en el año 1967 se establece en la conferencia de pesos y medidas en París que un segundo es igual a períodos de radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del isótopo 133 del átomo de cesio (133Cs), medidos a 0 K.
Características left|thumb|La adición de una pequeña cantidad de cesio en agua fría produce una pequeña explosión El cesio es un metal blando, ligero y de bajo punto de fusión. Es el segundo menos electronegativo de todos los elementos después del francio. El cesio reacciona en forma vigorosa con oxígeno para formar una mezcla de óxidos. En aire húmedo, el calor de oxidación puede ser suficiente para fundir y prender el metal. El cesio no reacciona con nitrógeno para formar nitruros, pero reacciona con el hidrógeno a temperaturas altas para producir un hidruro muy estable; reacciona en forma violenta con el agua y aun con hielo a temperaturas de hasta –116 °C así como con los halógenos, amoniaco y monóxido de carbono. En general, con compuestos orgánicos el cesio experimenta los mismos tipos de reacciones que el resto de los metales alcalinos, pero es mucho más reactivo.
Abundancia y obtención El cesio no es muy abundante en la corteza terrestre, ya que hay del orden de 3 partes por millón.
Ocupa el lugar 45 entre los elementos más abundantes en la tierra y el 36 entre los metales. Es más abundante que el antimonio, cadmio, estaño, y tungsteno, y dos órdenes de magnitud más abundante que el mercurio y la plata; es un 3.3 % de la abundancia del rubidio, con el cual está fuertemente asociado químicamente.
Al igual que el litio y el rubidio, el cesio se encuentra como un constituyente de minerales complejos, y no en forma de halogenuros relativamente puros, como en el caso del sodio y del potasio. Es hallado frecuentemente en minerales lepidolíticos como los existentes en Rodesia.
El cesio, debido a su gran radio iónico, es uno de los elementos incompatibles. Durante la cristalización del magma, el cesio se concentra en la fase líquida y cristaliza el último. Como consecuencia, los mayores depósitos de cesio se encuentran en zonas de masas de menas de pegmatita formadas por este proceso de enriquecimiento. Como el cesio no sustituye tan fácilmente al potasio como lo hace el rubidio, los minerales de alcalinos de evaporación silvita (KCl) y carnalita () suelen contener solamente un 0.002% de cesio. En consecuencia el cesio se encuentra en pocos minerales. Se encuentra cesio en berilo() y avogadrita (), hasta un 15 wt% Cs2O en el mineral relacionado pezzottaita (),hasta un 8.4 wt% Cs2O en el mineral raro londonita (), y menos en el más ampliamente encontrado rhodizita. La única mena importante de cesio es la polucita , que se encuentra en unos pocos lugares en el mundo que tienen pegmatitas, asociadas con minerales de litio más importantes comercialmente, lepidolita y petalita. Dentro de las pegmatitas, el gran tamaño de los granos y la fuerte separación de los minerales da como resultado un mineral de alta ley para la minería.
La fuente de cesio más importante y rica del mundo que se conoce es la Mina Tanco en el lago Bernic en Manitoba, Canadá, que se calcula que contiene 350.000 toneladas métricas de mineral de pollucita, lo que representa más de dos tercios de la base de reservas del mundo. Aunque el contenido estequiométrico de cesio en la pollucita es del 42. 6 %, las muestras puras de pollucita de este yacimiento contienen solo alrededor del 34 % de cesio, mientras que el contenido medio es del 24 wt%. La pollucita comercial contiene más del 19% de cesio. El yacimiento de pegmatita del Distrito de Bikita en Zimbabue se explota por su petalita, pero también contiene una cantidad significativa de pollucita. Otra fuente notable de pollucita se encuentra en el desierto de Karibib, Namibia. Al ritmo actual de producción minera mundial de 5 a 10 toneladas métricas por año, las reservas durarán miles de años.
Usos
Perforación petrolífera El mayor uso actual de cesio no radiactivo es en fluidos de perforación de formiato de cesio en la industria de extracción de petróleo. Soluciones acuosas de formiato de cesio (HCOO−Cs+), elaboradas mediante la reacción de hidróxido de cesio con ácido fórmico, se desarrollaron a mediados de la década de 1990 para su uso en la perforación de pozos de petróleo y fluidos de terminación. La función de un fluido de perforación es lubricar las barrenas de perforación, llevar los recortes de roca a la superficie y mantener la presión sobre la formación durante la perforación del pozo. Los fluidos de terminación ayudan a colocar la maquinaria de control después de la perforación pero antes de la producción al mantener la presión.
La alta densidad de la salmuera de formiato de cesio (hasta 2,3 g/cm3, o 19,2 libras por galón), junto con la naturaleza relativamente benigna de la mayoría de los compuestos de cesio, reduce el requisito de sólidos suspendidos tóxicos de alta densidad en el fluido de perforación, una gran ventaja en un problema tecnológico, de ingeniería y ambiental significativo. A diferencia de los componentes de muchos otros líquidos pesados, el formiato de cesio es relativamente amigable con el medio ambiente. La salmuera de formiato de cesio se puede mezclar con formiatos de potasio y sodio para disminuir la densidad de los fluidos hasta la del agua (1.0 g/cm3, u 8,3 libras por galón). Además, es biodegradable y se puede reciclar, lo cual es importante teniendo en cuenta su alto coste (alrededor de 4,000$ por barril en 2001). Los formiatos alcalinos son seguros de manejar y no dañan la formación productora o los metales de fondo de pozo como lo hacen a veces las salmueras alternativas corrosivas de alta densidad (como las soluciones de bromuro de zinc ); también requieren menos limpieza y reducen los costos de eliminación.
Relojes atómicos thumb|Conjunto de reloj atómico en el Observatorio Naval de EE. UU.|alt= Una habitación con una caja negra en primer plano y seis gabinetes de control con espacio para cinco o seis racks cada uno. La mayoría de los gabinetes, pero no todos, están llenos de cajas blancas. Los relojes atómicos basados en cesio utilizan las transiciones electromagnéticas en la estructura hiperfina de los átomos de cesio-133 como punto de referencia. El primer reloj de cesio preciso fue construido por Louis Essen en 1955 en el Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido. Los relojes de cesio han mejorado durante el último medio siglo y se consideran «la realización más precisa de una unidad [de magnitud] que la humanidad ha logrado». Estos relojes miden la frecuencia con un error de 2 a 3 partes en 1014, lo que corresponde a una precisión de 2 nanosegundos por día, o un segundo en 1,4 millones de años. Las últimas versiones son más precisas que una parte en 1015, aproximadamente 1 segundo en 20 millones de años. El estándar de cesio es el principal para mediciones de tiempo y frecuencia que cumple con los estándares. Los relojes de cesio sirven de la referencia del tiempo de las redes de telefonía celular e Internet.
Definición del segundo El segundo, símbolo s, es la unidad de tiempo del Sistema Internacional (SI). Se define tomando el valor numérico fijo de la frecuencia de cesio , la frecuencia de transición hiperfina del estado fundamental no perturbado del átomo de cesio-133, que es 9 192 631 770 cuando se expresa en la unidad Hz, que es igual a s−1.
Otros usos El cesio metálico se utiliza en celdas fotoeléctricas, instrumentos espectrográficos, contadores de centelleo, bulbos de radio, lámparas militares de señales infrarrojas y varios aparatos ópticos y de detección. Los compuestos de cesio se usan en la producción de vidrio y cerámica, como absorbentes en plantas de purificación de dióxido de carbono, en microquímica. Las sales de cesio se han utilizado en medicina como agentes antishock después de la administración de drogas de arsénico. El isótopo cesio-137 se utiliza habitualmente en procedimientos de radioterapia interna también llamada braquiterapia para el tratamiento del cáncer.
Efectos del cesio sobre la salud Los humanos pueden estar expuestos al cesio por respiración o al ingerirlo con alimentos y bebidas. En el aire los niveles de cesio son generalmente bajos, pero el cesio radioactivo ha sido detectado en algunos niveles en aguas superficiales y en muchos tipos de comidas.
La cantidad de cesio en comidas y agua depende de la emisión de cesio radiactivo de plantas de energía nuclear, mayoritariamente a través de accidentes, tal es el caso de Chernóbil o Fukushima en 2011.¿Qué sustancias se han emitido? - El MundoTambién en Goiânia, Brasil en 1987 hubo un accidente por abandono de cesio radiactivo de una clínica de radioterapia. La gente que trabaja en industria de energía nuclear puede estar expuesta a altos niveles de cesio, pero son tomadas muchas medidas de seguridad para prevenirlo. Es poco probable que la gente que experimente el efecto del cesio sobre la salud pueda relacionarlo con éste.
Cuando hay contacto con cesio radiactivo -algo altamente improbable-, la persona puede experimentar daño celular a causa de la radiación emitida por las partículas de cesio. Esto puede traer como consecuencia efectos como náuseas, vómitos, diarreas, y hemorragias. Si la exposición es larga, los afectados pueden incluso perder el conocimiento, entrar en coma o incluso morir. La gravedad de los efectos depende de la resistencia de cada persona, el tiempo de exposición y la concentración a la que esté expuesta.
El azul de Prusia, también conocido como hexacianoferrato férrico de potasio, se usa como medicamento para tratar la intoxicación por talio o cesio radiactivo.
Efectos ambientales del cesio El cesio está en la naturaleza principalmente a causa de la erosión y desgaste de rocas y minerales. Es también liberado al aire, al agua y al suelo a través de la minería y fábricas de minerales. Los isótopos radiactivos del cesio pueden ser disminuidos solo en su concentración a través de la desintegración radiactiva. El cesio no radiactivo puede también ser destruido cuando entra en el ambiente o reacciona con otros compuestos en moléculas muy específicas.
Tanto el cesio radiactivo como el estable actúan químicamente como en los cuerpos de los humanos y los animales.