המתכות הפעילות ביותר הן יסודות קבוצות I ו- II, הממוקמות בצד שמאל של הטבלה המחזורית. מתכת נחשבת פעילה כאשר היא מגיבה בצורה חזקה ומהירה עם יסודות אחרים. תגובתיותה של מתכת גוברת ככל שאנו נעים מלמעלה לתחתית הטבלה המחזורית.
היוצא מן הכלל הוא מימן, שאינו נחשב למתכת ונמצא בפינה השמאלית העליונה של הטבלה המחזורית של מנדלב של יסודות כימיים.
המתכות הפעילות ביותר בעולם
על פי תגובתיותם של יסודות המתכת המפורטים בטבלה המחזורית של יסודות כימיים, הם מחולקים לשלוש קבוצות:
- מתכות פעילות.
- מתכות של פעילות בינונית.
- מתכות בעלות פעילות נמוכה.
המתכות הפעילות ביותר על פני כדור הארץ הן ליתיום, צזיום ופרנציום.
צזיום הוא הפעיל ביותר מבין היסודות הלא רדיואקטיביים. זוהי מתכת מבריקה צהובה וכסופה נדירה עם מספר אטומי (מספר פרוטונים בגרעין) של 55. זהו אלמנט רך מאוד שיימס בידיים שלך - אם הוא לא יתפוצץ מוקדם יותר, מכיוון שהוא מגיב חזק ללחות.
יש גם יסוד רדיואקטיבי מאוד, פרנציום, שעשוי להיות פעיל יותר מאשר צזיום. או שזה לא יכול, כנראה שלעולם לא נדע, כי פרנציום הוא לא רק רדיואקטיבי במיוחד, אלא גם נדיר ביותר.
האחרון מבין שלוש המתכות הפעילות ביותר, ליתיום, הוא בעל תכונה מעניינת. זה נותן צבע ארגמן ללהבות.
לפניכם סרטון הדגמת הפעילות של ליתיום, נתרן, אשלגן, רובידיום וצזיום.
מה זה צזיום
צזיום שייך למתכות אלקליות. הם מאוד מגיבים ואינם מתרחשים באופן חופשי בטבע. מתכות אלה גם רקיעיות מאוד ומוליכות תרמיות וחשמליות טובות.
צזיום היה היסוד הראשון שניתן היה לגלות בספקטרוסקופ. בשנת 1860 התגלה על ידי כימאים גרמנים רוברט בונסן וגוסטב קירכהוף כאשר הם ניתחו את ספקטרום המים המינרליים ממעיין באד דורקהיים.
צזיום מופיע באופן טבעי במינרלים פולוקיט ולפידוליט. הוא נמצא גם באלומינו-סיליקטים רבים כמו בריל, פטליט וקרנליט. פיקדון הצזיום הידוע ביותר נמצא בקנדה, על גדות אגם ברניק. כ -70% מכלל עתודות כדור הארץ מרוכזות שם. באופן מוזר, האגם הזה הוא האתר של פסטיבל הסזיום השנתי (24 בפברואר), כאשר טונות של חומר זה נשרפות בשלג, וטירוף נוסף של צזיום שורר.
וצזיום הוא גם תוצר לוואי של ביקוע גרעיני בכורים.
תכונות צזיום
תנו לצזיום ולא המתכת הכבדה ביותר בעולם, אך הוא הפעיל ביותר ובעל מספר מאפיינים ייחודיים:
- הוא נשרף באופן ספונטני באוויר ומתפוצץ מייד במגע עם מים או לחות בכל צורה שהיא, אפילו עם קרח עד -116 צלזיוס.
- הוא נשרף בלהבה כחולה מבריקה. בעיני הלא-יזמים הלהבה נראית סגולה, לא כחולה, אך לאחר מדיטציה מספקת, לימוד עבודות הכימיה ושעות מאושרות המושקעות ביראה לפני שריפת הסזיום, מתגלה הטבע הכחול האמיתי של להבתה.
- השם "צזיום" מגיע משני קווים כחולים בהירים בספקטרום הפליטה שלו. בתרגום מלטינית, "caesius" פירושו "כחול שמים".
- ההידרוקסיד שלו (מצב מותך נוזלי) מסוגל לאכול דרך בשר, זכוכית וחומרים רבים אחרים. רק רודיום המתכת ומספר סגסוגותיו מסוגלים לעמוד בהמסת צזיום הידרוקסיד.
- צזיום יודיד וברומיד משמשים כמרכיבים מרכזיים בייצור אופטיקה ברמת דיוק גבוהה, כולל סקופים, משקפי מגן ומשקפת ראיית לילה. בצזיום נעשה שימוש ניסיוני גם במערכות הנעה ליונים לחלליות בשל פוטנציאל היינון הנמוך שלו.
- צזיום משמש ליצירת השעונים האטומיים המדויקים ביותר. אֲפִילוּ שעון היד הטוב ביותר בעולם יכול להיות כמה שניות או אפילו דקה מאחור. אבל שעונים אטומיים המבוססים על צזיום מאבדים רק שנייה אחת בחמישה מיליארד שנה.
- צזיום טבעי מורכב מאיזוטופ יציב אחד, Cs 133. ישנם 30 איזוטופים רדיואקטיביים אחרים הידועים כממלאים את הטווח שבין Cs 114 ל- Cs 145. צזיום -137 (aka רדיואזיאום) הוא אחד המרכיבים המסוכנים ביותר מבחינה ביולוגית של פסולת רדיואקטיבית ונשירה גרעינית. הוא מצטבר באורגניזמים חיים ואפילו בפטריות, והתוכן הגבוה ביותר שלו נמצא באיילים ועופות מים בצפון אמריקה.
בני אדם ובעלי חיים נחשפים כל הזמן לכמויות מינימליות של צזיום על ידי אכילה, נשימה ושתייה. אמנם לא סביר שנחלה מצזיום בלבד, אך חשיפה ארוכת טווח עלולה להוביל להשפעות בריאותיות שליליות, כולל בחילות, הקאות, דימומים ונזק לתאים.
טיפול בצזיום וסרטן
אפילו פרסלסוס טען שהכל רעל, והכל תרופה. זה רק המינון. וכשמדובר בצזיום, המילים של פרסלסוס נכונות לחלוטין.
צזיום נחקר כעת לטיפול בכמה צורות של סרטן, כולל גידולים במוח. צזיום -131, איזוטופ רדיואקטיבי של צזיום, ממוקם יחד עם איזוטופ רדיואקטיבי אחר (יוד -125) בכמוסת ברכיתרפיה ("זרע").
על פי האגודה האמריקאית לברכיותרפיה, כמוסה לברכיתרפיה היא "תרמיל" רדיואקטיבי המונח ישירות לרקמה סרטנית. זרעים אלה יעילים למספר צורות של סרטן, כולל סרטן הערמונית, צוואר הרחם ורירית הרחם.
במחקר אחד, קבוצה של 24 חולים עם גידולים במוח הושתלה בגידול זרעי ברכיוטרפיה של צזיום-131. היו תופעות לוואי מינימליות, אך מטופלים בדרך כלל סבלו היטב את סוג הטיפול הזה.
הרעיון להשתמש בזרעי ברכיתרפיה של צזיום -131 כטיפול בסרטן מתחיל עוד בשנות השישים ותואר במחקר שפורסם בכתב העת Radiology. מחקר משנת 2009 שפורסם בכתב העת Medical Physics דן בשימוש בזרעי צזיום 131 לטיפול בסרטן הערמונית עם תוצאות חיוביות.
יש צורך במחקר נוסף לפני שטיפול בצזיום יכול לתפוס את מקומו ברפואה. עם זאת, עד כה, מחקרים הראו כי השימוש בצזיום 131 לטיפול בגידולים סרטניים בברכיאותרפיה הוא מבטיח.
השוואה בין צזיום וצרפת
כמו צזיום, גם פרנציום (Fr) שייך למתכות אלקליות (רק רדיואקטיביות) ובעל פעילות כימית גבוהה במיוחד.
- צפיפות צרפת היא 1.87 גרם לסנטימטר מעוקב, שמשווה לצפיפות צזיום - 1.879 גרם לקוביות.
- צזיום ופרנציום הם שתיים מארבע המתכות שהופכות לנוזלות בטמפרטורת החדר. כספית וגליום הם בעלי אותו תכונה.
- האינטראקציה של צזיום עם מים מתרחשת ביעילות רבה - עם פיצוץ, היווצרות הידרוקסיד CsOH ומימן H2. פרנסיום ומים גם אינם "אוהבים" זה את זה במיוחד, וכאשר הם מתקשרים, נוצר האלקלי החזק ביותר - פרנציום הידרוקסיד.
- כמו צזיום, גם פרנציום מצטבר באורגניזמים חיים.לכן, האיזוטופים של מתכת זו מצאו את יישומם ברפואה, לאבחון סרטן ומחקרים ביולוגיים שונים.
- אבל מבחינת השכיחות, צזיום נמצא הרבה לפני פרנציום. כ -20 טונות של עפרות צזיום מרוכזות נכרכות בעולם מדי שנה. על פי PeriodicTable, צזיום הוא האלמנט השכיח ביותר בקרום כדור הארץ. בצרפת, בכל קרום האדמה, יש כ -340 גרם.
כלומר, התכונות של שתי המתכות הפעילות ביותר על פני כדור הארץ דומות מאוד.
השוואות של צזיום וליתיום
ליתיום הוא אחד משלושת המתכות הפעילות ביותר בעולם. זהו מרכיב מרכזי בסוללות המפעילות סמארטפונים, מחשבים ניידים ורכבים חשמליים. יותר ממחצית מאספקת הליתיום בעולם מגיעה מ"משולש הליתיום "- בוליביה, צ'ילה וארגנטינה. המקור הגדול ביותר לליתיום ממלח הוא מדבר אטקמה הצ'יליאני.
- כמו צזיום, ליתיום הוא מתכת אלקלית. וכמו צזיום, זה קורה בטבע רק בצורה של תרכובות. יתר על כן, עקבות ליתיום נמצאים כמעט בכל סלעי הדלקת ובמעיינות מינרליים רבים. זה היה אחד משלושה יסודות שיצר המפץ הגדול, יחד עם מימן והליום.
- יש מעט ליתיום וצזיום בקרום כדור הארץ - 21 גרם / t ו- 3.7 גרם / t, בהתאמה.
- אם צזיום נדלק באוויר, מקיים אינטראקציה עם חמצן, ניתן אפילו לאחסן ליתיום באוויר הפתוח למשך זמן מה. בשל "סובלנות" זו, ליתיום הוא המתכת האלקלית היחידה שאינה דורשת אחסון בנפט. זה יכול גם להעביר "ברכות לוהטות" בעת אינטראקציה עם חמצן, אך רק בטמפרטורות גבוהות.
- ליתיום הוא המתכת הפחות צפופה (0.533 גרם / סמ"ק). לצזיום יש צפיפות גבוהה בהרבה - 1.879 גרם לסנטימטר מעוקב. קלילות הליתיום פירושה שהוא יכול לאגור אנרגיה מבלי להוסיף כוח משיכה למכשירים שונים.
- אך מבחינת נקודת התכה נמוכה, ליתיום נותן התחלה לצזיום. נקודת ההיתוך שלו היא 180.5 מעלות צלזיוס. וצזיום נמס כבר ב 28.4 מעלות צלזיוס.
- אבל ליתיום במהירות רותח - ב 134 מעלות, אך לא קל להביא לרתיחה צזיום, נדרשת טמפרטורה של 678 מעלות.
- גם ליתיום וגם צזיום נחתכים בקלות בעזרת סכין רגילה.