Cesio

El cesio es un elemento químico que forma parte de la serie química de los metales alcalinos. En la tabla periódica está posicionado entre el xenón y el bario. Su masa atómica es igual a 132,905, es representado por el símbolo Cs y su número atómico es 55.

Este metal alcalino es relativamente escaso en la corteza terrestre, y por su reactividad es comúnmente hallado formando parte de minerales, principalmente de la polucita y la lepidolita. Este metal es aplicado mayormente en la industria eléctrica, electrónica y química.

El cesio fue descubierto por el químico germano Robert Bunsen y por el físico alemán Gustav Kirchhoff en 1860, los cuales hicieron uso de la pionera técnica de espectroscopía por emisión de llama para analizar las líneas espectrales del agua mineral de Dürkheim.

Características y propiedades

El cesio es un metal alcalino  ligero, blanco, de color plateado dorado.

Este metal pertenece al grupo 1 y al bloque s de la tabla periódica.

Es el metal más reactivo de todos.

Es el segundo elemento más pesado de todos los metales alcalinos. Solamente es superado por el francio.

Es un metal pirofórico, que al interactuar con agua produce una reacción explosiva, incluso a una temperatura tan baja como -116 °C.

Química y físicamente similar al rubidio y al potasio.

Es uno de los cinco metales que son líquidos a una temperatura cercana a la temperatura ambiente, debido a su bajo punto de fusión. El único metal con un punto de fusión más bajo es el mercurio.

Puede ser aleado con otros metales alcalinos, con el oro y el mercurio, pero no con el cobalto, hierro, molibdeno, níquel, platino, tantalio o el tungsteno.

Al cesio se le conocen 39 isótopos, de los cuales la gran mayoría son producidos en estrellas y en supernovas. El único isótopo estable es el cesio-133.

El cesio es el 45° elemento más abundante en la corteza terrestre, siendo más abundante que metales como el cadmio, el antimonio, el estaño, el tungsteno, el mercurio y la plata.

Propiedades físicas

  • Su punto de fusión es 28 °C y su punto de ebullición es 671 °C.
  • Organolépticamente, es un metal blando, liviano, inodoro, de color dorado pálido.
  • Generalmente a temperatura ambiente se encuentra en estado sólido.
  • Su densidad es igual a 1879 kg/m3.
  • Su dureza en la escala de Mohs es de 0,2.
  • Es un metal paramagnético.

Propiedades químicas

  • Alta reactividad y piroforicidad. Reacciona violentamente con el oxígeno y con el hidrógeno, formando óxidos e hidruros respectivamente.
  • Puede entrar en combustión espontáneamente.
  • No reacciona con el nitrógeno para crear nitruros.
  • Es almacenado en seco y en recipiente lleno con aceite mineral, una sustancia saturada con hidrocarbonos. Solamente puede ser manejado en atmosferas compuestas únicamente por gases inertes, como el argón.
  • El hidróxido de cesio es la base más fuerte conocida, la cual es capaz de atacar al vidrio.
  • Sus estados de oxidación son -1 y +1, actuando generalmente como una base.
  • Su estructura atómica está conformada por 55 protones, 78 neutrones y 55 electrones.
  • Sus electrones oscilan en 6 niveles de energía.

Propiedades mecánicas

  • Posee una alta ductilidad.

Usos

Actualmente, el cesio no radiactivo es usado principalmente por la industria de extracción de aceites en la excavación de pozos, como una especie de lodo bentonítico, el cual está compuesto principalmente por formiato de cesio.

En el ámbito científico, el cesio se emplea mayormente para fabricar relojes atómicos, que miden el tiempo en función a las transiciones energéticas de las estructuras híperfinas de los átomos de cesio-133.

La ciencia también ha aplicado el cesio para definir con precisión exquisita algunas unidades del Sistema Internacional (SI). En concreto, la frecuencia del átomo de cesio-133 de la transición híperfina de su estado fundamental establece el valor de un segundo.

El vapor de cesio es usado en generadores termiónicos, para convertir calor en energía eléctrica con bajo poder, y en magnetómetros.

El cesio también es importante en la fabricación de celdas fotoeléctricas y es aplicado en componentes de dispositivos de reconocimiento de caracteres faciales, tubos fotomultiplicadores y tubos de videocámaras.

Celda fotoelectrica de cesio
Celda fotoelectrica

Cristales de ioduro, bromuro y fluoruro de cesio son empleados en detectores de centello, usados en investigaciones de física de partículas.

Las soluciones de cloruro de cesio, sulfato de cesio y trifluoracetato de cesio son utilizados en biología molecular para procesos de ultracentifugación, los cuales permiten aislar virus, orgánulos celulares y ácidos nucleicos de muestras.

Los compuestos de cesio también son usados en la fabricación de cerámicas y vidrios, y como absorbentes en plantas de purificación de dióxido de carbono.

En medicina, las sales de cesio se aplican como agentes antishock. Y el isótopo cesio-137 es utilizado en radioterapia interna para el tratamiento del cáncer.

Dónde se encuentra

El cesio abunda en mineral polucita, aunque también puede encontrarse en la lepidolota y la petalita, y se cree que puede haber trazas de este metal en el berilo, la avogadrita, la pezzottaíta, la londonita y la rhodizita.

El yacimiento mineral más rico en cesio es la Mina Tanco en el Lago Bernic, Canadá, donde se estima que existen alrededor de 350 toneladas métricas de polucita.

Otras fuentes importantes de polucita son el yacimiento de pegmatita Bikita, en Zimbabue; y el Desierto Karibib, en Namibia.

Obtención

El principal método de obtención de cesio a partir de la polucita consiste en la digestión ácida del mineral en ácidos fuertes; se emplean generalmente el hidroclórico, el sulfúrico, el bromhídrico y el fluorhídrico.

Polucita
Polucita

Alternativamente, se emplea el método de descomposición alcalina y el método de reducción directa.

Incluso, se puede obtener cesio puro por medio de la electrólisis del cianuro de cesio.

Quién lo descubrió

En 1860, Bunsen y Kirchhoff valiéndose por primera vez de su invención, el espectroscopio, observaron las líneas espectrales de agua mineral que contenía carbonato y cloruro de cesio.

Robert Bunsen
Robert Bunsen

Al analizar el espectro de emisión se fijaron en 2 líneas de azul brillante, nunca antes observadas, por lo que concluyeron que se trataba de un nuevo elemento, al cual llamaron Caesium, que se deriva del latín caesius cuyo significado es “azul cielo”.

Hecho este descubrimiento, Bunsen intentó aislar al nuevo elemento en estado puro, en lo cual no tuvo éxito.

Se tuvo que esperar 2 años para que el químico sueco Carl Setterberg, alumno doctoral de Bunsen, lograra aislar cesio metálico mediante la electrólisis de una muestra de cianuro de cesio fundido.