Césium

Le césium est un élément chimique de symbole Cs et de numéro atomique 55.


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Produit chimique corrosif - Élément chimique - Produit chimique - Matériau - Métal alcalin

Césium
XénonCésiumBaryum
Rb
  Structure cristalline cubique à corps centré

55
Cs
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Cs
Fr
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Informations générales
Nom, Symbole, Numéro Césium, Cs, 55
Série chimique Métal alcalin
Groupe, Période, Bloc 1 (IA) , 6, s
Masse volumique 1, 873 g·cm-3 (20 °C) [1]
Dureté 5, 5
Couleur argenté-doré
N° CAS 7440-46-2 [2]
N° EINECS 231-155-4
Propriétés atomiques
Masse atomique 132, 9054519 ± 0, 0000002 u[1]
Rayon atomique (calc) 260 pm (298 pm)
Rayon de covalence 2, 44 ± 0, 11 Å [3]
Configuration électronique [Xe] 6s1
Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 18, 18, 8, 1
État (s) d'oxydation 1
Oxyde base forte
Structure cristalline cubique à corps centré
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Point de fusion 28, 44 °C [1]
Point d'ébullition 671 °C [1]
Énergie de fusion 2, 092 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 67, 74 kJ·mol-1
Volume molaire 70, 94×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur 2, 5 Pa
Divers
Électronégativité (Pauling) 0, 79
Chaleur massique 240 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique 4, 89×106 S·m-1
Conductivité thermique 35, 9 W·m-1·K-1
Énergies d'ionisation
1re : 3, 893905 eV [4] 2e : 23, 15744 eV [4]
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD
MeV
133Cs 100 % stable avec 78 neutrons
134Cs {syn. } 2, 0648 a ε
——
β-
1, 229
———
2, 059
134Xe
———
134Ba
135Cs {syn. }
trace
2, 3 Ma β- 0, 269 135Ba
137Cs {syn. } 30, 07 a β- 1, 176 137Ba
Précautions
SIMDUT[5]
B4 : Solide inflammableE : Matière corrosive
B4, B6, E,
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le césium est un élément chimique de symbole Cs et de numéro atomique 55.

C'est un métal alcalin argent-doré dont le point de fusion est suffisamment proche de la température ambiante (CATP) pour qu'il soit envisageable de l'obtenir à l'état liquide à cette température grâce à la surfusion. Il en est de même pour le gallium et le rubidium, le mercure étant l'unique métal liquide à CATP.

Césium - Métal, dans une ampoule de verre.

Histoire

Le nom dérive du latin «cæsius», ce qui veut dire «bleu ciel», attribué du fait de la couleur bleu clair des deux lignes caractéristiques de son spectre d'émission[6].

La présence du césium a été décelée, quelques mois après la découverte du rubidium - en 1861, par Robert Wilhelm Bunsen et par Gustav Robert Kirchhoff par spectroscopie de la lépidolite.

Isotopes du césium

Le césium a 39 isotopes connus ; c'est plus que pour tout autre élément à l'exception du francium.

La masse atomique de ces isotopes fluctue de 112 à 151. Même si cet élément a la plupart d'isotopes, il n'a qu'un seul isotope naturel stable 133Cs. La majorité des autres isotopes ont des périodes radioactives brèves — de quelques jours à quelques fractions de seconde.

Le césium 135 a une période radioactive de 2, 3 millions d'années et fait partie des déchets radioactifs à vie longue.

L'isotope radiogéniques 137Cs (l'un des nombreux produits de fission de l'uranium) est le plus connu, car il a été utilisé dans les études hydrologiques et écologique suite à une contamination générale de l'atmosphère induite, à partir de 1945, par l'utilisation des bombes atomiques et des essais nucléaires (puis l'accident de Tchernobyl), et , dans une moindre mesure, à cause des rejets de centrales nucléaires ou de sites de retraitement, stockage, etc. Son suivi a par exemple permis de mesurer à quelle vitesse l'eau des nappe se renouvelait, la cinétique environnementale du césium (surtout dans la chaîne alimentaire) ou si une grotte était ou non isolée du monde extérieur. Il a une période radioactive de 30, 17 années. Il se désintègre en baryum 137m (de courte durée produit de la dégradation), puis en une forme de baryum non-radioactif.

Les déchets radioactifs, les retombées d'essais nucléaires atmosphériques ou de l'accident de Tchernobyl peuvent contenir du césium 135 à particulièrement longue période radioactive, du césium 134 (période de 2 ans), et du césium 137 (période de 30 ans).

Utilisation

Comportement du césium dans l'environnement

La cinétique des isotopes du césium (radio-élements) dans l'environnement est étudiée avec intérêt depuis la catastrophe de Tchernobyl.
Le radiocésium est fortement absorbé dans les argiles pures du sol, et par conséquent peu mobile vers les eaux profondes ou superficielles (hormis en présence d'érosion). Il peut être absorbé par les racines et les mycéliums des champignons, dont les champignons à fructification souterraine (truffes, truffe du cerf) qui peuvent le concentrer et le véhiculer via la rhizosphère et les Mycorhizes vers les plantes. L'INRA de Montpellier a tenté de modéliser la circulation du césium via les plantes et le sol dans les années 1990, sur la base de données montrant que le taux et la vitesse d'absorption par les plantes dépendaient des espèces reconnues, mais également de la concentration en potassium du sol, de la densité racinaire et de la distribution profonde des racines.
La présence de matière organique dans l'argile diminue la fixation du césium dans le sol et facilite son transfert vers la plante (jusqu'à 90 % en plus). Siobhan Staunton de l'INRA (ENSAM) notait néanmoins en 1996[7] qu'une grande part du césium pompé par la plante est excrétée et non transférée vers les parties supérieures. Peu après une pollution de surface, ce sont les plantes à racines superficielles qui sont contaminées, puis 20 ans après en moyenne, ce sont les plantes se nourrissant plus profondément ou certains champignons. On ignore toujours si les arbres seront concernés après quelques décennies ou quelques siècles.

Cinétique dans l'organisme humain

Sur le long terme, la contamination se fait en particulier par ingestion et absorption gastro-intestinale. Le césium est ensuite transporté par le sang et tend à se fixer à la place de son analogue chimique, le potassium.

Toxicité du césium

Pour le 137Cs, les effets des fortes doses ont été étudiés, mais les effets des faibles doses et des expositions chroniques étaient mal documentés. L'étude des conséquences de Tchernobyl a permis de montrer que :

Références

  1. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90e éd. , Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)  
  2. Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  3. (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, «Covalent radii revisited», dans Dalton Transactions, 2008, p.  2832 - 2838 lien DOI ] 
  4. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC, 2009, 89e éd. , p.  10-203 
  5. «Césium» dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  6. Image des Raies spectrales d'émission du césium. Voir juste ici à droite :
    CesiumRaiesSpectrales.jpg
  7. Paris, Le sol, un patrimoine menacé ? Le point scientifique, Congrès : Forum, Paris, 24 octobre 1996
  8. Handl, J., D. Beltz, W. Botsch, S. Harb, D. Jakob, R. Michel, and L. D. Romantschuk. 2003. Evaluation of radioactive exposure from 137Cs in contaminated areas of Northern Ukraine. Health Phys 84 :502-17
  9. Johansson, L., A. Björeland, and G. Agren. 1998. Tranfer of 137Cs to infants via human breast milk. Radiat Prot Dosimetry 79 :165-67.
  10. Thornberg, C., and S. Mattsson. 2000. Increased 137Cs metabolism during pregnancy. Health Phys 78 :502-6.
  11. Johansson, L., A. Björeland, and G. Agren. 1998. Tranfer of 137Cs to infants via human breast milk. Radiat Prot Dosimetry 79 :165-67.
  12. Titov, L. P., G. D. Kharitonic, I. E. Gourmanchuk, and S. I. Ignatenko. 1995. Effects of radiation on the production of immunoglobulins in children subsequent to the Chernobyl disaster. Allergy Proc 16 :185-93.
  13. Document de 6 pages intitulé "Effets du césium 137 sur le métabolisme de la Vitamine D3 (ou Cholécalciférol) après une contamination chronique via le lait maternel", Emilie Tissandié, 3e année de thèse (Thèse : Effets des radionucléides sur le métabolisme de la vitamine D3 chez le rat)
  14. Bandazhevskaya, G. S., V. B. Nesterenko, V. I. Babenko, T. V. Yerkovich, and Y. I. Bandazhevsky. 2004. Relationship between cæsium (137Cs) load, cardiovascular symptoms, and source of food in'Chernobyl'children -- preliminary observations after intake of oral apple pectin. Swiss Med Wkly 134 :725-9.
  15. Stojadinovic, S., and M. Jovanovic. 1966. Activity of transaminases in the rat serum after internal contamination with 137Cs and 90Sr. Strahlentherapie 131 :633-6.
  16. Nikula, K. J., B. A. Muggenburg, W. C. Griffith, W. W. Carlton, T. E. Fritz, and B. B. Bœcker. 1996. Biological effects of 137CsCl injected in beagle dogs of different ages. Radiat Res 146 :536-47.
  17. Tissandié, E., Y. Gueguen, J. M. Lobaccaro, J. Aigueperse, P. Gourmelon, F. Paquet, and M. Souidi. 2006a. Chronic contamination with 137Cesium affects Vitamin D3 metabolism in rats. Toxicology 225 :75-80.
  18. Document déjà cité d'Emilie Tissandié, intitulé "Effets du césium 137 sur le métabolisme de la Vitamine D3 après une contamination chronique via le lait maternel", page 5-6.

Voir aussi

Liens externes

Images (le césium et un de ses minerais)

Césium cristallisé, dans une ampoule de verre.
Pollucite, minerai de césium.
Formule chimique : (Cs, Na) 2Al2Si4O12·2H2O.



  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz rares
Métaux alcalins  Métaux alcalino-terreux  Métaux de transition Métaux pauvres
Lanthanides Actinides Superactinides Éléments non classés

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"Cesium 137. Evaluation :"

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