Elemento Químico: Césio (Cs)

O Elemento Químico Césio

Neste artigo vou falar sobre um elemento químico muito curioso, útil e infame, sobre o qual a maioria das pessoas já deve ter ouvido falar ou lido algo a respeito: o Césio.

Descrição do Elemento

O césio é um elemento químico metálico de cor ligeiramente dourada e brilhante, com o símbolo Cs e o número atômico 55. É o elemento mais eletropositivo de todos os metais alcalinos e é altamente reativo com água e outros elementos químicos. Pertence ao grupo 1 da tabela periódica, dos metais alcalinos, juntamente com o lítio, o sódio, o potássio, o rubídio e o frâncio. Na sua forma natural, o césio é encontrado em minerais como a lepidolita e a pollucita.

História do Césio

A descoberta do césio é creditada ao químico alemão Robert Bunsen e ao físico alemão Gustav Kirchhoff, em Heidelberg, na Alemanha, que em 1860 estavam estudando espectros de linhas de emissão e absorção de diferentes elementos. Durante a análise de amostras de minerais que continham sais de potássio, Bunsen e Kirchhoff descobriram uma nova linha espectral de uma cor azul-violeta intensa que não correspondia a nenhum elemento conhecido na época., e concluíram que era devido a um novo elemento.

O césio foi isolado pela primeira vez somente em 1882 pelo químico alemão Carl Setterberg.

No entanto, a utilização do césio ficou limitada durante muito tempo devido à sua alta reatividade e baixa abundância natural. Somente após a Segunda Guerra Mundial, o césio começou a ser utilizado em tecnologia, especialmente em dispositivos de medição de tempo extremamente precisos, como relógios atômicos, que são baseados em oscilações precisas de átomos de césio.

Infelizmente, o césio também ficou conhecido por um trágico acidente ocorrido em Goiânia, Brasil, em 1987, quando um equipamento de radioterapia abandonado foi aberto e liberou uma grande quantidade de césio-137 altamente radioativo. Esse acidente causou a morte de quatro pessoas e teve graves consequências para a saúde de muitas outras. Desde então, o uso e manuseio de césio radioativo são regulamentados com rigor em todo o mundo.

Mas o césio é radioativo?

Existem dois isótopos naturais de césio: o césio-133 (principal isótopo) e o césio-137 (ocorre em quantidades diminutas). O césio-133 é estável e não é radioativo, enquanto o césio-137 é radioativo e altamente perigoso.

O césio-137 é um subproduto da fissão nuclear e é um dos principais contaminantes liberados em acidentes nucleares, como o ocorrido na usina nuclear de Chernobyl em 1986. Ele emite radiações gama e beta, o que o torna altamente perigoso para a saúde humana e o meio ambiente.

O césio-137 tem uma meia-vida de cerca de 30 anos, o que significa que leva cerca de 30 anos para que a metade do material radioativo se decomponha – e mais de 200 anos para que sua concentração se reduza a 1% de seus níveis iniciais.

Além do césio-137, também existem outros isótopos de césio radioativo, como o césio-134, que é um subproduto da fissão nuclear e tem uma meia-vida de cerca de 2 anos. Esses isótopos radioativos de césio são utilizados em aplicações médicas e industriais, mas devem ser manuseados com extrema cautela devido aos riscos à saúde e ao meio ambiente.

Em resumo, enquanto o césio-133 é estável e não é radioativo, o césio-137 e outros isótopos são radioativos e altamente perigosos e devem ser manuseados com cuidado e em conformidade com as regulamentações de segurança apropriadas.

Aplicações do Césio

O césio tem diversas aplicações na indústria, pesquisa científica e medicina. O césio-133 é usado em relógios atômicos, que são os relógios mais precisos do mundo. Ele também é usado em equipamentos de raios-X e radioterapia, bem como em células fotoelétricas para gerar energia elétrica. O césio é utilizado como catalisador em algumas reações químicas e em pesquisas científicas para estudar a física nuclear.

Mineração e produção

O césio é um elemento relativamente raro na crosta terrestre, com uma concentração de cerca de 3 partes por milhão. É encontrado naturalmente em minerais como a lepidolita, a pollucita e a zeolita. A produção do césio e seus compostos é de cerca de 20 toneladas anuais, vindo principalmente do Canadá (Manitoba), com uma pequena produção no Zimbábue e sudoeste da África.

A mineração do césio é um processo complexo, que envolve a extração do mineral contendo césio, seguido de processos químicos para obter o elemento puro. O césio também pode ser produzido a partir de resíduos de reatores nucleares, sendo produzido em pequenas quantidades a partir do processamento do minério de urânio, que contém traços de césio radioativo-137, um subproduto da fissão nuclear.

Papel Biológico e Toxicidade do Césio

O césio é considerado um elemento químico tóxico quando ingerido ou inalado. O elemento não tem papel biológico conhecido, mas a exposição a seu isótopo radioativo Cs-137 pode ser altamente perigosa e tóxica para a saúde humana. Na verdade, o césio radioativo-137 é  um dos principais poluentes liberados durante acidentes nucleares, como o ocorrido na usina nuclear de Chernobyl em 1986. A exposição ao césio radioativo pode levar a queimaduras na pele, danos aos tecidos, náusea, vômito, diarreia, perda de cabelo e aumento do risco de câncer.

O césio é regulamentado por agências governamentais em todo o mundo para garantir que seja usado de forma segura e adequada, e a manipulação do césio radioativo deve ser feita com cuidado e com equipamentos de proteção adequados.

Curiosidades sobre o Césio

• O césio é o metal mais eletropositivo dos metais alcalinos, o que significa que ele é o metal mais reativo e facilmente oxidável.
• Ele é tão reativo que explode em contato com água, mesmo em pequenas quantidades.
• Os relógios atômicos de césio são os relógios mais precisos do mundo, capazes de medir o tempo com uma precisão de cerca de um segundo a cada 100 milhões de anos.
• O isótopo radioativo do césio, Cs-137, é usado em equipamentos de radioterapia, inspeção de cargas, raios-x industriais, medidores de densidade e fontes de energia em células fotoelétricas. Esse isótopo foi o responsável pelo infame acidente de Goiânia, ocorrido em 1986.
• O césio é encontrado naturalmente em minerais como a pollucita e a lepidolita. A mineração é feita por meio de extração por lixiviação química ou por flotação, dependendo da localização e composição mineral.
• O elemento foi descoberto em 1860 por Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff, na Alemanha. Kirchhoff batizou-o de césio, em homenagem à cor azul celeste do céu (em latim, caesius).
• A exposição ao isótopo radioativo do césio, Cs-137, pode ser perigosa e tóxica para a saúde humana, causando queimaduras na pele, danos aos tecidos, efeitos cardiovasculares e aumento do risco de câncer.
• O metal é usado como catalisador em reações químicas e na produção de vidros especiais.
• O césio não tem papel biológico conhecido, mas sua manipulação deve ser feita com cuidado e com equipamentos de proteção adequados, devido aos riscos associados à exposição ao seu isótopo radioativo.
• Trata-se de um elemento químico raro na crosta terrestre, representando apenas cerca de 0,0002% dos elementos presentes na Terra.

Dados Gerais

• Símbolo: Cs
• Número Atômico: 55
• Peso Atômico: 132,91u
• Ponto de Fusão: 28,44 °C
• Ponto de Ebulição: 671 °C
• Densidade: 1,93 g/cm³
• Abundância Estimada na Crosta Terrestre: 3 p.p.m
• Abundância Estimada nos Oceanos: 0,3 p.p.b
• Número de Isótopos Estáveis: 1
• Energia de Ionização: 3,894 eV
• Estados de Oxidação: +1
• Raio atômico (Van der Waals): 343 pm
• Eletronegatividade: 0,79
• Configuração Eletrônica do Césio:

  1s2
  2s2 2p6
  3s2 3p6 3d10
  4s2 4p6 4d10
  5s2 5p6 
  5s1 

Referências

• Emsley, J. Nature’s Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. 1ª Edição. 2001. Oxford University Press
• Enghag, P. Encyclopedia of the Elements. 1ª ed. 2004. Wiley-VCH
• Gray, T. The Elements – A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe. 1ª Edição. 2009. Black Dog & Leventhal Publishers.
• Green, D. The Periodic Table in Minutes: The elements and their chemistry explained in an instant. 1ª Edição. 2016. Ed. Quercus
• Jackson, T.; Challoner, J. The Periodic Table Book – A Visual Encyclopedia of the Elements. 1ª Ed. 2017. Dorling Kindersley Ltd.
• PubChem. Cesium. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/element/55. National Library of Medicine.