Qu’est-ce que le césium ?
Le césium est un liquide doux, jaunâtre-argenté lorsque la température est ambiante ou presque.
Le césium est un métal alcalin dont le symbole est Cs, son numéro atomique est le 55 et son numéro CAS 7440-46-2. Il est présent à l’état naturel en très faibles quantité sous forme de procite, associé à d’autres métaux alcalins. En tant que minéral, on le trouve dans la polsite et la logisite, ainsi que dans le mica rouge, la glauconite et la carnallite.
Il s’oxyde rapidement dans l’air et est spontanément combustible dans l’air humide. Élément le plus positif des métaux, il réagit avec l’eau pour produire de l’hydrogène, qui s’enflamme spontanément.
Le césium 137 est un isotope radioactif artificiel et l’un des produits de la fission nucléaire. Il est l’un des principaux composants des “cendres mortelles” produites par les essais d’explosion nucléaire.
Utilisations du césium
Le césium a tendance à émettre des électrons lorsqu’il est exposé à la lumière. Des alliages avec l’antimoine sont utilisés dans les phototubes et les tubes à décharge stroboscopique.
Les applications industrielles du césium se retrouvent dans les promoteurs de catalyseurs, qui améliorent considérablement la fonction d’autres catalyseurs à base d’oxyde métallique. Le nitrate de césium est utilisé comme matériau de production du verre optique dont la résistance est augmentée en immergeant le verre dans des sels de césium fondus. L’iodure de césium et le fluorure de césium absorbent les rayons X, les rayons γ et les particules élémentaires et émettent de la lumière avec un effet de scintillation. Ils sont largement utilisés pour la mesure des rayonnements et le diagnostic médical.
La période d’oscillation des micro-ondes émises par les transitions électroniques entre les niveaux d’énergie hyperfins est utilisée pour définir les secondes d’une horloge atomique au césium.
Propriétés du césium
Le césium est un métal très ductile dont le point de fusion est de 28,5°C, le point d’ébullition de 705°C et la densité de 1,873 g/mL. De tous les éléments solides à température ambiante, le césium est le plus mou et sa dureté de Mohs n’est que de 0,2. Le césium métal est très réactif et spontanément combustible dans l’air. Il réagit de manière explosive avec l’eau, même à des températures inférieures aux autres métaux alcalins.
Structure du césium
Le césium présente des polymorphes cristallins de type α-, β- et γ. À température et pression normales, comme les autres métaux alcalins, il est cubique α-Cs. Il possède alors une structure de réseau cubique centrée sur le corps, un groupe spatial Im3m et une constante de réseau a = 614 pm. Sous haute pression à 41 kbar, il subit une transition de phase vers le type β avec une structure de réseau cubique centrée sur la face et une constante de réseau a = 598 pm. À plus haute température et pression, le césium présente une structure de réseau cubique centrée sur le corps, un groupe spatial Im3m et une constante de réseau a = 614 pm. À des températures et des pressions plus élevées, le système rhomboédrique devient de type γ.
Autres informations sur le césium
1. Processus de production du césium
Le césium est principalement extrait des minerais de porcite par décomposition acide et alcaline ou par réduction directe. Il peut également être produit à partir de composés de césium dérivés des minerais, où les halogénures tels que le chlorure de césium sont réduits par le calcium ou le baryum à 700-800°C pour donner du césium métal par distillation (2CsCl+Ca→2Cs+CaCl2). Le césium peut également être obtenu par électrolyse du cyanure de césium (CsCN), par pyrolyse de l’azoture de césium (CsN3) et par réaction du dichromate de césium (Cs2Cr2O7) avec le zirconium.
2. Précautions de manipulation et de stockage
Les précautions de manipulation et de stockage sont les suivantes.
- Fermer hermétiquement les récipients et les stocker dans un endroit sec, ventilé, frais et sombre.
- Manipuler uniquement en extérieur ou dans des zones bien ventilées.
- Manipuler et stocker sous atmosphère de gaz inerte.
- Éviter tout contact avec le phosphore, les halogènes, les alcools, l’oxygène et l’eau car ils réagissent violemment.
- Porter des gants de protection, des vêtements de protection, des lunettes de protection et des masques de protection lors de l’utilisation.
- Se laver soigneusement les mains après manipulation.
- En cas de contact avec la peau, rincer immédiatement à l’eau.
- En cas de contact avec les yeux, rincer soigneusement avec de l’eau pendant plusieurs minutes.