Césio

O césio (Cs) é um metal alcalino de número atômico 55, que em sua forma pura (metálica) apresenta uma coloração entre o amarelo e o dourado. É um metal de baixo ponto de fusão e, dos metais alcalinos encontrados na natureza, é o mais eletropositivo e o mais alcalino. Pode ser encontrado na natureza em alguns silicatos, com destaque para a polucita.

O césio é um elemento que é aplicado principalmente em relógios atômicos, dispositivos altamente precisos e que são essenciais para sistemas de posicionamento global. O segundo padrão, aliás, é definido a partir da transição de dois níveis hiperfinos de um átomo de césio. Contudo, o seu isótopo radioativo, 137, inspira grande cuidado, muito por conta dos efeitos nocivos causados por conta da radiação. Tal isótopo, inclusive, foi protagonista do maior acidente radioativo urbano da história, na cidade de Goiânia, em 1987.

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Resumo sobre césio

• O césio é um metal alcalino dourado, de baixo ponto de fusão e o elemento natural mais eletropositivo que existe.
• O símbolo do césio é Cs, e seu número atômico 55.
• É encontrado na natureza em minerais do tipo silicato, com destaque para a polucita.
• O elemento é a base dos relógios atômicos, que garantem a altíssima precisão dos sistemas de GPS.
• A transição de energia do átomo de césio é o padrão oficial usado pela ciência para definir o que é um segundo.
• O isótopo césio-137 emite radiação perigosa e causou o maior acidente radioativo urbano da história, em Goiânia, no ano de 1987.

O que é o césio?

O césio, símbolo Cs, é um metal alcalino do sexto período da tabela periódica, de número atômico 55. É o elemento químico natural mais eletropositivo que existe.

Principais características do césio

O césio, em sua forma pura, é um metal macio, com uma tonalidade entre o amarelo e o dourado, sendo também considerado dúctil. Como possui um baixo ponto de fusão (28,44 °C), pode se apresentar como líquido em ambientes cujas temperaturas são comumente mais elevadas.

De todos os metais alcalinos, é o mais eletropositivo e, também, o mais alcalino destes. Tal eletropositividade reflete na sua reatividade e, assim como os demais elementos do seu grupo, reage violentamente com o gás oxigênio e a umidade da atmosfera. Por isso, recomenda-se a sua manipulação em atmosfera inerte. Um dos principais problemas dessa reação é a formação de gás hidrogênio, H₂, o qual é altamente combustível, podendo gerar explosões vigorosas com a energia liberada no processo reacional.

2 Cs + H₂O → 2 CsOH + H₂

Seguindo a tendência dos outros elementos do grupo, o césio é capaz de reagir com os halogênios (elementos do grupo 17) e com o gás hidrogênio quando aquecido.

2 Cs + X₂ → 2 CsX                           X = halogênio

2 Cs + H₂ → 2 CsH

O césio pode ser dissolvido pelo mercúrio, formando uma amálgama. O hidróxido de césio é a base inorgânica mais forte conhecida e é capaz de atacar o vidro. Assim como os demais metais alcalinos, apresenta-se em compostos sempre com a carga +1. O césio tem mais de 50 isótopos conhecidos, porém, apenas o isótopo de massa 133 é considerado como estável.

Veja também: Lítio (Li) — metal alcalino conhecido pela sua grande reatividade

Propriedades do césio

• Símbolo: Cs.
• Número atômico: 55.
• Massa atômica: 132,90545196 u.m.a
• Ponto de fusão: 28,44 °C.
• Ponto de ebulição: 671 °C.
• Densidade: 1,873 g/mL (20 °C).
• Eletronegatividade: 0,79.
• Distribuição eletrônica: [Xe] 6s¹.
• Série química: metais alcalinos; grupo 1; elementos representativos.

Para que o césio é usado?

Sua grande afinidade por oxigênio faz com que seja utilizado como um capturador deste elemento em tubos eletrônicos. Vem sendo empregado em células fotoelétricas, por conta de sua grande fotossensibilidade, assim como catalisador na hidrogenação de alguns compostos orgânicos. Na indústria petroquímica, os compostos do césio são usados na preparação de aditivos para fluidos de perfuração de petróleo, como é o caso do formiato de césio, uma vez que sua alta densidade contribui para uma melhor extração do petróleo, assim como para estabilização da perfuração.

Recentemente, vem sendo explorado em sistemas de propulsão iônica, em naves espaciais. O átomo de césio pode ser facilmente ionizado termicamente e, posteriormente, os cátions Cs⁺ podem ser acelerados para grandes velocidades, permitindo que sejam utilizados como combustível para prover impulsos significativos na propulsão de foguetes.

Contudo, o seu maior destaque de aplicação é em relógios atômicos, com oscilações em frequência constante, apresentando um padrão com uma precisão impressionante: podem precisar de milhões ou bilhões de anos para atrasar ou adiantar 1 segundo.

Relógios atômicos são muito precisos, já que utilizam a frequência de vibração de átomos, ou seja, baseando-se na contagem de oscilações de energia (transições hiperfinas) para medir o tempo, diferentemente dos relógios tradicionais, que utilizam um pêndulo ou cristais de quartzo. Essa precisão é essencial para sistemas de posicionamento global, como o GPS: um atraso de três nanossegundos no relógio de um satélite pode significar um erro de 1 metro na posição indicada por ele.

A tecnologia de relógios atômicos avança surpreendentemente. Recentemente, foi publicado sobre um novo relógio atômico, baseado em íons de alumínio (e não césio), o qual necessitaria de 57,6 bilhões de anos para atrasar ou adiantar um único segundo.

Desde 1967, o Sistema Internacional de Unidades define o segundo como sendo a duração de 9.192.631.770 períodos da radiação correspondente à transição entre os dois níveis hiperfinos do estado fundamental não perturbado do átomo de césio-133. Essa definição é mais robusta, uma vez que utiliza parâmetros de um átomo não perturbado por qualquer campo externo.

Onde o césio é encontrado?

De todos os metais alcalinos, o césio é o menos abundante na natureza (excluindo o frâncio, Fr, o qual é sintético). Ele pode ser encontrado em alguns silicatos, como lepidolita, polucita (principal fonte comercial, a qual contém de 5 a 32% em massa de óxido de césio, Cs₂O) e o espodumênio.

Cuidados com o césio

Em termos de cuidado, os isótopos radioativos de césio, ¹³⁴Cs e o ¹³⁷Cs, apresentam maior preocupação que o isótopo estável. Os isótopos radioativos de césio são emissores de radiação beta e gama, das quais a radiação gama acaba sendo a de maior preocupação, uma vez que pode trafegar por maiores distâncias e penetrar em todo o nosso corpo. Contudo, ambas podem levar a danos nos tecidos, bem como causar disrupção da função celular.

Em doses elevadas, tais radioisótopos podem causar danos devido à radiação, como vômito, náusea e diarreia, além de eritemas, úlceras, necrose de tecidos, danos neurológicos, anormalidades cromossômicas, comprometimento da função imunológica e morte.

A exposição aos isótopos radioativos do césio pode ainda causar queda de fertilidade em homens, por causa da redução da concentração de espermatozoides. Em alguns casos, é possível haver, inclusive, infertilidade. Os danos também podem ser transpostos para fetos que sofreram exposição aos radioisótopos quando ainda no útero, como menor massa corporal, atividade motora comprometida, alterações morfológicas no cérebro, redução do tamanho da cabeça, odontogênese retardada e fechamento do palato. Por fim, a exposição interna ou externa ao ¹³⁷Cs pode aumentar o risco de diversos tipos de câncer.

Saiba mais: Quais elementos químicos são radioativos?

Acidente com o césio-137 em Goiânia

O acidente com o césio-137 ocorreu no ano de 1987, em Goiânia, quando o radioisótopo, na forma de cloreto de césio, foi retirado de um aparelho radiológico abandonado e, posteriormente, vendido a um ferro-velho. Com um brilho azul fascinante e de chamar a atenção, o dono do ferro-velho, Devair Alves Ferreira, decidiu levar o composto para sua residência, fazendo com que a amostra radioativa circulasse entre parentes, vizinhos, amigos e familiares.

Não demorou muito para que as pessoas começassem a sentir os efeitos nocivos do radioisótopo, como náusea, perda de apetite, vômito, diarreia, além de episódios intensos de dores de cabeça e febre. Até que dias depois, a esposa de Devair, Maria Gabriela Ferreira, e um funcionário do ferro-velho decidiram levar a amostra para a vigilância sanitária de Goiânia, onde foram atestados os elevados níveis de radiação, dando início aos protocolos do que viria a ser o maior acidente radiológico urbano da história da humanidade.

Oficialmente, o governo estadual de Goiás aponta quatro vítimas fatais relacionadas ao caso do ¹³⁷Cs: a própria Maria Gabriela, além de Leide das Neves Ferreira, sobrinha de Devair, Israel Baptista dos Santos e Admilson Alvez de Souza, ambos funcionários de Devair. Contudo, a Associação de Vítimas do Césio-137 (AVCésio) e o Ministério Público de Goiás, apontam um número de 66 óbitos em decorrência do acidente, além de cerca de 1,4 mil contaminados ao longo dos anos.

• Videoaula sobre acidente com o césio-137 em Goiânia

História do césio

O césio foi descoberto em 1860, por Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff, enquanto estes analisavam uma amostra de água mineral com seu instrumento recém-descoberto, o espectroscópio. O nome césio vem do latim “caesius”, o qual significa “céu azul”, por conta das linhas azul brilhantes do seu espectro de emissão.

Créditos da imagem

^[1] geogif/ Shutterstock

Fontes

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