โลหะที่มีการใช้งานมากที่สุดคือองค์ประกอบของกลุ่ม I และ II ซึ่งอยู่ทางด้านซ้ายของตารางธาตุ โลหะถือว่ามีการใช้งานเมื่อทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงและรวดเร็วกับองค์ประกอบอื่น ๆ ปฏิกิริยาของโลหะจะเพิ่มขึ้นเมื่อเราเคลื่อนจากด้านบนลงด้านล่างของตารางธาตุ
ข้อยกเว้นคือไฮโดรเจนซึ่งไม่ถือว่าเป็นโลหะและอยู่ที่มุมซ้ายบนของตารางธาตุของเมนเดเลเยฟ
โลหะที่มีการใช้งานมากที่สุดในโลก
ตามปฏิกิริยาของธาตุโลหะที่ระบุไว้ในตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:
- โลหะที่ใช้งานอยู่
- โลหะของกิจกรรมขนาดกลาง
- โลหะที่มีฤทธิ์ต่ำ
โลหะที่มีการใช้งานมากที่สุดในโลก ได้แก่ ลิเธียมซีเซียมและแฟรนเซียม
ซีเซียมเป็นองค์ประกอบที่ไม่มีกัมมันตภาพรังสีมากที่สุด มันเป็นโลหะเงาสีเงินอมเหลืองที่หายากโดยมีเลขอะตอม (จำนวนโปรตอนในนิวเคลียส) เท่ากับ 55 เป็นองค์ประกอบที่อ่อนนุ่มมากซึ่งจะละลายในมือของคุณ - ถ้ามันไม่ระเบิดเร็วกว่านี้เพราะมันจะทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับความชื้น
นอกจากนี้ยังมีธาตุกัมมันตภาพรังสีสูงคือแฟรนเซียมซึ่งอาจมีฤทธิ์มากกว่าซีเซียม หรืออาจไม่เราอาจจะไม่มีทางรู้เพราะแฟรนเซียมไม่เพียง แต่มีกัมมันตภาพรังสีสูงมากเท่านั้น แต่ยังหายากมากอีกด้วย
ลิเธียมโลหะที่มีการใช้งานมากที่สุดสามชนิดสุดท้ายมีคุณสมบัติที่น่าสนใจ ให้สีแดงเข้มแก่เปลวไฟ
นี่คือวิดีโอสาธิตกิจกรรมของลิเธียมโซเดียมโพแทสเซียมรูบิเดียมและซีเซียม
ซีเซียมคืออะไร
ซีเซียมเป็นของโลหะอัลคาไล พวกมันมีปฏิกิริยาสูงและไม่ได้เกิดขึ้นอย่างอิสระในธรรมชาติ โลหะเหล่านี้ยังมีความเหนียวมากและเป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดี
ซีเซียมเป็นองค์ประกอบแรกที่ตรวจพบได้ด้วยสเปกโตรสโคป ในปี 1860 นักเคมีชาวเยอรมันพบ Robert Bunsen และ Gustav Kirchhoff เมื่อวิเคราะห์สเปกตรัมของน้ำแร่จากฤดูใบไม้ผลิ Bad Dürkheim
ซีเซียมเกิดขึ้นตามธรรมชาติในแร่ธาตุมลพิษและเลพิโดไลต์ นอกจากนี้ยังพบใน aluminosilicates หลายชนิดเช่น beryl, Petalite และ carnallite เงินฝากซีเซียมที่ร่ำรวยที่สุดตั้งอยู่ในแคนาดาบนชายฝั่งทะเลสาบเบอร์นิก ประมาณ 70% ของปริมาณสำรองของโลกทั้งหมดกระจุกตัวอยู่ที่นั่น น่าแปลกที่ทะเลสาบแห่งนี้เป็นที่ตั้งของเทศกาลซีเซียมประจำปี (24 กุมภาพันธ์) เมื่อสารนี้จำนวนมากถูกเผาในหิมะและความบ้าคลั่งของซีเซียมก็เกิดขึ้นอีก
และซีเซียมยังเป็นผลพลอยได้จากการแยกตัวของนิวเคลียร์ในเครื่องปฏิกรณ์
คุณสมบัติของซีเซียม
ให้ซีเซียมและไม่ โลหะที่หนักที่สุดในโลกแต่มีการใช้งานมากที่สุดและมีคุณสมบัติเฉพาะหลายประการ:
- มันเผาไหม้ตามธรรมชาติในอากาศและระเบิดทันทีเมื่อสัมผัสกับน้ำหรือความชื้นในทุกรูปแบบแม้จะมีน้ำแข็งถึง -116 องศาเซลเซียสก็ตาม
- มันลุกไหม้ด้วยเปลวไฟสีฟ้าสดใส สำหรับผู้ที่ยังไม่ได้ฝึกหัดเปลวไฟจะปรากฏเป็นสีม่วงแทนที่จะเป็นสีน้ำเงิน แต่หลังจากทำสมาธิศึกษาผลงานทางเคมีและเวลาแห่งความสุขที่ใช้ไปกับความกลัวในการเผาไหม้ซีเซียมก็จะเผยให้เห็นลักษณะสีน้ำเงินที่แท้จริงของเปลวไฟ
- ชื่อ "ซีเซียม" มาจากเส้นสีน้ำเงินสดใสสองเส้นในสเปกตรัมการแผ่รังสี แปลจากภาษาละติน "caesius" หมายถึง "ท้องฟ้าสีฟ้า"
- ไฮดรอกไซด์ (สถานะหลอมเหลวของเหลว) สามารถกินผ่านเนื้อแก้วและสารอื่น ๆ ได้ มีเพียงโลหะโรเดียมและโลหะผสมจำนวนหนึ่งเท่านั้นที่สามารถทนต่อการละลายของซีเซียมไฮดรอกไซด์ได้
- ซีเซียมไอโอไดด์และโบรไมด์ถูกใช้เป็นส่วนประกอบหลักในการผลิตเลนส์ที่มีความแม่นยำสูงรวมถึงสโคปแว่นตาและกล้องสองตาสำหรับมองกลางคืน ซีเซียมยังถูกใช้ในการทดลองในระบบขับเคลื่อนไอออนสำหรับยานอวกาศเนื่องจากมีศักยภาพในการแตกตัวเป็นไอออนต่ำ
- ซีเซียมถูกใช้เพื่อสร้างนาฬิกาอะตอมที่แม่นยำที่สุด แม้ นาฬิกาข้อมือที่ดีที่สุดในโลก อาจจะช้าไปสองสามวินาทีหรือแม้แต่นาทีเดียว แต่นาฬิกาอะตอมที่ใช้ซีเซียมจะสูญเสียเพียงหนึ่งวินาทีในห้าพันล้านปี
- ซีเซียมตามธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทปเสถียรหนึ่งไอโซโทป Cs 133 มีไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีอื่น ๆ อีก 30 ชนิดที่รู้จักกันในช่วงตั้งแต่ Cs 114 ถึง Cs 145 ซีเซียม -137 (หรือที่เรียกว่า radiocaesium) เป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่เป็นอันตรายทางชีวภาพมากที่สุดของกากกัมมันตรังสีและผลเสียจากนิวเคลียร์ มันสะสมในสิ่งมีชีวิตและแม้กระทั่งในเชื้อราและพบได้ในปริมาณสูงสุดในกวางเรนเดียร์และนกน้ำในอเมริกาเหนือ
มนุษย์และสัตว์สัมผัสกับซีเซียมในปริมาณน้อยที่สุดโดยการกินการหายใจและการดื่ม แม้ว่าเราจะไม่ป่วยจากซีเซียมเพียงอย่างเดียว แต่การได้รับในระยะยาวอาจทำให้เกิดผลเสียต่อสุขภาพได้เช่นคลื่นไส้อาเจียนเลือดออกและเซลล์ถูกทำลาย
ซีเซียมและการรักษามะเร็ง
แม้แต่พาราเซลซัสก็ยังแย้งว่าทุกอย่างเป็นยาพิษและทุกอย่างเป็นยา มันเป็นเพียงปริมาณ และเมื่อพูดถึงซีเซียมคำพูดของ Paracelsus นั้นถูกต้องอย่างยิ่ง
ขณะนี้ซีเซียมกำลังได้รับการตรวจสอบเพื่อรักษามะเร็งหลายรูปแบบรวมทั้งเนื้องอกในสมอง ซีเซียม -131 ซึ่งเป็นไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของซีเซียมพร้อมกับไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี (ไอโอดีน -125) อีกตัวจะอยู่ในแคปซูล brachytherapy ("เมล็ด")
ตามที่ American Brachytherapy Society ระบุว่าแคปซูล brachytherapy เป็น "ฝัก" กัมมันตภาพรังสีที่วางลงในเนื้อเยื่อมะเร็งโดยตรง เมล็ดเหล่านี้ใช้ได้ผลกับมะเร็งหลายรูปแบบรวมถึงมะเร็งต่อมลูกหมากมะเร็งปากมดลูกและเยื่อบุโพรงมดลูก
ในการศึกษาหนึ่งกลุ่มผู้ป่วย 24 รายที่มีเนื้องอกในสมองได้รับการปลูกถ่ายด้วยเมล็ดซีเซียม -131 brachiotherapy ในเนื้องอก มีผลข้างเคียงน้อยมาก แต่โดยทั่วไปผู้ป่วยสามารถทนต่อการรักษาในรูปแบบนี้ได้ดี
แนวคิดในการใช้เมล็ด brachytherapy ซีเซียม -131 ในการรักษาโรคมะเร็งมีขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 1960 และได้รับการอธิบายไว้ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสารรังสีวิทยา การศึกษาในปี 2009 ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Medical Physics ได้กล่าวถึงการใช้เมล็ดซีเซียม -131 ในการรักษามะเร็งต่อมลูกหมากด้วยผลบวก
จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมก่อนที่การรักษาซีเซียมจะเข้ามาแทนที่ทางการแพทย์ อย่างไรก็ตามจนถึงขณะนี้มีงานวิจัยที่แสดงให้เห็นว่าการใช้ซีเซียม -131 ในการรักษาเนื้องอกที่เป็นมะเร็งด้วย brachiotherapy มีแนวโน้มดี
การเปรียบเทียบซีเซียมและฝรั่งเศส
เช่นเดียวกับซีเซียมแฟรนเซียม (Fr) เป็นของโลหะอัลคาไล (เฉพาะกัมมันตภาพรังสี) และมีกิจกรรมทางเคมีสูงมาก
- ความหนาแน่นของฝรั่งเศสคือ 1.87 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตรซึ่งเทียบได้กับความหนาแน่นของซีเซียม - 1.879 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร
- ซีเซียมและแฟรนเซียมเป็นโลหะสองในสี่ชนิดที่กลายเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง ปรอทและแกลเลียมมีคุณสมบัติเหมือนกัน
- ปฏิกิริยาของซีเซียมกับน้ำเกิดขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ - ด้วยการระเบิดการก่อตัวของไฮดรอกไซด์ CsOH และไฮโดรเจน H2 ฟรังเซียมและน้ำก็ไม่ได้ "รัก" กันเป็นพิเศษและเมื่อพวกมันมีปฏิกิริยากันอัลคาไลที่แข็งแกร่งที่สุดจะเกิดขึ้น - แฟรนเซียมไฮดรอกไซด์
- เช่นเดียวกับซีเซียมแฟรนเซียมจะสะสมในสิ่งมีชีวิตดังนั้นไอโซโทปของโลหะนี้จึงถูกนำไปประยุกต์ใช้ในทางการแพทย์สำหรับการวินิจฉัยโรคมะเร็งและการวิจัยทางชีววิทยาต่างๆ
- แต่ในแง่ของความชุกซีเซียมอยู่เหนือกว่าแฟรนเซียม ทุกปีมีการขุดแร่ซีเซียมเข้มข้นประมาณ 20 ตันในโลก ตาม PeriodicTable ซีเซียมเป็นองค์ประกอบที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดอันดับที่ 50 ของเปลือกโลก ฝรั่งเศสอย่างไรก็ตามในเปลือกโลกทั้งหมดมีประมาณ 340 กรัม
นั่นคือคุณสมบัติของโลหะที่มีการใช้งานมากที่สุดสองชนิดในโลกมีความคล้ายคลึงกันมาก
การเปรียบเทียบซีเซียมและลิเธียม
ลิเธียมเป็นโลหะที่มีการใช้งานมากที่สุด 1 ใน 3 อันดับแรกของโลก เป็นส่วนประกอบหลักในแบตเตอรี่ที่ให้พลังงานแก่สมาร์ทโฟนแล็ปท็อปและยานพาหนะไฟฟ้า อุปกรณ์ลิเธียมมากกว่าครึ่งหนึ่งของโลกมาจาก "สามเหลี่ยมลิเธียม" - โบลิเวียชิลีและอาร์เจนตินา แหล่งลิเทียมจากเกลือที่ใหญ่ที่สุดคือทะเลทราย Atacama ของชิลี
- ลิเธียมเป็นโลหะอัลคาไลเช่นเดียวกับซีเซียม และเช่นเดียวกับซีเซียมเกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปแบบของสารประกอบเท่านั้น ยิ่งไปกว่านั้นร่องรอยของลิเทียมยังพบได้ในหินอัคนีเกือบทั้งหมดและในบ่อน้ำแร่หลายแห่ง มันเป็นหนึ่งในสามองค์ประกอบที่สร้างขึ้นโดยบิ๊กแบงพร้อมด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียม
- มีลิเธียมและซีเซียมเพียงเล็กน้อยในเปลือกโลก - 21 กรัม / ตันและ 3.7 กรัม / ตันตามลำดับ
- หากซีเซียมติดไฟในอากาศทำปฏิกิริยากับออกซิเจนลิเธียมก็สามารถเก็บไว้ในที่โล่งได้ในบางครั้ง เนื่องจาก "ความทนทาน" นี้ลิเธียมจึงเป็นโลหะอัลคาไลชนิดเดียวที่ไม่ต้องการการจัดเก็บในน้ำมันก๊าด นอกจากนี้ยังสามารถสื่อถึง "คำทักทายที่เร่าร้อน" เมื่อทำปฏิกิริยากับออกซิเจน แต่จะต้องมีอุณหภูมิสูงเท่านั้น
- ลิเธียมเป็นโลหะที่มีความหนาแน่นน้อยที่สุด (0.533 g / cm3) ซีเซียมมีความหนาแน่นสูงกว่ามาก - 1.879 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ความเบาของลิเธียมหมายความว่าสามารถกักเก็บพลังงานได้โดยไม่ต้องเพิ่มแรงโน้มถ่วงให้กับอุปกรณ์ต่างๆ
- แต่ในแง่ของจุดหลอมเหลวต่ำลิเธียมให้ซีเซียมเริ่มต้น จุดหลอมเหลวคือ 180.5 องศาเซลเซียส และซีเซียมละลายแล้วที่ 28.4 องศาเซลเซียส
- แต่ลิเธียมเดือดอย่างรวดเร็ว - ที่ 134 องศา แต่ไม่ง่ายที่จะนำซีเซียมไปต้มต้องใช้อุณหภูมิ 678 องศา
- ทั้งลิเธียมและซีเซียมสามารถตัดได้อย่างง่ายดายด้วยมีดธรรมดา