Césium

Césium
Xénon ← Césium → Baryum Rb     55 Cs                                                                                                                                                                                                                                           Cs Fr Table complète • Table étendue
Général
Nom, Symbole, Numéro	Césium, Cs, 55
Série chimique	Métal alcalin
Groupe, Période, Bloc	1 (IA), 6, s
Masse volumique	1879 kg/m3
Couleur	argent-or
Propriétés atomiques
Masse atomique	132,90545 u
Rayon atomique (calc)	260 (298) pm
Rayon de covalence	225 pm
Rayon de van der Waals	inconnu pm
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
Température de fusion	301,59 K
Température de vaporisation	944 K
Énergie de fusion	2,092 kJ/mol
Énergie de vaporisation	67,74 kJ/mol
Volume molaire	70.94 ×10-6 m3/mol
Pression de vapeur	2,5 Pa
Vitesse du son	NA m/s à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling)	0,79
Chaleur massique	240 J/(kg·K)
Conductivité électrique	4,89×106 S/m
Conductivité thermique	35,9 W/(m·K)
1e Énergie d'ionisation	375,7 kJ/mol
2e Énergie d'ionisation	2234,3 kJ/mol
3e Énergie d'ionisation	3400 kJ/mol
4e Énergie d'ionisation	{{{potentiel_ionisation4}}} kJ/mol
5e Énergie d'ionisation	{{{potentiel_ionisation5}}} kJ/mol
6e Énergie d'ionisation	{{{potentiel_ionisation6}}} kJ/mol
7e Énergie d'ionisation	{{{potentiel_ionisation7}}} kJ/mol
8e Énergie d'ionisation	{{{potentiel_ionisation8}}} kJ/mol
9e Énergie d'ionisation	{{{potentiel_ionisation9}}} kJ/mol
10e Énergie d'ionisation	{{{potentiel_ionisation10}}} kJ/mol
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD MeV 133Cs 100% stable avec 78 neutrons 134Cs {syn.} 2,0648 ans e β- 1,229 2,059 134Xe 134Ba 135Cs trace 23×106 ans β- 0,269 135Ba 137Cs {syn.} 30,07 ans β- 1,176 137Ba
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 et l'un des quatre métaux à être liquide à température ambiante avec le gallium, le rubidium et le mercure.

Sommaire 1 Histoire 2 Isotopes 3 Utilisation 4 Comportement du Césium dans l'environnement 5 Cinétique dans l'organisme humaine 6 Toxicité du Césium 7 Références 8 Voir aussi 9 Liens externes 10 Images (le césium et un de ses minerais)

[modifier] Histoire

Le nom dérive du latin « caesius », ce qui signifie « bleu ciel », attribué du fait de la couleur bleu clair des deux lignes caractéristiques de son spectre d'émission^[1].

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.

[modifier] Isotopes

Le césium naturel est constitué du seul isotope stable ¹³³Cs.
Les déchets radioactifs et retombés d'essais nucléaires atmosphériques et de l'accident de Tchernobyl peuvent contenir du césium 135 à très longue période de demi-vie, et du césium 134 (demie vie de 2 ans) ou 137 (demie vie de 30 ans).

[modifier] Utilisation

L'isotope ¹³⁷Cs est utilisé ;

• dans les laboratoire d'étude de la physique, comme source de radioactivité pour les Compteur de Radioactivité Beta(C.R.A.B.) qui comptent les impulsions correspondant au nombre de désintégrations de noyaux de césium 137, lors d'expériences visant à démontrer l'aspect aléatoire de la désintégration radioactive.
• comme indicateur de retombées d'essais nucléaires, d'accidents de l'industrie nucléaire, dont de fuite des centrales nucléaires ; il a par exemple été libéré, entre autres éléments radioactifs, en quantités importantes lors des essais nucléaires atmosphériques au début des années 1960, puis lors de l'accident de Tchernobyl.
• dans les photomultiplicateurs : ces tubes à vide utilisent l'émission par une photocathode, puis la multiplications d'électrons par une succession d'électrodes (dynodes) - jusqu'à 12 ou 14. La photocathode comprend souvent des composés de césium, notamment dans l'infrarouge. Par rapport aux détecteurs à semi-conducteurs, le photomultiplicateur est beaucoup plus encombrant et délicat à utiliser.
• Horloge atomique : la référence ¹³³Cs permet d'obtenir une précision de 2×10^-14 s (soit une seconde sur 1 400 000 ans).

La seconde est définie depuis 1967 comme la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133.

• en médecine, comme source de rayonnement radioactif pour traiter le cancer du col de l'utérus et le cancer de la vessie.
• Le chlorure de césium est désormais utilisé comme remède en médecine alternative. Cette utilisation fait suite à la théorie faisant un lien entre la progression des métastases cancéreuses et le pH intracellulaire. Ainsi, cet élément alcalin pénètre la cellule cancéreuse par la Na+K+ATPase et bloque le glucose tentant d'entrer par la membrane plasmique. La dose journalière est de 0,5 à 3 grammes de chlorure de césium en solution afin de créer l'effet de saturation létal aux cellules fermentatrices cancéreuses.

[modifier] 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 donc peu mobile vers les eaux profondes ou superficielles (hormis en présence d'érosion). Il est accessible aux racines et aux mycéliums des champignons, dont de 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 considérées, mais aussi 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 favorise son transfert vers la plante (jusqu'à 90 % en plus). Siobhan Staunton de l'INRA (ENSAM) notait en 1996^[2] néanmoins qu'une grande part du césium pompé par la plante est réexcrété et non transféré 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 encore si les arbres seront concernés après quelques décennies ou siècles.

[modifier] Cinétique dans l'organisme humaine

Sur le long terme, la contamination se fait surtout 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.

[modifier] 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 ;

• La charge corporelle en ¹³⁷Cs est corrélée avec celle de l'alimentation^[3].
• En zone contaminée, le lait maternel contient du ¹³⁷Cs, et celui-ci passe dans le sang et l'organisme du nouveau-né^[4]' ^[5].
• En zone contaminée de Belarus, la part du ¹³⁷Cs ingéré par une mère transférée au bébé allaité est d'environ 15 %^[6].
• Il existe une corrélation entre charge corporelle en césium et dérèglement de l'immunité humorale et cellulaire, selon une étude portant sur des enfants vivant en zone contaminée^[7]. Le césium peut contaminer le lait maternel et avoir des effets délétères chez l'enfant^[8].
• Y. I. Bandazhevsky et d'autres ont plusieurs années après l'accident détecté une augmentation des pathologies cardiovasculaires^[9].
• une radiotoxicité est démontrée pour le foie^[10] et le rein^[11], ce qui explique probablement les troubles du métabolisme de la vitamine D associés à de faibles doses de ¹³⁷Cs (également observé chez le rat exposé au ¹³⁷Cs en laboratoire. Ces troubles pourraient augmente le risque de rachitisme et de défaut de la minéralisation (problèmes osseux, dentaires..)^[12]. Chez le rat, alors que les faibles doses semblent sans effet sur le squelette de l'adulte, une contamination in utero des embryons, via une exposition chronique de la mère (à de faibles doses) durant la grossesse semble perturber le métabolisme de la vitamine D, tant au niveau hormonal que moléculaire et contrairement à ce qui avait été observé chez le modèle adulte, des troubles de la calcification du squelette sont observés^[13].

[modifier] Références

[modifier] Voir aussi

• Essai nucléaire
• Catastrophe de Tchernobyl
• Radioactivité
• Toxicologie nucléaire

[modifier] Liens externes

• (en) High purity Cesium samples, smart-elements.com
• (en) Réaction d'un mélange de Césium & d'eau en vidéo
• (en) Toxicological Profile for Cesium, ATSDR, U.S. Department of Health and Human Services.

[modifier] Images (le césium et un de ses minerais)

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