세슘 (Cs)

발견 과정

발견: 1860 · Robert Bunsen

1860년, 로베르트 분젠과 구스타프 키르히호프는 독일 바트 뒤르크하임의 광천수에서 세슘을 발견했다. 방출 스펙트럼에 나타난 밝은 파란색 선 때문에 그들은 '청회색'을 의미하는 라틴어 단어caesius에서 이름을 따왔다. 세슘은 분젠과 키르히호프가 불과1년 전에 발명한 분광기를 통해 발견된 최초의 원소였다. 세슘의 순수한 샘플을 얻기 위해44,000리터 (9,700 imp gal; 12,000 US gal)의 광천수를 증발시켜240킬로그램 (530 lb)의 농축된 염 용액을 얻어야 했다. 알칼리 토금속은 황산염 또는 옥살산염으로 침전시켜 용액에 알칼리 금속만 남겼다. 이를 질산염으로 전환하고 에탄올로 추출하여 나트륨이 없는 혼합물을 얻었다. 이 혼합물에서 리튬은 탄산 암모늄에 의해 침전되었다. 칼륨, 루비듐, 세슘은 백금산염(chloroplatinic acid)과 불용성 염을 형성하지만, 이 염들은 뜨거운 물에서 용해도가 약간씩 차이가 나며, 용해도가 낮은 세슘 및 루비듐 헥사클로로백금산염((Cs,Rb)2PtCl6)을 분별 결정을 통해 얻었다. 헥사클로로백금산염을 수소로 환원시킨 후, 세슘과 루비듐은 알코올 내 탄산염의 용해도 차이를 이용하여 분리했다. 이 공정을 통해 초기44,000리터의 광천수에서9.2그램 (0.32 oz)의 루비듐 염화물과7.3그램 (0.26 oz)의 염화 세슘을 얻었다. 염화 세슘으로부터 두 과학자는 새 원소의 원자량을123.35(현재 통용되는132.9와 비교됨)로 추정했다. 그들은 용융된 염화 세슘의 전기 분해를 통해 금속 세슘을 생성하려 했으나, 금속 대신 "육안으로나 현미경으로나 금속 물질의 흔적이 전혀 보이지 않는" 파란색의 균질한 물질을 얻었다. 결과적으로 그들은 이를 아염화물(Cs2Cl)로 규정했다. 실제로는 그 생성물은 아마도 금속과 염화 세슘의 콜

용도와 활용

세슘과 수은은 매우 긴 행성 간 또는 행성 외 미션을 위해 설계된 초기 이온 기관의 추진제로 사용되었다. 연료는 대전된 텅스텐 전극과의 접촉으로 이온화되었다. 그러나 우주선 구성 요소에 대한 세슘의 부식성으로 인해 추진제 개발 방향은 지상 테스트에서 취급하기 쉽고 우주선에 잠재적 손상을 덜 입히는 제논과 같은 비반응성 기체로 옮겨갔다. 제논은1998년에 발사된 실험 우주선 딥 스페이스1호에서 사용되었다. 그럼에도 불구하고 세슘과 같은 액체 금속 이온을 가속하는 전계 방출 전기 추진(FEEP) 엔진이 제작되었다. 질산 세슘은 근적외선 스펙트럼에서 많은 빛을 방출하기 때문에LUU-19플레어와 같은 적외선 조명탄에서 규소를 태우기 위한 산화제 및 불꽃놀이 착색제로 사용된다. 세슘 화합물은CIA정찰기 록히드A-12의 배기가스 기둥의 레이더 반사 면적을 줄이기 위한 연료 첨가제로 사용되었을 가능성이 있다. 세슘과 루비듐은 유리 제조 시 탄산염 형태로 첨가되는데, 이는 전기 전도도를 낮추고 광섬유 및 야간 시력 장치의 안정성과 내구성을 향상시키기 때문이다. 플루오린화 세슘 또는 플루오린화 세슘 알루미늄은 마그네슘을 함유한 알루미늄 합금의 브레이징을 위해 조제된 플럭스에 사용된다. 자기 유체 역학(MHD) 전력 생성 시스템이 연구되었으나 널리 보급되지는 못했다. 세슘 금속은 고온 랭킨 사이클 터보 발전기의 작동 유체로도 고려된 바 있다. 세슘 염은 비소 독성 약물 투여 후의 항충격 시약으로 평가받기도 했다. 그러나 심장 리듬에 미치는 영향 때문에 칼륨이나 루비듐 염보다 사용될 가능성이 낮다. 이들은 뇌전증 치료에도 사용되어 왔다. 세슘-133은 레이저 냉각될 수 있으며 양자역학의 기본 및 기술적 문제를 탐구하는 데 사용될 수 있다. 조정 가능한 상호 작용이 필요한 초저온 원자 연구를 가능하게 하는

동위원소

Caesium has 41 known isotopes, ranging in mass number from 112 to 152. The only stable caesium isotope is 133Cs, with 78 neutrons. The radioactive 135Cs has a very long half-life of about 1.33 million years, the longest of all radioactive isotopes of caesium. 137Cs and 134Cs have half-lives of 30.04 and 2.065 years, respectively. The isotopes with mass numbers of 129, 131, 132 and 136, have half-lives between a day and two weeks, while most of the other isotopes have half-lives from a few seconds to fractions of a second. At least 21 metastable nuclear isomers exist. Other than 134mCs (with a half-life of just under 3 hours), all are very unstable and decay with half-lives of a few minutes or less. The isotope 135Cs is one of the long-lived fission products of uranium produced in nuclear reactors. However, this fission product yield is reduced in most reactors because the predecessor, 1