Sesium isotop 133 digunakan untuk jam atom yang digunakan oleh ilmuwan sebagai referensi untuk memantau waktu tempuh riset dengan sangat tepat. Menurut BIPM (badan yang memelihara standar Satuan Sistem Internasional), definisi satu detik adalah waktu yang diperlukan atom Sesium-133 untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali.
Cesium adalah salah satu unsur yang paling reaktif, bahkan lebih reaktif daripada fluorin, nonlogam yang paling reaktif. Unsur ini adalah elemen paling elektronegatif, dengan nilai 0,79 pada skala Pauling. Hanya ada satu isotop stabil, cesium-133. Cesium ditambang sebagian besar dari bahan pollucite, sementara radioisotop, terutama cesium-137, produk fisi, diambil dari limbah yang diproduksi oleh reaktor nuklir.
Ahli kimia Jerman Robert Bunsen dan ahli fisika Gustav Kirchhoff menemukan cesium pada tahun 1860 dengan metode spektrometri nyala yang baru dikembangkan. Aplikasi skala kecil pertama untuk cesium adalah sebagai " pengambil " tabung vakum dan sel fotolistrik. Pada tahun 1967, yang bertindak berdasarkan bukti Einstein bahwa kecepatan cahaya adalah dimensi paling konstan di alam semesta, Sistem Satuan Internasional menggunakan dua jumlah gelombang spesifik dari spektrum emisi cesium-133 untuk menentukan yang kedua dan meternya. Sejak itu, cesium telah banyak digunakan pada jam atom yang sangat akurat.
Sejak tahun 1990an, aplikasi terbesar dari unsur tersebut adalah sebagai formasi cesium untuk cairan pengeboran, namun memiliki serangkaian aplikasi dalam produksi listrik, elektronik, dan kimia. Isotop radioaktif cesium-137 memiliki waktu paruh sekitar 30 tahun dan digunakan dalam aplikasi medis, pengukur industri, dan hidrologi. Meskipun unsur ini hanya sedikit beracun, logam adalah bahan berbahaya dan radioisotop menghadirkan bahaya kesehatan dan ekologis yang signifikan di lingkungan.
Penemuan Caesim oleh Gustav Kirchhoff dan Robert Bunsen
Pada tahun 1860, Robert Bunsen dan Gustav Kirchhoff menemukan cesium pada air mineral dari daerah Dürkheim, Jerman. Penamaan diambil dari garis biru cerah pada spektrum emisi, mereka mendapatkan nama dari kata Latin caesius, yang berarti biru langit. Cesium adalah elemen pertama yang ditemukan dengan spektroskop, yang telah ditemukan oleh Bunsen dan Kirchhoff setahun sebelumnya.
Baca juga:
- Gustav Kirchhoff - Penggagas teori rangkaian listrik, spektroskopi, dan emisi radiasi benda hitam
- Robert Bunsen - Penemu cesium dan Rubidium
Proses kimia untuk mendapatkan Caesium
 |
| Cesium, 55 Cs |
Dari cesium klorida, kedua ilmuwan memperkirakan berat atom unsur baru di 123.35 (dibandingkan dengan yang diterima saat ini dari 132,9). Mereka mencoba menghasilkan unsur caesium dengan elektrolisis cesium chloride cair, tapi bukannya logam, mereka memperoleh zat homogen biru yang "yang dapat dilihat langsung" menunjukkan sedikit jejak zat logam "; Hasilnya, mereka menugaskannya sebagai subklorida ( Cs
2 Cl ). Pada kenyataannya, produk ini mungkin merupakan campuran koloid dari logam dan cesium klorida. Elektrolisis larutan klorida berair dengan anoda merkuri menghasilkan amalgam cesium yang mudah terurai dalam kondisi berair. Logam murni akhirnya diisolasi oleh ahli kimia Jerman Carl Setterberg saat mengerjakan doktor dengan Kekulé dan Bunsen. Pada tahun 1882, ia menghasilkan logam cesium dengan elektrolisis cesium sianida, menghindari masalah dengan klorida.
Penggunaan
Secara historis, penggunaan paling penting untuk cesium telah dilakukan dalam penelitian dan pengembangan, terutama di bidang kimia dan listrik. Sangat sedikit aplikasi yang ada untuk cesium sampai tahun 1920an, ketika mulai digunakan di tabung vakum radio, di mana ia memiliki dua fungsi; Sebagai pengambil, ia menghilangkan kelebihan oksigen setelah pembuatan, dan sebagai lapisan pada katoda yang dipanaskan, ia meningkatkan konduktivitas listriknya . Cesium tidak dikenali sebagai logam industri berkinerja tinggi hingga tahun 1950an. Aplikasi untuk cesium nonradioaktif termasuk sel fotolistrik, tabung photomultiplier, komponen optik spektrofotometer inframerah, katalis untuk beberapa reaksi organik, kristal untuk penghitung kilau, dan generator listrik magnetohidrodinamik. Cesium juga, dan masih digunakan sebagai sumber ion positif pada spektrometri massa ion sekunder (SIMS).
Sejak tahun 1967, Sistem Pengukuran Internasional telah mendasarkan unit utama waktu, yang kedua, pada sifat-sifat cesium. Sistem Satuan Internasional (SI) mendefinisikan yang kedua sebagai durasi dari 9,192,631,770 siklus pada frekuensi gelombang mikro dari garis spektral yang sesuai dengan transisi antara dua tingkat energi hyperfine dari keadaan dasar cesium-133 . Konferensi Umum ke-13 tentang Bobot dan Ukuran pada tahun 1967 didefinisikan sedetik sebagai: "durasi dari 9.192.631.770 siklus cahaya microwave yang diserap atau dipancarkan oleh transisi hyperfine dari atom cesium-133 dalam keadaan dasar yang tidak terganggu oleh medan eksternal".
Aplikasi caesium
Eksplorasi minyak bumi - Penggunaan cesium nonradioaktif terbesar saat ini adalah cairan pengeboran cesium formate untuk industri minyak ekstraktif. Larutan encer dari cesium formate (HCOO - Cs + ) - dibuat dengan mereaksikan cesium hydroxide dengan asam format - dikembangkan pada pertengahan 1990an untuk digunakan sebagai pengeboran sumur minyak dan cairan penyelesaian. Fungsi cairan pengeboran adalah untuk melumasi bor, untuk membawa stek batu ke permukaan, dan untuk mempertahankan tekanan pada formasi selama pengeboran sumur. Cairan pelengkap membantu emplacement perangkat keras kontrol setelah pengeboran tapi sebelum produksi dengan mempertahankan tekanan.
Jam atom - Jam atom berbasis Cesium menggunakan transisi elektromagnetik dalam struktur hyperfine dari atom cesium-133 sebagai titik acuan. Jam cesium akurat pertama dibangun oleh Louis Essen pada tahun 1955 di National Physical Laboratory di Inggris. Jam Cesium telah meningkat selama setengah abad terakhir dan dianggap sebagai "realisasi paling akurat dari sebuah unit yang telah dicapai manusia." Jam ini mengukur frekuensi dengan kesalahan 2 sampai 3 bagian pada 10 14 , yang sesuai dengan keakuratan 2 nanodetik per hari, atau satu detik dalam 1,4 juta tahun. Versi terbaru lebih akurat dari 1 bagian dalam 10 15, sekitar 1 detik dalam 20 juta tahun. Standar Cesium adalah standar utama untuk pengukuran waktu dan frekuensi yang sesuai standar. Jam Cesium mengatur waktu jaringan telepon seluler dan internet.
Tenaga listrik dan elektronik - Generator termionik uap Cesium adalah perangkat berdaya rendah yang mengubah energi panas menjadi energi listrik. Dalam konverter tabung vakum dua elektroda, cesium menetralkan muatan ruang di dekat katoda dan meningkatkan aliran arus.
Cairan sentrifugasi - Kepadatan ion caesium yang tinggi membuat larutan cesium klorida, sesium sulfat, dan cesium trifluoroasetat ( Cs (O 2 CCF 3 ) ) berguna dalam biologi molekular untuk ultrasentrifugasi gradien kepadatan. Teknologi ini digunakan terutama dalam isolasi partikel virus, organel subselular dan fraksi, dan asam nukleat dari sampel biologis.
Penggunaan kimia dan medis - Beberapa aplikasi kimia menggunakan cesium. Doping dengan senyawa cesium meningkatkan keefektifan beberapa katalis logam-ion untuk sintesis kimia, seperti asam akrilat, antrakuinon, etilena oksida, metanol, anhidrida ftalat, stirena, monomer metil metakrilat, dan berbagai olefin. Hal ini juga digunakan dalam konversi katalitik belerang dioksida menjadi sulfur trioksida dalam produksi asam sulfat.
Aplikasi nuklir dan isotop - Cesium-137 adalah radioisotop yang biasa digunakan sebagai pemancar gamma dalam aplikasi industri. Keunggulannya termasuk waktu paruh kira-kira 30 tahun, tersedianya dari siklus bahan bakar nuklir, dan memiliki 137 Ba sebagai produk akhir yang stabil. Isotop radioaktif cesium pada alat radiasi digunakan di bidang medis untuk mengobati beberapa jenis kanker. Cesium-137 telah digunakan dalam berbagai alat ukur pengukuran industri, termasuk pengukur kelembaban, kepadatan, penyamarataan, dan ketebalan.
Cesium-137 telah digunakan dalam penelitian hidrologi yang serupa dengan tritium. Sebagai produk anak dari pengujian bom fisi dari tahun 1950an sampai pertengahan 1980an, cesium-137 dilepaskan ke atmosfer, dimana diserap dengan mudah menjadi larutan. Variasi tahun ke tahun yang diketahui dalam periode tersebut memungkinkan korelasi dengan lapisan tanah dan sedimen. Cesium-134, dan pada tingkat yang lebih rendah, cesium-135, juga telah digunakan dalam hidrologi untuk mengukur hasil cesium oleh industri tenaga nuklir. Sementara mereka kurang umum daripada cesium-133 atau cesium-137, isotop bellwether ini diproduksi semata-mata dari sumber antropogenik.
Penggunaan lain - Cesium dan merkuri digunakan sebagai propelan pada mesin ion awal yang dirancang untuk propulsi pesawat ruang angkasa pada misi antarplanet atau ekstraplanetaris yang sangat panjang.
Cesium nitrat digunakan sebagai zat pengoksidasi dan pewarna piroteknik untuk membakar silikon dalam suar inframerah, seperti suar LUU-19, karena memancarkan sebagian besar cahaya di spektrum inframerah dekat. Cesium digunakan untuk mengurangi tanda tangan radar dari asap knalpot pada pesawat militer SR-71 Blackbird .
(Sumber: https://en.wikipedia.org/wiki/Caesium)