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55Cs

세슘

세슘은 원자번호 55, 원소 기호 Cs인 화학 원소다. 주기율표에서 6주기, 1족, s 블록에 위치한다. 실온에서의 기준 상태는 고체이며 전자 배치는 [Xe] 6s1이다.

원자번호55

표준 원자량132.90545196(6)

족1

주기6

블록s

전자 배치[Xe] 6s1

전자 구조

화학적 성질을 결정하는 요인

가장 바깥 전자 배치는 s¹로 끝난다. 원자가 전자 한 개를 잃으면 안쪽 껍질이 채워진 +1 이온이 되기 쉬워, 알칼리 금속 화합물에서는 +1 산화 상태가 지배적이다.

같은 바깥 전자 구조가 1족 알칼리 금속 전체에 반복된다. 족 아래로 갈수록 바깥 전자가 핵에서 멀어지고 대체로 더 쉽게 떨어져 나가므로 높은 반응성이 나타난다.

화학적 형태

화합물, 이온과 물질

세슘은 대체로 +1 산화 상태의 이온 화합물을 만들며, 산화물·수산화물·할로젠화물과 다양한 염 형태가 중요하다. 자유 금속은 반응성이 커서 자연에서는 거의 화합물로 존재한다.

물리적 거동

상태와 상전이

실온에서의 기준 상태는 고체이다. 제시된 밀도는 1.93 g/cm³이다. 녹는점은 301.7 K (28.5 °C), 끓는점은 944 K (670.9 °C)이다. 압력, 순도와 결정 구조에 따라 실제 측정되는 물리적 성질은 달라질 수 있다.

존재와 활용

세슘은 어디에서 발견되고 어떻게 쓰이는가

실제 활용에서 세슘은 원자시계 · 시추 유체 · 과학 연구 같은 분야와 관련된다. 어떤 경우에는 원소 자체가 아니라 특정 화합물, 합금 또는 동위원소의 성질을 이용한다.

실제 활용

실제 사용 사례

원자시계

세슘 원자의 전이는 매우 안정한 주파수 기준을 제공해 정밀한 시간 측정과 원자시계에 이용된다.

시추 유체

세슘 화합물은 적절한 밀도나 화학적 성질을 이용해 시추공의 압력과 유체 특성을 제어하는 시추 유체에 첨가된다.

과학 연구

세슘은 대량 상업 용도보다는 원자 구조, 핵 특성과 주기율 경향을 연구하기 위해 생성·분리·측정된다.

주기율표상의 위치

이웃 원소가 알려 주는 것

세슘은 6주기 1족에 있다. 여기 표시된 주변 원소에는 루비듐, 스트론튬, 바륨, 프랑슘, 라듐 등이 있다. 이 위치 관계를 이용하면 원자 크기, 이온화 에너지와 결합 성향이 주기율표에서 어떻게 변하는지 비교할 수 있다.

참고 데이터

물리적·원자적 성질

분류알칼리 금속

실온에서의 상태고체

전자 껍질2 · 8 · 18 · 18 · 8 · 1

밀도1.93 g/cm³

녹는점301.7 K (28.5 °C)

끓는점944 K (670.9 °C)

폴링 전기음성도0.79

1차 이온화 에너지375.7 kJ/mol

전자 친화도45.51 kJ/mol

값은 해당되는 경우 원소 자체 또는 중성 원자를 기준으로 한다. 물리적 데이터는 동소체, 압력과 측정 조건에 따라 달라질 수 있다.

역사

발견과 확인

세슘의 발견은 Robert Bunsen와 관련되어 있다. 원소의 인식, 순수한 시료의 분리, 현대적인 원자번호의 부여는 반드시 같은 시기에 이루어진 것은 아니다.

동위원소와 원자량

동위원소 조성이 수치에 미치는 영향

표준 원자량은 132.90545196(6)이다. 이 값은 자연계 물질의 동위원소 조성을 반영한 평균값이며 특정 원자 하나의 질량을 뜻하지 않는다.

세슘은 적어도 하나의 안정 동위원소가 있다. 동위원소는 양성자 수가 같아 같은 원소이지만 중성자 수와 원자 질량이 서로 다르다.

안전

취급과 노출

세슘은 수분과 쉽게 반응하며 물과 격렬하게 반응할 수 있다. 물과 공기를 피하고 통제된 조건에서 취급해야 한다.