Césium – Propriétés – Prix – Applications – Production

À propos du Césium

Le césium est un métal alcalin doux et argenté avec un point de fusion de 28,5 ° C, ce qui en fait l’un des cinq seuls métaux élémentaires liquides à ou près de la température ambiante. Le césium a des propriétés physiques et chimiques similaires à celles du rubidium et du potassium.

Résumé

Élément	Césium
Numéro atomique	55
Catégorie d’élément	Métal alcalin
Phase à STP	Solide
Densité	1.879g/cm3
Résistance à la traction ultime	N / A
Limite d’élasticité	N / A
Module de Young	1,7 GPa
Échelle de Mohs	0,2
Dureté Brinell	0,14 MPa
Dureté Vickers	N / A
Point de fusion	28,4°C
Point d’ébullition	669°C
Conductivité thermique	36W/mK
Coefficient de dilatation thermique	97 µm/mK
Chaleur spécifique	0,24 J/g·K
Température de fusion	2 092 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	67,74 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	205
Susceptibilité magnétique	N / A

Applications du Césium

La plus grande utilisation actuelle de césium non radioactif est dans les fluides de forage au formiate de césium pour l’industrie pétrolière extractive. Ils sont également utilisés pour fabriquer du verre optique spécial, comme promoteur de catalyseur, dans des tubes à vide et dans des équipements de surveillance des rayonnements. L’une de ses utilisations les plus importantes est dans «l’horloge au césium» (horloge atomique). Ces horloges sont une partie essentielle des réseaux Internet et de téléphonie mobile, ainsi que des satellites du système de positionnement global (GPS). Le césium-137 est un radio-isotope couramment utilisé comme émetteur gamma dans les applications industrielles.

 

 

Production et prix du Césium

Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix du Césium pur se situaient autour de 11000 $/kg.

Le césium est extrait principalement de la pollucite, tandis que les radio-isotopes, en particulier le césium-137, un produit de fission, sont extraits des déchets produits par les réacteurs nucléaires. L’extraction et le raffinage du minerai de pollucite sont un processus sélectif et sont menés à plus petite échelle que pour la plupart des autres métaux. Le minerai est concassé, trié à la main, mais généralement pas concentré, puis broyé. Le césium est ensuite extrait de la pollucite principalement par trois méthodes : digestion acide, décomposition alcaline et réduction directe.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Césium

Force du Césium

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence.

Voir aussi: Résistance des matériaux

Résistance ultime à la traction du Césium

La résistance à la traction ultime du césium est N/A.

Limite d’élasticité du Césium

La limite d’élasticité du césium  est N/A.

Module de Young du Césium

Le module de Young du césium est N/A.

Dureté du Césium

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayures. Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur  est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

La dureté Brinell du césium est d’environ 0,14 MPa.

La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.

La dureté Vickers du césium est d’environ N/A.

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’ échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.

Le césium a une dureté d’environ 0,2.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Césium – Structure cristalline

Une structure cristalline possible du césium est la structure cubique centrée sur le corps.

Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.

Voir aussi : Structure cristalline des matériaux

Structure cristalline du Césium

Propriétés thermiques du Césium

Césium – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du césium est de 28,4°C.

Le point d’ébullition du césium est de 669°C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Césium – Conductivité thermique

La conductivité thermique du césium est de 36 W/(m·K).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

Coefficient de dilatation thermique du Césium

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du césium est de 97 µm/(m·K)

La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température.

Césium – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique du césium est de 0,24 J/g K.

La capacité calorifique  est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.

La chaleur latente de fusion du césium est de 2,092 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du césium est de 67,74 kJ/mol.

La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces attractives intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.

Césium – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique

La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.

Voir aussi: Propriétés électriques

La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment à l’application du champ magnétique .

Voir aussi: Propriétés magnétiques

Résistivité électrique du Césium

La résistivité électrique du césium est de 205 nΩ⋅m.

La conductivité électrique et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la manière dont le césium conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.

Susceptibilité magnétique du Césium

La susceptibilité magnétique du césium est N/A.

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation du césium en réponse à un champ magnétique appliqué.