Đơn chất

Cs

Tên gọi: Xêzi

Nguyên tử khối: 132.90545190 ± 0.00000020

Nhiệt độ sôi: 671°C

Nhiệt độ nóng chảy: 22°C

1. Thăm dò dầu khí Có lẽ ứng dụng phổ biến nhất của xêsi hiện nay là trong các dung dịch khoan dựa trên xesi format (Cs(HCOO)) trong công nghiệp khai thác dầu mỏ.[9] Dung dịch gốc nước của xêsi format (HCOO−Cs+)—được tạo ra từ phản ứng của xêsi hydroxit với Axit formic—được phát triển giữa thập niên 1990 được sử dụng trong khoan giếng dầu và dung dịch hoàn thiện giếng. Chức năng của dung dịch khoan là bôi trơn mũi khoan, mang mùn khoan lên trên bề mặt, và duy trì áp suất thành hệ trong quá trình khoan giếng. Các dung dịch hoàn thiện hỗ trợ cho việc lắp đặt các thiết bị điều khiển (phần cứng) sau khi khoan nhưng phải trước khi khai thác để duy trì áp suất.[9] Tỷ trọng cao của format xêsi (tới 2,3 sg) cùng với tính tương đối lành tính của các hợp chất Cs, làm giảm các yêu cầu đối với các chất rắn huyền phù tỷ trọng cao và có độc trong dung dịch khoan, làm cho nó có một số ưu thế đáng kể về mặt công nghệ, môi trường và công trình,. Xêsi format có thể được trộn với kali và natri format để giảm tỉ trọng dung dịch xuống bằng với tỉ trọng của nước (1.0 g·cm−3). Hơn nữa, nó có thể tự phân hủy và tái sử dụng, và có thể được tái chế, đây là một điểm quan trọng vì chi phí cao của nó (khoảng $4.000 một Barrel năm 2001). Các format kiềm thì an toàn trong vận chuyển và không phá hỏng thành hệ hoặc các kim loại chìm xuống lỗ khoan như những muối tỉ trọng cao ăn mòn thay thế (như dung dịch kẽm bromua ZnBr2); chúng cũng ít cần làm sạch hơn và giảm chi phí đổ thải. 2. Đồng hồ nguyên tử Xêsi cũng đáng chú ý vì các sử dụng trong đồng hồ nguyên tử, với độ chính xác ở mức giây trong hàng nghìn năm. Kể từ năm 1967, đơn vị đo lường thời gian của Hệ đo lường quốc tế (SI), giây, là dựa trên các thuộc tính của nguyên tử xêsi. SI định nghĩa giây bằng 9.192.631.770 chu kỳ bức xạ, tương ứng với sự chuyển trạng thái của hai mức năng lượng spin điện tử trong trạng thái tĩnh của nguyên tử Cs133. Đồng hồ xêsi chính xác đầu tiên được Louis Essen tạo ra năm 1955 ở National Physical Laboratory ở UK. Các đồng hồ này được cải tiến theo định kỳ cứ mỗi nửa thế kỷ, và hình thành các tiêu chuẩn tuân thủ thời gian và đo đạc tần số, và được xem là "đơn vị chính xác nhất mà còn người từng đạt được." Các đồng hồ này đo đạc tần số với sai số 2 đến 3 phần 1014, tương ứng với độ chính xác thời gian là 2 nano giây mỗi ngày, hoặc 1 giây trong 1,4 triệu năm. Phiên bản mới nhất có độ chính xác hơn 1/1015, tức là chúng lệch 1 giây trong 20 triệu năm. Các đồng hồ xêsi cũng được dùng trong các mạng lưới quan sát thời gian trong truyền tín hiện điện thoại di động và truyền thông tin trên Internet. 3. Năng lượng điện và điện tử Các máy phát điện ion nhiệt bằng hơi xêsi là các thiết bị năng lượng thấp chuyển năng lượng nhiệt thành năng lượng điện. Trong bộ chuyển ống chân không hai điện cực, nó trung hòa điện tích trong khoảng không hình thành ở gần ca-tốt, và do vậy nó tăng cường dòng điện. Xêsi cũng có những đặc điểm quan trọng do tính quang điện của nó, theo đó năng lượng ánh sáng được chuyển thành dòng điện. Nó được dùng trong các tế bào quang điện do các ca-tốt gốc xêsi như hợp chất kim loại K2CsSb, có người điện thế thấp để phát ra electron.Các thiết bị quang điện sử dụng xêsi như các thiết bị nhận dạng ký tự quang học, các đèn nhân quang điện, và các ống video camera. Tuy nhiên, germani, rubidi, selen, silicon, telluri, và nhiều nguyên tố khác có thể thay thế xêsi trong các loại vật liệu cảm quang. 4. Dung dịch ly tâm Do có tỉ trọng lớn, các dung dịch xêsi clorua, xêsi sulfat, và xêxi trifluoroacetat (Cs(O2CCF3)) được sử dụng phổ biến trong sinh học phân tử để tách lọc ly tâm. Công nghệ này được ứng dụng chủ yếu trong tách các hạt virus, bào quan và các phần phân đoạn của tế bào, và các axit nucleic từ các mẫu sinh học. 5. Hóa học và y học Các ứng dụng về hóa của xêsi tương đối ít. Doping với các hợp chất Xêsi được dùng để nâng cao hiệu quả một số chất xúc tác trong sản xuất chất hóa học như các monome axit acrylic, anthraquinone, etylen oxit, metanol, phthalic anhydrua, styren, metyl methacrylat, và nhiều olefin khác nhau. Nó cũng được sử dụng trong chuyển đổi xúc tác sulfur đioxit thành sulfur trioxit trong sản xuất axit sulfuric. 6. Hạt nhân và đồng vị của nó Xêsi-137 là một đồng vị phóng xạ rất phổ biến được sử dụng như nguồn phát tia gamma trong các ứng dụng công nghiệp. Ưu điểm của nó là có chu kỳ bán rã gần 30 năm, nó có trong chu trình nhiên liệu hạt nhân, và có 137Ba đồng vị bền cuối. Khả năng hòa tan lớn trong nước là một bất lợi làm cho nó không thích hợp với large pool irradiators trong việc cung ứng cho thực phẩm và dược phẩm.Nó được dùng trong nông nghiệp, điều trị ung thư, và khử trùng vi sinh trong thực phẩm, bùn cống, và thiết bị phẫu thuật.Các đồng vị phóng xạ của xêsi trong các thiết bị xạ trị được dùng trong lĩnh vực y học để trị các loại ung thư nhất định,[90] nhưng những thay thế tốt hơn trong trường hợp khẩn cấp và sử dụng xêsi clorua tan trong nước trong các nguồn có thể tạo ra sự ô nhiễm trên diện rộng, từ từ làm cho các xêsi này không thể sử dụng được nữa. Xêsi-137 đã được sử dụng trong nhiều thiết bị đo đạc công nghiệp, như đo độ ẩm, tỉ trọng, thủy chuẩn, và đo bề dày.] Nó cũng được sử dụng trong các thiết bị đo địa vật lý giếng khoan để đo mật độ electron của các thành hệ đá, giá trị này tương tự như mật độ khối của thành hệ. Đồng vị 137 cũng được sử dụng trong các nghiên cứu thủy văn tương tự như sử dụng triti.Xêsi-137 là đồng vị con trong phản ứng phân hạch hạt nhân. Với việc bắt đầu thử nghiệm hạt nhân khoảng năm 1945, và tiếp tục những vụ thử sau đó trong suốt giữa thập niên 1980, xêsi-137 đã được giải phóng vào không khí và nó dễ dàng được hấp thụ trong các dung dịch. Việc biết sự thay đổi theo năm trong khoảng thời gian đó cho phép thiết lập mối quan hệ giữa đất và các lớp trầm tích. Xêsi-134, và các đồng vị ít phổ biến hơn là xêsi-135, cũng được sử dụng trong thủy văn bằng cách đo lượng xêsi đầu ra của công nghiệp hạt nhân. Trong khi chúng ít phổ biến hơn cả xêsi-133 hay xêsi-137, các đồng vị này có ưu điểm là được tạo ra độc lập từ các nguồn nhân tạo. 7. Ứng dụng khác Xêsi và thủy ngân từng được dùng làm nhiên liệu trong động cơ đẩy của các động cơ ion thời kỳ đầu trên tàu không gian với các chuyến hành trình rất dài. Phương pháp ion hóa là việc tách các electron lớp ngoài cùng từ nhiên liệu khi tiếp xúc với điện cực wolfram có điện thế.

P₄

Tên gọi: Tetraphospho

Nguyên tử khối: 123.8950480 ± 0.0000080

Nhiệt độ nóng chảy: 44°C

Phốt pho trắng (WP) là chất hóa học có khả năng gây cháy được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực quân sự, chủ yếu nó được nhồi vào các loại bom cháy, bom khói với mục đích tạo ra các màn khói hoặc gây ra sự sát thương, tiêu diệt sinh lực của đối phương. Phốt pho trắng cũng được coi là loại vũ khí hóa học. Phốt pho trắng rất dễ cháy, khi ra ngoài không khí ở nhiệt độ bình thường nó cũng tự động bốc cháy (do có ô xy). Lửa của phốt pho trắng rất nguy hiểm với con người, khi bị dính WP nó sẽ gây ra bỏng nặng do nó có khả năng ngấm sâu vào cơ thể người đến tận xương, vào các mô ở bên trong cơ thể và phá hủy chúng. Do đó WP cũng là một loại chất độc hóa học và con người phải hết sức thận trọng với nó. Với những loại vũ khí như bom, đạn có chứa WP ngay cả những lực lượng có kiến thức chuyên môn khi xử lý chúng cũng có khả năng bị tai nạn.

Al₃

Tên gọi: Nhôm trime

Nguyên tử khối: 80.9446158 ± 0.0000024

Bi

Tên gọi: Bitmut

Nguyên tử khối: 208.980400 ± 0.000010

Nhiệt độ sôi: 1564°C

Nhiệt độ nóng chảy: 271.5°C

Ôxyclorua bitmut được sử dụng nhiều trong mỹ phẩm. Subnitrat bitmut và subcacbonat bitmut được sử dụng trong y học. Subsalicylat bitmut (Pepto-Bismol®) được dùng làm thuốc chống bệnh tiêu chảy. [1] Một số ứng dụng khác là: Nam châm vĩnh cửu mạnh có thể được làm ra từ hợp kim bismanol (MnBi). Nhiều hợp kim của bitmut có điểm nóng chảy thấp và được dùng rộng rãi để phát hiện cháy và hệ ngăn chặn của các thiết bị an toàn cháy nổ. Bitmut được dùng để sản xuất thép dễ uốn. Bitmut được dùng làm chất xúc tác trong sản xuất sợi acrylic. Nó cũng dược dùng trong cặp nhiệt điện (bitmut có độ âm điện cao nhất). Vật chuyên chở các nhiên liệu U235 hay U233 cho các lò phản ứng hạt nhân. Bitmut cũng được dùng trong các que hàn. Một thực tế là bitmut và nhiều hợp kim của nó giãn nở ra khi chúng đông đặc lại làm cho chúng trở thành lý tưởng cho mục đích này. Subnitrat bitmut là thành phần của men gốm, nó tạo ra màu sắc óng ánh của sản phẩm cuối cùng. Bitmut đôi khi được dùng trong sản xuất các viên đạn. Ưu thế của nó so với chì là nó không độc, vì thế nó là hợp pháp tại Anh để săn bắn các loại chim vùng đầm lầy. Những năm đầu thập niên 1990, các nghiên cứu bắt đầu đánh giá bitmut là sự thay thế không độc hại cho chì trong nhiều ứng dụng: Như đã nói trên đây, bitmut được sử dụng trong các que hàn; độc tính thấp của nó là đặc biệt quan trọng cho các que hàn dùng trong các thiết bị chế biến thực phẩm. Một thành phần của men gốm sứ. Một thành phần trong đồng đỏ. Thành phần trong thép dễ cắt cho các chi tiết có độ chính xác cao của máy móc. Một thành phần của dầu hay mỡ bôi trơn. Vật liệu nặng thay chì trong các chì lưới của lưới đánh cá.

Ni

Tên gọi: Niken

Nguyên tử khối: 58.69340 ± 0.00040

Nhiệt độ sôi: 2913°C

Nhiệt độ nóng chảy: 1455°C

Khoảng 65% niken được tiêu thụ ở phương Tây được dùng làm thép không rỉ. 12% còn lại được dùng làm "siêu hợp kim". 23% còn lại được dùng trong luyện thép, pin sạc, chất xúc tác và các hóa chất khác, đúc tiền, sản phẩm đúc, và bảng kim loại. Khách hàng lớn nhất của niken là Nhật Bản, tiêu thụ 169.600 tấn mỗi năm (2005) 1. Các ứng dụng của niken bao gồm: Thép không rỉ và các hợp kim chống ăn mòn. Hợp kim Alnico dùng làm nam châm. Hợp kim NiFe - Permalloy dùng làm vật liệu từ mềm. Kim loại Monel là hợp kim đồng-niken chống ăn mòn tốt, được dùng làm chân vịt cho thuyền và máy bơm trong công nghiệp hóa chất. Pin sạc, như pin niken kim loại hiđrua (NiMH) và pin niken-cadmi (NiCd). Tiền xu. Dùng làm điện cực. Trong nồi nấu hóa chất bằng kim loại trong phòng thí nghiệm. Làm chất xúc tác cho quá trình hiđrô hóa (no hóa) dầu thực vật.

Pb

Tên gọi: Chì

Nguyên tử khối: 207.2000

Nhiệt độ sôi: 1749°C

Nhiệt độ nóng chảy: 327.46°C

Chì là thành phần chính tạo nên ắc quy, sử dụng cho xe. Chì được sử dụng như chất nhuộm trắng trong sơn. Chì sử dụng như thành phần màu trong tráng men đặc biệt là tạo màu đỏ và vàng. Chì dùng làm các tấm ngăn để chống phóng xạ hạt nhân. Chì thường được sử dụng trong nhựa PVC

B

Tên gọi: Bo

Nguyên tử khối: 10.8110

Nhiệt độ sôi: 3927°C

Nhiệt độ nóng chảy: 2076°C

Hợp chất có giá trị kinh tế nhất của bo là tetraborat decahydrat natri Na2B4O7·10H2O, hay borax, được sử dụng để làm lớp vỏ cách nhiệt cho cáp quang hay chất tẩy trắng perborat natri. Các ứng dụng khác là: Vì ngọn lửa màu lục đặc biệt của nó, bo vô định hình được sử dụng trong pháo hoa. Axít boric là hợp chất quan trọng sử dụng trong các sản phẩm may mặc. Các hợp chất của bo được sử dụng nhiều trong tổng hợp các chất hữu cơ và sản xuất các thủy tinh borosilicat. Các hợp chất khác được sử dụng như là chất bảo quản gỗ được ưa thích do có độc tính thấp. Bo10 được sử dụng để hỗ trợ kiểm soát của các lò phản ứng hạt nhân, là lá chắn chống bức xạ và phát hiện nơtron. Các sợi bo là vật liệu nhẹ có độ cứng cao, được sử dụng chủ yếu trong các kết cấu tàu vũ trụ. Borohiđrit natri (NaBH4), là chất khử hóa học thông dụng, được sử dụng (ví dụ) trong khử các alđêhit và kếton thành rượu. Các hợp chất bo được sử dụng như thành phần trong các màng thấm đường, phần tử nhạy cacbonhiđrat và tiếp hợp sinh học. Các ứng dụng sinh học được nghiên cứu bao gồm liệu pháp giữ nơtron bằng bo và phân phối thuốc trong cơ thể. Các hợp chất khác của bo có hứa hẹn trong điều trị bệnh viêm khớp,Ung thư.. Hidrua bo là một chất bị ôxi hóa dễ dàng giải phóng ra một lượng đáng kể năng lượng. Vì thế nó được nghiên cứu để sử dụng làm nhiên liệu cho tên lửa.