銫查看源代码讨论查看历史
| 銫 |
金属铯是一种金黄色，熔点低的活泼金属，在空气中极易被氧化，能与水剧烈反应生成氢气且爆炸。铯在自然界没有单质形态，铯元素以盐的形式极少的分布于陆地和海洋中。铯也是制造真空件器、光电管等的重要材料。放射性核素Cs-137是日本福岛第一核电站泄露出的放射性污染中的一种。
基本信息
中文名； 铯
外文名； Caesium
元素符号； Cs
原子量； 132.90543
元素类型； 金属元素
原子序数； 55
发现人； 本生、基尔霍夫
危险性； 遇湿易燃，自燃
CAS号； 7440-46-2
熔点； 28.44℃
沸点； 671℃
基本介绍
中文名：铯
符号：Cs
序号：55
族；ⅠA
周期：6
元素分区；s
密度：1879.8785 kg／m³
硬度：0.2
颜色：金黄色
地壳含量：3ppm
原子量： 132.9
原子半径：260（298）pm
共价半径：225 pm
物质状态；固态
熔点；301.59 K（28.44°C）
摩尔体积： 70.94×10⁻⁶m³/mol 沸点： 944 K（671 .4°C）
电负性；0.79(鲍林标度)
CAS号：7440-46-2
比热：240 J/(kg·K)
电导率；4.89×10^6/(米欧姆)
热导率：35.9 W/(m·K)
电离能；第一电离能 375.7 kJ/mol 第二电离能 2234.3 kJ/mol 第三电离能 3400 kJ/mol
元素介绍
铯（sè)(旧译作鏭) 英文名是Caesium 或 Cesium是一种化学元素，它的化学符号是Cs，它的原子序数是55，是一种带银金色的碱金属。 命名是由其发现者Robert Bunsen和Gustav Kichhoff以拉丁文“coesius”（意为天蓝色）命名了铯。铯的颜色是金色的，质地非常软，熔点低，28.44 °C时即会熔化(隔着玻璃管在手中攥拳一会就会熔化)。
铯的化学性质极为活泼，在潮湿空气中容易自燃:2Cs+3O₂==2CsO₃.在空气中容易氧化:Cs+O₂==CsO₂。铯和水的反应是爆炸性的，反应生成氢气和氢氧化铯：2Cs+2H₂O==2CsOH+H₂↑。铯可以在氯气中立即自燃，生成氯化铯:2Cs+Cl₂==2CsCl.铯与水和-116°C的冰反应都很剧烈；碘化铯与三碘化铋反应能生成难溶的亮红色复盐，此反应用来定性和定量测定铯；铯的火焰成比钾深的紫红色，可用来检验铯。元素名来源于拉丁文，原意是“天蓝”。
自然界中铯盐存在于矿物中，也有少量氯化铯存在于光卤石。由氯化铯高温用钙还原制取。
历史简介
在1846年，当Carl Plattner研究铯榴石（铯硅酸铝）时几乎就要发现铯。他可以仅仅依靠其含的93%的铯，但之后他没有原料来分析了。（后来他意识到他错把铯当作钠和钾了。）
铯最终被Gustav Kirchhoff和Robert Bunsen于1860年在德国的海德堡被发现。他们检测了来自Durkheim的矿物质水，并且在光谱中观察到了他们不能认出的线，这意味着一个新的元素的出现。他们从这个来源生产出了约7克氯化铯，但没能生产出这种新金属自身的样本。这个荣誉归属于波恩大学的Carl Theodor Setterberg，他由电解熔融的氰化铯（CsCN）获取了它。[1]
发现过程
1860年，德国的本生和基尔霍夫，在对矿泉水的提取物进行光谱实验时，发现了铯。
光谱分析比化学分析灵敏度高，在地壳中含量较少的铯、铷、铊、铟，在逃过了分析化学家们的手之后，就被光谱分析的关卡逮捕住了。 1860年，本生和基尔霍夫创建光谱分析的这一年，他们用分光镜在浓缩的杜克海姆矿泉水中发现有一个新的碱金属存在。他们在一篇报告中叙述着：“蒸发掉40吨矿泉水，把石灰、锶土和苦土沉淀后，用碳酸铵除去锂土，得到的滤液在分光镜中除显示出钠、钾和锂的谱线外，还有两条明亮的蓝线，在锶线附近。现在并无已知的简单物质能在光谱的这一部分显现出这两条蓝线。经过研究可以得出结论，必有一未知的简单物质存在，属于碱金属族。我们建议把这一物质叫做Cesium(铯)，符号为Cs。命名来自拉丁文Caesius，古代人们用它指晴朗天空的蓝色……”
其实早在1846年，德国弗赖贝格（Freiberg）冶金学教授普拉特勒曾经分析了鳞云母（又称红云母）矿石时，误将硫酸铯当成了硫酸钠和硫酸钾的混合物了。铯从他手中溜走了。
金属铯一直到1882年才由德国化学家塞特贝格电解氰化铯和氰化钡的混合物获得。[2]
物化性质
化学性质
晶体结构：体心立方晶格。铯在空气中生成一层灰蓝色的氧化铯，不到一分钟就可以自燃起来，发出深紫红色的火焰，生成很复杂的铯的氧化物。铯在碱金属中是最活泼的，能和氧发生剧烈反应，生成多种铯氧化物。在潮湿空气中，氧化的热量足以使铯熔化并燃烧。铯不与氮反应，但在高温下能与氢反应，生成相当稳定的氢化物。
铯能与水发生剧烈的反应，如果把铯放进盛有水的水槽中，马上就会爆炸，所以做反应时一定要小心。甚至和温度低到-116℃的冰均可发生猛烈反应产生氢气、氢氧化铯，生成的氢氧化铯是无放射性的氢氧化碱中碱性最强的。与卤素也可生成稳定的卤化物，这是由于它的离子半径大所带来的特点。铯和有机物也会发生同其他碱金属相类似的反应，但它比较活泼。
铯盐跟钾盐、钠盐一样溶于所有盐溶液中。（高氯酸盐不溶）
物理性质
金黄色金属，性软而轻，具有延展性。密度1.8785克/厘米³。熔点28.40±0.01℃，沸点678.4℃。化合价+1。电离能3.894电子伏特。在碱金属中它是最活泼的，能和氧发生剧烈反应，生成多种氧化物(据《元素化学》介绍至少有7种)的混合物。
在空气中，氧化的热量足以使铯熔化并点燃。铯不与氮反应，但在高温下能与氢反应，生成相当稳定的氢化物。
铯和水，甚至和温度低到-116℃的冰均可发生猛烈反应。与卤素也可生成稳定的卤化物，这是由于它的离子半径大所带来的特点。铯和有机物也会发生同其他碱金属相类似的反应，但它比较活泼。氯化铯、碳酸铯是它的主要化合物。
作用用途
为了探索宇宙，必须有一种崭新的、飞行速度极快的交通工具。一般的火箭、飞船都达不到这样的速度，最多只能冲出地月系；只有每小时能飞行十几万公里的“离子火箭”才能满足要求。
前面我们已经说过，铯原子的最外层电子极不稳定，很容易被激发放射出来，变成为带正电的铯离子，所以是宇宙航行离子火箭发动机理想的“燃料”。铯离子火箭的工作原理是这样的：发动机开动后，产生大量的铯蒸气，铯蒸气经过离化器的“加工”，变成了带正电的铯离子，接着在磁场的作用下加速到每秒一百五十公里，从喷管喷射出去，同时给离子火箭以强大的推动力，把火箭高度推向前进。
计算表明，用这种铯离子作宇宙火箭的推进剂，单位重量产生的推力要比现在使用的液体或固体燃料高出上百倍。这种铯离子火箭可以在宇宙太空遨游一二年甚至更久。
相关介绍
化合物
CsCl中Cs和Cl的配位立方体的球棍模型，铯化合物多数都含有Cs离子，它能与很多种离子形成离子键。一个值得注意的例外是碱化物中含有(Cs)。 其他例外还包括一些低氧化物（参见下面的氧化物章节）。
回到普通的铯化合物，Cs的盐通常是无色的，除非阴离子有颜色。 许多简单的盐具有潮解性，但比更轻的其他碱金属弱。铯的乙酸盐、碳酸盐、卤化物、氧化物、硝酸盐和硫酸盐可溶于水。 复盐通常溶解度较小，硫酸铝铯溶解度较小的性质常用来从矿石中提纯铯。与锑（例如CsSbCl4）、铋、镉、铜、铁和铅形成的复盐通常溶解度很小。
氢氧化铯（CsOH）是一种具有强烈吸水性的强碱。它能迅速腐蚀半导体材料（例如硅）的表面。 过去化学家曾认为CsOH是“最强的碱”，因为大阳离子Cs与OH的相互作用很微弱。许多化合物的碱性远比CsOH强，例如正丁基锂和氨基钠。
金化铯（CsAu）为离子化合物，含有罕见的Au⁻离子，成黄色。与水剧烈反应，生成氢氧化铯、金单质和氢气。
2CsAu+2H₂O=2CsOH+H₂+Au
低熔点的金属铯
最软的金属——铯。如果有人问，最软的金属元素是什么？你可以这样回答，铯就是最软的金属。铯的莫氏硬度只有0.2。铯具有活泼的个性，它本来披着一件漂亮的金黄色的“外衣”，可是一与空气接触，马上就换成了灰暗色，甚至不到一分钟就自动地燃烧起来，发出玫瑰般的紫红色或蓝色的光辉，把它投到水里，会立即发生强烈的化学反应，发生爆炸。即使把它放在冰上，也会燃烧起来。正因为它这么地“不老实”，平时人们就把他保存在充灌稀有气体的玻璃管或安瓿瓶里，以免与空气、水接触。最有意思的是，铯的熔点很低，很容易就能变成液体。一般的金属只有在熊熊的炉火中才能熔化。可是铯却十分特别，熔点只有28.5摄氏度，除了水银之外，它就是熔点最低的金属了。
铯原子钟
铯原子的第六层——即最外层的电子绕着原子核旋转的速度，总是极其精确地在几十亿分之一秒的时间内转完一圈，稳定性比地球绕轴自转高得多。利用铯原子的这个特点，人们制成了一种新型的钟——铯原子钟，规定一秒就是铯原子“振动”9192601770次（即相当于铯原子的最外层电子旋转这么多圈）所需要的时间。这就是“秒”的最新定义。
利用铯原子钟，人们可以十分精确地测量出十亿分之一秒的时间，精确度和稳定性远远地扭过世界上以前有过的任何一种表，也超过了许多年来一直以地球自转作基准的天文时间。人类创造性的劳动得到了收获。大家知道，在我们日常生活里，只要知道年、月、日以至时、分、秒就可以了。但是现代的科学技术却往往需要精确地计量更为短暂的时间，比如毫秒（千分之一秒）、微秒（百万分之一秒）等 铯束管等。有了像铯原子钟这样一类的钟表，人类就有可能从事更为精细的科学研究和生产实践，比如对原子弹和氢弹的爆炸、火箭和导弹的发射以及宇宙航行等等，实行高度精确的控制，当然也可以用于远程飞行和航海。
铯原子的最外层电子极不稳定，很容易被激发放射出来，变成为带正电的铯离子，所以是宇宙航行离子火箭发动机理想的“燃料”。铯离子火箭的工作原理是这样的：发动机开动后，产生大量的铯蒸气，铯蒸气经过离化器的“加工”，变成了带正电的铯离子，接着在磁场的作用下加速到每秒一百五十公里，从喷管喷射出去，同时绘离子火箭以强大的推动力，把火箭高度推向前进。计算表明，用这种铯离子作宇宙火箭的推进剂，单位重量产生的推力要比现在使用的液体或固体燃料高出上百倍。
这种铯离子火箭可以在宇宙太空遨游一二年甚至更久！用铯作成的原子钟,可以精确的测出十亿分之一秒的一刹那,它连续走上三十万年,误差也不超过1s，精确度相当高.，另外,铯在医学上、导弹上、宇宙飞船上及各种高科技行业中都有广泛应用。铯是碱金属的一种。与水发生强烈反应，产生氢气、氢氧化物。生成的氢氧化铯是氢氧化碱中碱性最强的。
放射性铯的危害
3月29日，在安徽省、广东省、广西壮族自治区和宁夏回族自治区的监测点气溶胶取样中还检测到了极微量的人工放射性核素铯-137和铯-134，其浓度均在10-5贝克/立方米量级及以下。环境中铯-137进入人体后易被吸收，均匀分布于全身；由于铯-137能释放γ射线，很容易在体外测出。进入体内的放射性铯主要滞留在全身软组织中，尤其是肌肉中，在骨和脂肪中浓度较低；较大量放射性铯摄入体内后可引起急、慢性损伤。
铯-137可作为γ辐射源，用于辐射育种、辐照储存食品、医疗器械的杀菌、癌症的治疗以及工业设备的γ探伤等。由于铯源的半衰期较长及其易造成扩散的弱点，故近年来铯-137源已渐被钴-60源所取代。
矿藏分布
国产金属铯
铯在地壳中含量为3×10%，铯榴石是含铯矿物，也是提取铯的主要原料。已发现34种铯的同位素，除铯–133是唯一存在于自然界的稳定同位素；其余皆是铀裂变产生的放射性同位素。
Durkheim的矿物质水中含有丰富的铯化合物，所以可以从Durkheim的矿物质水提取。
铯元素一般分布在含矿物质较多的水中。
裂变产物
长寿命的铯–137是铀-235的裂变产物。半衰期30.17年，可辐射β射线和γ射线，用作β和γ辐射源，用于工农业和医疗。随着核燃料放射性废物储放的时间，其辐射的γ射线比例增加；是储存的主要对象。
离子火箭
为了探索宇宙，必须有一种崭新的、飞行速度极快的交通工具。一般的火箭、飞船都达不到这样的速度，最多只能冲出地月系；只有每小时能飞行十几万公里的“离子火箭”才能满足要求。
铯原子的最外层电子极不稳定，很容易被激发放射出来，变成为带正电的铯离子，所以是宇宙航行离子火箭发动机理想的“燃料”。铯离子火箭的工作原理是这样的：发动机开动后，产生大量的铯蒸气，铯蒸气经过离化器的“加工”，变成了带正电的铯离子，接着在磁场的作用下加速到每秒一百五十公里，从喷管喷射出去，同时给离子火箭以强大的推动力，把火箭高度推向前进。
计算表明，用这种铯离子作宇宙火箭的推进剂，单位重量产生的推力要比使用的液体或固体燃料高出上百倍。这种铯离子火箭可以在宇宙太空遨游一二年甚至更久！
原子钟
铯原子的最外层的电子绕着原子核旋转的速度，总是极其精确地在几十亿分之一秒的时间内转完一圈，稳定性比地球绕轴自转高得多。利用铯原子的这个特点，人们制成了一种新型的钟——铯原子钟，规定一秒就是铯原子“振动”9192601770次（即相当于铯原子的两个超精细电子迁跃9192601770次）所需要的时间。这就是“秒”的最新定义。
利用铯原子钟，人们可以十分精确地测量出十亿分之一秒的时间，精确度和稳定性远远地超过世界上以前有过的任何一种表，也超过了许多年来一直以地球自转作基准的天文时间。有了像铯原子钟这样一类的钟表，人类就有可能从事更为精细的科学研究和生产实践，比如对原子弹和氢弹的爆炸、火箭和导弹的发射以及宇宙航行等等，实行高度精确的控制，当然也可以用于远程飞行和航海。用铯作成的原子钟,可以精确的测出十亿分之一秒的一刹那,它连续走上三十万年,误差也不超过1s，精确度相当高.，另外,铯在医学上、导弹上、宇宙飞船上及各种高科技行业中都有广泛应用。[1]