銫,元素符號Cs,原(yuan)子序數為55,位于(yu)第六周期,IA族,其單(dan)質(zhi)是一(yi)(yi)(yi)種淡金(jin)黃色的(de)活潑金(jin)屬,熔點低,在空(kong)氣中極易被(bei)氧化,能(neng)與(yu)水劇烈反應生成氫(qing)氣且(qie)爆炸。銫在自然界沒(mei)有單(dan)質(zhi)形態(tai),僅(jin)以鹽的(de)形式極少的(de)分布(bu)于(yu)陸地和(he)海洋中。銫是制(zhi)造真空(kong)件器、光(guang)電管等(deng)的(de)重要材料。放射性核素Cs-137是日本福島第一(yi)(yi)(yi)核電站泄漏出的(de)放射性污染(ran)中的(de)一(yi)(yi)(yi)種。
銫是已知元(yuan)素(su)中(包括放(fang)射性元(yuan)素(su))金屬(shu)性最強的(de)(注意不是金屬(shu)活(huo)動性,活(huo)動性最強的(de)是鋰(li))。
外觀 銀金色的金屬
硬度 非常(chang)柔軟(它的莫氏硬度是所有元素(su)中最低的)
元(yuan)素表位置 位于第(di)六(liu)周期的IA族
延展性 具有延展性
放射性 沒有放射性
密度 1.87g/cm3
熔點(dian) 28.40℃,接近室(shi)溫
沸(fei)點 668-705℃
危險性 金屬銫(se)屬于危險化學品,屬遇濕易燃(ran)和(he)自燃(ran)物品。使用時應(ying)小心
銫的(de)生物(wu)行為與鉀相似,食(shi)用了(le)含銫-137的(de)生物(wu)可溶化合物(wu)24小時后,銫–137可被人體充分吸(xi)收并(bing)結合在細胞(bao)內(nei),造成(cheng)內(nei)照射。
銫-137可作為γ輻射源,用于(yu)(yu)輻射育種(zhong)、輻照儲存食(shi)品(pin)、醫療器械的(de)(de)殺菌、癌(ai)癥的(de)(de)治療以及工業設(she)備的(de)(de)γ探傷(shang)等。由于(yu)(yu)銫源的(de)(de)半衰(shuai)期較長及其易造(zao)成擴(kuo)散的(de)(de)弱點,故銫-137源已漸(jian)被鈷-60源所取代(dai)。
2011年3月(yue)29日,在安徽省(sheng)、廣東省(sheng)、廣西壯族自治區和(he)(he)寧夏回族自治區的(de)監測(ce)(ce)點(dian)氣溶膠取樣中還檢測(ce)(ce)到了極微量的(de)人工放(fang)射(she)性核素銫(se)(se)-137和(he)(he)銫(se)(se)-134,其(qi)(qi)濃度均在10-5貝克(ke)/立方(fang)米(mi)量級及(ji)以下。環境中銫(se)(se)-137進(jin)入人體(ti)后易被(bei)吸收,均勻分布于(yu)全(quan)身(shen)(shen);由于(yu)銫(se)(se)-137能釋放(fang)γ射(she)線,很容(rong)易在體(ti)外(wai)測(ce)(ce)出。進(jin)入體(ti)內的(de)放(fang)射(she)性銫(se)(se)主要滯(zhi)留在全(quan)身(shen)(shen)軟組織中,尤其(qi)(qi)是肌肉中,在骨和(he)(he)脂肪(fang)中濃度較低;較大量放(fang)射(she)性銫(se)(se)攝入體(ti)內后可引起急、慢性損傷。
核素(su) 化學符號 原子序數 主要放射性(xing)同(tong)位素(su) 半衰(shuai)期(qi) 來(lai)源 毒性(xing)
銫 Cs 55 137Cs 30.0年 人(ren)工 中(zhong)毒(du)
銫(se)的(de)(de)(de)化學性質極為活潑,銫(se)在空氣中生成一層灰藍(lan)色的(de)(de)(de)氧化物,不(bu)到一分(fen)鐘就可(ke)以自燃起來(lai),發出深紫紅色的(de)(de)(de)火焰,生成很復雜的(de)(de)(de)銫(se)的(de)(de)(de)氧化物。
銫在堿金(jin)屬(shu)中是(shi)最(zui)活(huo)潑的(de)(de)(de),能和(he)(he)(he)氧(yang)(yang)發生(sheng)(sheng)劇(ju)烈反(fan)應,生(sheng)(sheng)成多種銫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)。在潮濕空(kong)氣中,氧(yang)(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)熱量足以(yi)使銫熔化(hua)(hua)并燃燒。銫不與(yu)(yu)(yu)氮反(fan)應,但在高溫下能與(yu)(yu)(yu)氫(qing)化(hua)(hua)合(he),生(sheng)(sheng)成相(xiang)當(dang)穩定的(de)(de)(de)氫(qing)化(hua)(hua)物(wu)(wu)。銫能與(yu)(yu)(yu)水發生(sheng)(sheng)劇(ju)烈的(de)(de)(de)反(fan)應,如果(guo)把銫放進盛有(you)水的(de)(de)(de)水槽中,馬上就會發生(sheng)(sheng)爆炸。甚至和(he)(he)(he)溫度低(di)到-116℃的(de)(de)(de)冰均可發生(sheng)(sheng)猛(meng)烈反(fan)應產生(sheng)(sheng)氫(qing)氣、氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)銫,生(sheng)(sheng)成的(de)(de)(de)氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)銫是(shi)無放射性的(de)(de)(de)氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)中堿性最(zui)強的(de)(de)(de)。與(yu)(yu)(yu)鹵(lu)素也可生(sheng)(sheng)成穩定的(de)(de)(de)鹵(lu)化(hua)(hua)物(wu)(wu),這是(shi)由于它的(de)(de)(de)離子半徑大(da)所帶來的(de)(de)(de)特點。銫和(he)(he)(he)有(you)機物(wu)(wu)也會發生(sheng)(sheng)同其他堿金(jin)屬(shu)相(xiang)類似的(de)(de)(de)反(fan)應,但它比較活(huo)潑。
銫鹽跟(gen)鉀鹽、鈉鹽一(yi)樣溶(rong)(rong)于(yu)所有鹽溶(rong)(rong)液中。但是不(bu)溶(rong)(rong)于(yu)高(gao)氯酸鹽。
碘化銫(se)與(yu)三碘化鉍(bi)反(fan)應能生(sheng)成難溶的亮(liang)紅(hong)色(se)復鹽,此反(fan)應用來定性(xing)和定量測定銫(se);銫(se)的火(huo)焰呈比鉀深的紫紅(hong)色(se),可用來檢驗(yan)銫(se)。
化合物:銫(se)在空氣中氧(yang)化不僅僅得到氧(yang)化銫(se)、過氧(yang)化銫(se),還有超氧(yang)化銫(se)、臭氧(yang)化銫(se)等復雜的非整(zheng)比化合物產生。
銫鹽(yan)(yan)通常是(shi)無色的(de)(de),除(chu)非陰離子有顏色(如(ru)高錳酸(suan)銫是(shi)紫色的(de)(de))。許多簡單的(de)(de)鹽(yan)(yan)具有潮解性,但(dan)比更輕的(de)(de)其他堿(jian)金屬弱。銫的(de)(de)乙酸(suan)鹽(yan)(yan)、碳酸(suan)鹽(yan)(yan)、鹵化物、氧化物、硝酸(suan)鹽(yan)(yan)和(he)硫酸(suan)鹽(yan)(yan)可溶(rong)于水。復鹽(yan)(yan)通常溶(rong)解度較小,硫酸(suan)鋁銫溶(rong)解度較小的(de)(de)性質(zhi)常用來從(cong)礦(kuang)石中提純銫。與銻(例如(ru)CsSbCl4)、鉍、鎘、銅(tong)、鐵(tie)和(he)鉛形成的(de)(de)復鹽(yan)(yan)通常溶(rong)解度很小。
氫氧化(hua)銫(CsOH)是一種具(ju)有強(qiang)(qiang)烈吸水性的(de)強(qiang)(qiang)堿。它能迅速腐蝕(shi)半導體(ti)材料(例如硅)的(de)表面(mian)。化(hua)學家曾認(ren)為CsOH是“最(zui)強(qiang)(qiang)的(de)堿”,但是許(xu)多(duo)化(hua)合物的(de)堿性(質子(zi)堿性)遠比(bi)CsOH強(qiang)(qiang),例如正(zheng)丁基鋰,氫化(hua)銫和氨基鈉(na)。
銫(se)可以用電(dian)解法和(he)熱還(huan)原(yuan)法制(zhi)(zhi)備。但是由于對電(dian)極(ji)有強腐蝕性,工業(ye)上一般(ban)不用電(dian)解法。所以工業(ye)上是由氯化銫(se)高溫(wen)用金屬鈣還(huan)原(yuan)制(zhi)(zhi)取金屬銫(se)。
長壽命的(de)銫(se)–137是(shi)鈾-235的(de)裂變產物。半(ban)衰期30.17年,可輻(fu)(fu)射(she)β射(she)線(xian)和(he)γ射(she)線(xian),用(yong)作β和(he)γ輻(fu)(fu)射(she)源,用(yong)于工農業和(he)醫療。隨著核燃料放射(she)性(xing)廢物儲(chu)放的(de)時間,其輻(fu)(fu)射(she)的(de)γ射(she)線(xian)比例增加(jia),是(shi)儲(chu)存的(de)主要對(dui)象。
為了探索宇宙,必須有(you)一種(zhong)嶄新(xin)的(de)、飛行(xing)速度極快的(de)交通工(gong)具。一般的(de)火箭(jian)、飛船都(dou)達(da)不到這樣的(de)速度,最多(duo)只能(neng)沖出地月系;只有(you)每小時能(neng)飛行(xing)十(shi)幾萬公里的(de)“離(li)子火箭(jian)”才能(neng)滿足要求。
銫(se)原(yuan)子(zi)(zi)的(de)(de)最外層電子(zi)(zi)極不穩定,很容易被激發(fa)放射出來,變成為帶正電的(de)(de)銫(se)離(li)(li)子(zi)(zi),所(suo)以(yi)是宇宙航(hang)行離(li)(li)子(zi)(zi)火箭(jian)發(fa)動機理想的(de)(de)“燃料(liao)”。銫(se)離(li)(li)子(zi)(zi)火箭(jian)的(de)(de)工作(zuo)原(yuan)理:發(fa)動機開動后,產(chan)生大量(liang)的(de)(de)銫(se)蒸氣(qi),銫(se)蒸氣(qi)經過離(li)(li)化器的(de)(de)“加工”,變成了帶正電的(de)(de)銫(se)離(li)(li)子(zi)(zi),接著(zhu)在磁場的(de)(de)作(zuo)用下加速(su)到每(mei)秒一(yi)百五十公(gong)里(li),從噴(pen)管噴(pen)射出去,同(tong)時給離(li)(li)子(zi)(zi)火箭(jian)以(yi)強大的(de)(de)推動力,把(ba)火箭(jian)高度推向前進(jin)。
計算表(biao)明,用這種銫離子作宇宙(zhou)火箭的推(tui)進劑,單位重量產生(sheng)的推(tui)力(li)要比(bi)使用的液體或固(gu)體燃料(liao)高(gao)出(chu)上(shang)百倍。這種銫離子火箭可以在宇宙(zhou)太空遨游一二年甚(shen)至(zhi)更久。
銫(se)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)的(de)最(zui)(zui)外層的(de)電子(zi)(zi)(zi)繞(rao)著原(yuan)子(zi)(zi)(zi)核旋轉的(de)速度,總是(shi)極其(qi)精(jing)確地(di)(di)在幾十億分(fen)之一(yi)(yi)秒(miao)的(de)時間內轉完一(yi)(yi)圈,穩定(ding)性比地(di)(di)球繞(rao)軸自轉高得多。利用銫(se)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)的(de)這(zhe)個特點,人們(men)制成了一(yi)(yi)種新型的(de)鐘(zhong)——銫(se)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)鐘(zhong),規(gui)定(ding)一(yi)(yi)秒(miao)就是(shi)銫(se)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)“振動”9192631770次(ci)(ci)(即(ji)相(xiang)當(dang)于(yu)銫(se)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)的(de)兩個超精(jing)細電子(zi)(zi)(zi)遷躍9192631770次(ci)(ci))所需要的(de)時間。這(zhe)就是(shi)“秒(miao)”的(de)最(zui)(zui)新定(ding)義。
利用銫(se)(se)原(yuan)子(zi)(zi)鐘,人(ren)們可以十(shi)分精(jing)確(que)地測量出十(shi)億(yi)分之一(yi)秒的時間,精(jing)確(que)度(du)和(he)穩定性(xing)遠遠地超(chao)過(guo)世界上(shang)以前有過(guo)的任何一(yi)種(zhong)(zhong)表(biao),也超(chao)過(guo)了(le)許多年來一(yi)直(zhi)以地球自轉作基準(zhun)的天文時間。有了(le)像(xiang)銫(se)(se)原(yuan)子(zi)(zi)鐘這樣(yang)一(yi)類的鐘表(biao),人(ren)類就(jiu)有可能從事更為(wei)精(jing)細(xi)的科(ke)(ke)學研究和(he)生產實踐,比如對(dui)原(yuan)子(zi)(zi)彈(dan)和(he)氫彈(dan)的爆炸、火(huo)箭和(he)導彈(dan)的發射以及(ji)宇(yu)宙航行等(deng)等(deng),實行高度(du)精(jing)確(que)的控制,當然也可以用于遠程(cheng)飛(fei)行和(he)航海。用銫(se)(se)作成的原(yuan)子(zi)(zi)鐘,可以精(jing)確(que)的測出十(shi)億(yi)分之一(yi)秒的一(yi)剎那,它連續走上(shang)三十(shi)萬年,誤差也不(bu)超(chao)過(guo)1s,精(jing)確(que)度(du)相(xiang)當高。另(ling)外,銫(se)(se)在醫學上(shang)、導彈(dan)上(shang)、宇(yu)宙飛(fei)船上(shang)及(ji)各(ge)種(zhong)(zhong)高科(ke)(ke)技行業中都有廣泛應用。
2023年2月,澳大利亞科學家在(zai)最(zui)新(xin)(xin)一(yi)(yi)期《物(wu)理評(ping)論快報(bao)》雜志上撰文稱,他們借助(zhu)由一(yi)(yi)個(ge)普通的銫原(yuan)子和名為繆(mou)子的基本(ben)粒子組成的一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)不(bu)尋常的原(yuan)子,通過理論研究,提(ti)高了對(dui)銫原(yuan)子核的磁性結構、在(zai)銫原(yuan)子中(zhong)的作用以及繆(mou)子效(xiao)應的理解。最(zui)新(xin)(xin)方法(fa)有(you)望提(ti)供一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)不(bu)同于大型強子對(dui)撞(zhuang)機的方式發現新(xin)(xin)粒子,或有(you)助(zhu)揭示(shi)占據宇宙總質(zhi)量95%的暗物(wu)質(zhi)的秘密。
銫噴泉鐘,是世界上最精確的時(shi)鐘之一。
銫(se)最(zui)終(zhong)被基爾霍夫教(jiao)授和本生于1860年在德(de)國的(de)(de)海(hai)德(de)堡被發現。他(ta)們檢測了(le)來自Durkheim的(de)(de)礦物質水,并且在光譜中觀(guan)察到(dao)了(le)他(ta)們不能認出(chu)(chu)的(de)(de)線,這意味著一個(ge)(ge)新的(de)(de)元素的(de)(de)出(chu)(chu)現。他(ta)們從這個(ge)(ge)來源生產(chan)出(chu)(chu)了(le)約7克氯化銫(se),但沒能生產(chan)出(chu)(chu)這種(zhong)新金屬(shu)自身的(de)(de)樣本。第(di)一個(ge)(ge)成功(gong)制出(chu)(chu)金屬(shu)銫(se)的(de)(de)這個(ge)(ge)榮譽歸(gui)屬(shu)于波恩大學的(de)(de)考爾·希歐多爾·賽特(te)伯格(Carl Theodor Setterberg)教(jiao)授,他(ta)由電解熔融的(de)(de)氰化銫(se)(CsCN)獲取了(le)它。
命名是由(you)其(qi)發現者基爾(er)霍夫教授和(he)本(ben)生以拉丁文“coesius”(意為天藍(lan)色(se))命名了銫。
銫(se)在(zai)地殼中含量為2×10-3%。銫(se)榴石是(shi)(shi)含銫(se)礦物(wu),也(ye)是(shi)(shi)提取銫(se)的主要原料。已發現(xian)34種銫(se)的同(tong)(tong)位(wei)素,其(qi)中銫(se)–133是(shi)(shi)唯一存(cun)在(zai)于自然界的穩(wen)定(ding)同(tong)(tong)位(wei)素,其(qi)余(yu)皆是(shi)(shi)鈾裂變產生的放射性(xing)同(tong)(tong)位(wei)素。
Durkheim的(de)礦(kuang)物(wu)質水(shui)中(zhong)含有豐富的(de)銫化(hua)合物(wu),所以可(ke)以從Durkheim的(de)礦(kuang)物(wu)質水(shui)提取金屬銫。
銫元(yuan)素一般分布在含礦物質較多(duo)的水中。