銫,元素符號Cs,原子序數為55,位于第六周期,IA族,其單(dan)質是一(yi)種淡金黃色的(de)活(huo)潑金屬,熔(rong)點低,在(zai)(zai)空氣中極易被氧(yang)化,能與水劇烈反應生(sheng)成氫氣且(qie)爆炸(zha)。銫在(zai)(zai)自然界沒有單(dan)質形態,僅以鹽的(de)形式(shi)極少的(de)分布于陸地和海洋中。銫是制(zhi)造真空件器、光(guang)電管(guan)等的(de)重要(yao)材料。放(fang)射(she)性核素Cs-137是日本福島第一(yi)核電站(zhan)泄漏(lou)出(chu)的(de)放(fang)射(she)性污(wu)染中的(de)一(yi)種。
銫是(shi)已知元素中(zhong)(包括放射性(xing)(xing)元素)金(jin)屬性(xing)(xing)最強的(de)(注(zhu)意不是(shi)金(jin)屬活動性(xing)(xing),活動性(xing)(xing)最強的(de)是(shi)鋰)。
外觀 銀金色的金屬
硬度 非常(chang)柔軟(它(ta)的莫氏硬度是所(suo)有元素(su)中最低(di)的)
元素(su)表位(wei)置 位(wei)于第六周期(qi)的IA族
延(yan)展性 具有延(yan)展性
放(fang)射(she)性 沒(mei)有放(fang)射(she)性
密度 1.87g/cm3
熔點 28.40℃,接近室溫
沸點 668-705℃
危(wei)險性 金屬(shu)(shu)銫屬(shu)(shu)于危(wei)險化學品(pin),屬(shu)(shu)遇濕易燃和自燃物(wu)品(pin)。使用時應小心
銫的生物行為(wei)與鉀相似,食用了含銫-137的生物可溶化合物24小時后,銫–137可被人(ren)體充分吸收并結合在細(xi)胞(bao)內,造成內照(zhao)射。
銫-137可作為γ輻(fu)射(she)源(yuan),用于輻(fu)射(she)育種、輻(fu)照儲(chu)存(cun)食品、醫療器械的(de)(de)殺菌(jun)、癌癥的(de)(de)治(zhi)療以(yi)及工(gong)業設備的(de)(de)γ探傷等。由于銫源(yuan)的(de)(de)半(ban)衰期較(jiao)長(chang)及其易造成擴散的(de)(de)弱(ruo)點,故銫-137源(yuan)已漸被鈷-60源(yuan)所取(qu)代。
2011年(nian)3月29日,在安徽省、廣(guang)東(dong)省、廣(guang)西壯(zhuang)族自治(zhi)區和(he)寧夏回族自治(zhi)區的(de)監(jian)測點氣溶膠取(qu)樣中(zhong)還檢(jian)測到了極微量(liang)的(de)人工放(fang)射(she)(she)性(xing)核素銫-137和(he)銫-134,其濃度(du)均在10-5貝克/立方米量(liang)級及以下。環境(jing)中(zhong)銫-137進(jin)入(ru)人體后易被吸收(shou),均勻分布于全(quan)身;由(you)于銫-137能(neng)釋放(fang)γ射(she)(she)線(xian),很容易在體外測出。進(jin)入(ru)體內(nei)的(de)放(fang)射(she)(she)性(xing)銫主要滯留(liu)在全(quan)身軟組織中(zhong),尤其是肌肉中(zhong),在骨和(he)脂(zhi)肪中(zhong)濃度(du)較低;較大量(liang)放(fang)射(she)(she)性(xing)銫攝入(ru)體內(nei)后可(ke)引起(qi)急、慢性(xing)損(sun)傷。
核(he)素(su) 化學符號 原子序(xu)數 主(zhu)要放(fang)射性同(tong)位素(su) 半衰期(qi) 來源 毒性
銫 Cs 55 137Cs 30.0年(nian) 人工 中毒
銫(se)的(de)(de)(de)化學性質極為活(huo)潑,銫(se)在空氣中(zhong)生成一層灰藍色的(de)(de)(de)氧(yang)化物(wu),不到一分鐘就可(ke)以自燃(ran)起來,發出深(shen)紫紅色的(de)(de)(de)火(huo)焰,生成很復雜的(de)(de)(de)銫(se)的(de)(de)(de)氧(yang)化物(wu)。
銫在(zai)堿(jian)金屬中是(shi)最活潑的,能(neng)和(he)(he)氧(yang)發生(sheng)(sheng)劇(ju)烈(lie)反(fan)(fan)應(ying)(ying),生(sheng)(sheng)成(cheng)多種銫氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物。在(zai)潮濕空(kong)氣中,氧(yang)化(hua)(hua)(hua)的熱(re)量足(zu)以使銫熔化(hua)(hua)(hua)并燃燒。銫不與(yu)(yu)氮反(fan)(fan)應(ying)(ying),但(dan)在(zai)高溫(wen)下能(neng)與(yu)(yu)氫(qing)化(hua)(hua)(hua)合,生(sheng)(sheng)成(cheng)相當穩定(ding)的氫(qing)化(hua)(hua)(hua)物。銫能(neng)與(yu)(yu)水發生(sheng)(sheng)劇(ju)烈(lie)的反(fan)(fan)應(ying)(ying),如果把銫放進盛有水的水槽中,馬上就會發生(sheng)(sheng)爆(bao)炸。甚至和(he)(he)溫(wen)度低到-116℃的冰均可發生(sheng)(sheng)猛烈(lie)反(fan)(fan)應(ying)(ying)產生(sheng)(sheng)氫(qing)氣、氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)銫,生(sheng)(sheng)成(cheng)的氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)銫是(shi)無放射性的氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物中堿(jian)性最強(qiang)的。與(yu)(yu)鹵素也(ye)可生(sheng)(sheng)成(cheng)穩定(ding)的鹵化(hua)(hua)(hua)物,這是(shi)由于它(ta)的離子半徑(jing)大(da)所帶來(lai)的特點(dian)。銫和(he)(he)有機物也(ye)會發生(sheng)(sheng)同其(qi)他堿(jian)金屬相類似的反(fan)(fan)應(ying)(ying),但(dan)它(ta)比較活潑。
銫鹽(yan)跟鉀鹽(yan)、鈉(na)鹽(yan)一(yi)樣溶(rong)于(yu)所(suo)有(you)鹽(yan)溶(rong)液中。但是不溶(rong)于(yu)高(gao)氯(lv)酸鹽(yan)。
碘化銫與三碘化鉍反(fan)應能生(sheng)成難溶的亮紅(hong)色(se)復鹽,此反(fan)應用來定(ding)(ding)性(xing)和定(ding)(ding)量(liang)測定(ding)(ding)銫;銫的火焰(yan)呈比鉀深(shen)的紫紅(hong)色(se),可用來檢驗銫。
化合物(wu):銫(se)(se)在空(kong)氣中氧(yang)(yang)(yang)化不僅(jin)僅(jin)得到(dao)氧(yang)(yang)(yang)化銫(se)(se)、過氧(yang)(yang)(yang)化銫(se)(se),還有超氧(yang)(yang)(yang)化銫(se)(se)、臭氧(yang)(yang)(yang)化銫(se)(se)等復雜的(de)非整(zheng)比化合物(wu)產(chan)生。
銫鹽(yan)(yan)通常(chang)是(shi)無色(se)的(de)(de),除(chu)非陰離子有(you)(you)顏色(se)(如高(gao)錳(meng)酸銫是(shi)紫色(se)的(de)(de))。許多簡單的(de)(de)鹽(yan)(yan)具有(you)(you)潮解性,但比更輕的(de)(de)其他堿(jian)金(jin)屬弱。銫的(de)(de)乙酸鹽(yan)(yan)、碳(tan)酸鹽(yan)(yan)、鹵化(hua)(hua)物(wu)、氧化(hua)(hua)物(wu)、硝酸鹽(yan)(yan)和硫酸鹽(yan)(yan)可(ke)溶(rong)于水。復鹽(yan)(yan)通常(chang)溶(rong)解度(du)較小,硫酸鋁銫溶(rong)解度(du)較小的(de)(de)性質常(chang)用(yong)來從礦石中提純銫。與銻(例如CsSbCl4)、鉍、鎘、銅、鐵和鉛形成的(de)(de)復鹽(yan)(yan)通常(chang)溶(rong)解度(du)很小。
氫(qing)氧(yang)化銫(CsOH)是一種具有強(qiang)烈吸(xi)水性的(de)強(qiang)堿。它能迅(xun)速腐蝕半導體材料(例如硅)的(de)表面。化學家(jia)曾認為CsOH是“最(zui)強(qiang)的(de)堿”,但是許(xu)多化合物的(de)堿性(質(zhi)子堿性)遠比(bi)CsOH強(qiang),例如正丁基鋰,氫(qing)化銫和氨(an)基鈉。
銫可以用(yong)電解法和熱(re)還原法制(zhi)備。但是由于對電極有強(qiang)腐蝕(shi)性(xing),工業(ye)上一般不用(yong)電解法。所以工業(ye)上是由氯化銫高(gao)溫(wen)用(yong)金屬(shu)(shu)鈣還原制(zhi)取(qu)金屬(shu)(shu)銫。
長壽(shou)命(ming)的(de)(de)銫–137是(shi)鈾-235的(de)(de)裂變產物(wu)。半衰期30.17年,可輻射β射線和γ射線,用作(zuo)β和γ輻射源,用于工(gong)農業和醫療。隨著核燃料放射性廢物(wu)儲放的(de)(de)時間,其輻射的(de)(de)γ射線比例增(zeng)加(jia),是(shi)儲存的(de)(de)主(zhu)要對(dui)象。
為了探索宇(yu)宙,必須有一(yi)種嶄新的(de)(de)、飛行(xing)速度極快(kuai)的(de)(de)交通工(gong)具。一(yi)般的(de)(de)火(huo)箭(jian)、飛船(chuan)都達不到這樣的(de)(de)速度,最多只(zhi)能沖(chong)出地月系;只(zhi)有每小時能飛行(xing)十幾萬公里的(de)(de)“離子火(huo)箭(jian)”才能滿足要求(qiu)。
銫(se)原(yuan)子(zi)的(de)最(zui)外層電子(zi)極不穩定,很容易(yi)被激發放射出來,變成為(wei)帶(dai)正電的(de)銫(se)離(li)(li)(li)(li)子(zi),所以是宇宙(zhou)航行離(li)(li)(li)(li)子(zi)火(huo)箭(jian)發動機理(li)想的(de)“燃料”。銫(se)離(li)(li)(li)(li)子(zi)火(huo)箭(jian)的(de)工作(zuo)原(yuan)理(li):發動機開動后(hou),產生大量的(de)銫(se)蒸氣(qi)(qi),銫(se)蒸氣(qi)(qi)經過離(li)(li)(li)(li)化器的(de)“加工”,變成了帶(dai)正電的(de)銫(se)離(li)(li)(li)(li)子(zi),接著在磁場(chang)的(de)作(zuo)用(yong)下加速到每秒一百(bai)五(wu)十公里,從(cong)噴(pen)管噴(pen)射出去,同時給離(li)(li)(li)(li)子(zi)火(huo)箭(jian)以強大的(de)推(tui)動力,把火(huo)箭(jian)高(gao)度(du)推(tui)向前進。
計(ji)算表明,用(yong)這種銫離子作(zuo)宇宙火箭的(de)(de)推進劑,單位重量產生的(de)(de)推力要(yao)比使用(yong)的(de)(de)液體或(huo)固體燃料高出上百(bai)倍(bei)。這種銫離子火箭可以在宇宙太空遨(ao)游一二年(nian)甚(shen)至更(geng)久。
銫(se)(se)原(yuan)子(zi)的(de)(de)(de)最外層的(de)(de)(de)電(dian)子(zi)繞(rao)著(zhu)原(yuan)子(zi)核旋轉(zhuan)的(de)(de)(de)速(su)度,總是(shi)極其精(jing)確地在(zai)幾十億(yi)分之一(yi)秒(miao)的(de)(de)(de)時間內轉(zhuan)完一(yi)圈,穩(wen)定(ding)性比地球繞(rao)軸自轉(zhuan)高得多(duo)。利用銫(se)(se)原(yuan)子(zi)的(de)(de)(de)這個特點,人們制成了一(yi)種新(xin)(xin)型的(de)(de)(de)鐘——銫(se)(se)原(yuan)子(zi)鐘,規定(ding)一(yi)秒(miao)就是(shi)銫(se)(se)原(yuan)子(zi)“振動”9192631770次(即(ji)相當(dang)于銫(se)(se)原(yuan)子(zi)的(de)(de)(de)兩(liang)個超精(jing)細電(dian)子(zi)遷(qian)躍9192631770次)所(suo)需要的(de)(de)(de)時間。這就是(shi)“秒(miao)”的(de)(de)(de)最新(xin)(xin)定(ding)義。
利用(yong)銫(se)(se)原(yuan)子鐘(zhong),人(ren)們可(ke)以十(shi)(shi)分精確(que)(que)地(di)測(ce)量出十(shi)(shi)億分之一(yi)秒的(de)時間,精確(que)(que)度(du)和(he)穩定性遠遠地(di)超過(guo)(guo)世界上(shang)以前有過(guo)(guo)的(de)任何一(yi)種(zhong)表(biao),也(ye)超過(guo)(guo)了許(xu)多年來一(yi)直以地(di)球(qiu)自轉作(zuo)基準(zhun)的(de)天文時間。有了像銫(se)(se)原(yuan)子鐘(zhong)這樣一(yi)類(lei)的(de)鐘(zhong)表(biao),人(ren)類(lei)就有可(ke)能從事(shi)更(geng)為精細的(de)科學研究和(he)生產(chan)實踐(jian),比如對原(yuan)子彈(dan)和(he)氫彈(dan)的(de)爆炸、火箭和(he)導彈(dan)的(de)發射以及宇宙航行等(deng)等(deng),實行高(gao)(gao)度(du)精確(que)(que)的(de)控制,當然也(ye)可(ke)以用(yong)于(yu)遠程飛行和(he)航海。用(yong)銫(se)(se)作(zuo)成的(de)原(yuan)子鐘(zhong),可(ke)以精確(que)(que)的(de)測(ce)出十(shi)(shi)億分之一(yi)秒的(de)一(yi)剎(cha)那,它連(lian)續(xu)走上(shang)三(san)十(shi)(shi)萬(wan)年,誤差也(ye)不超過(guo)(guo)1s,精確(que)(que)度(du)相當高(gao)(gao)。另外,銫(se)(se)在醫學上(shang)、導彈(dan)上(shang)、宇宙飛船上(shang)及各種(zhong)高(gao)(gao)科技行業中(zhong)都有廣(guang)泛應用(yong)。
2023年2月(yue),澳大(da)利亞科學(xue)家在最新(xin)一(yi)期《物理評論(lun)快(kuai)報》雜志上撰文稱,他們借助由(you)一(yi)個普(pu)通(tong)的(de)(de)(de)銫(se)原子(zi)和(he)名(ming)為(wei)繆(mou)子(zi)的(de)(de)(de)基本粒子(zi)組成的(de)(de)(de)一(yi)種不尋(xun)常的(de)(de)(de)原子(zi),通(tong)過(guo)理論(lun)研究,提(ti)高了對(dui)銫(se)原子(zi)核(he)的(de)(de)(de)磁性結構、在銫(se)原子(zi)中的(de)(de)(de)作(zuo)用以及繆(mou)子(zi)效應的(de)(de)(de)理解(jie)。最新(xin)方(fang)法有(you)望提(ti)供一(yi)種不同于大(da)型強(qiang)子(zi)對(dui)撞(zhuang)機的(de)(de)(de)方(fang)式(shi)發現新(xin)粒子(zi),或有(you)助揭(jie)示占據宇宙總質量95%的(de)(de)(de)暗物質的(de)(de)(de)秘密(mi)。
銫噴泉鐘,是世(shi)界上最(zui)精確的時鐘之(zhi)一。
銫最終被基(ji)爾(er)霍夫教授(shou)和本生于1860年在(zai)德(de)(de)國的(de)(de)(de)海德(de)(de)堡被發(fa)現。他們(men)檢測(ce)了(le)來自Durkheim的(de)(de)(de)礦物質水(shui),并(bing)且在(zai)光(guang)譜中觀察到了(le)他們(men)不能(neng)認出(chu)(chu)的(de)(de)(de)線(xian),這意味著一個(ge)(ge)新(xin)的(de)(de)(de)元(yuan)素的(de)(de)(de)出(chu)(chu)現。他們(men)從(cong)這個(ge)(ge)來源生產(chan)出(chu)(chu)了(le)約7克氯化銫,但沒(mei)能(neng)生產(chan)出(chu)(chu)這種新(xin)金(jin)屬自身(shen)的(de)(de)(de)樣本。第(di)一個(ge)(ge)成功制出(chu)(chu)金(jin)屬銫的(de)(de)(de)這個(ge)(ge)榮(rong)譽(yu)歸屬于波恩大(da)學的(de)(de)(de)考爾(er)·希歐多爾(er)·賽特伯格(Carl Theodor Setterberg)教授(shou),他由電(dian)解熔融(rong)的(de)(de)(de)氰化銫(CsCN)獲取了(le)它。
命(ming)(ming)名是由其發現者(zhe)基爾霍夫(fu)教(jiao)授(shou)和本生以拉丁文(wen)“coesius”(意為天藍色)命(ming)(ming)名了銫(se)。
銫在地殼中(zhong)含量(liang)為(wei)2×10-3%。銫榴石是含銫礦物,也(ye)是提取(qu)銫的(de)(de)主要原料。已發現(xian)34種(zhong)銫的(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su),其中(zhong)銫–133是唯一存在于自然界的(de)(de)穩定(ding)同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su),其余皆是鈾裂變產生的(de)(de)放射性同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)。
Durkheim的(de)(de)礦(kuang)(kuang)物質水中含(han)有豐富(fu)的(de)(de)銫(se)化合物,所(suo)以(yi)(yi)可(ke)以(yi)(yi)從Durkheim的(de)(de)礦(kuang)(kuang)物質水提(ti)取(qu)金屬(shu)銫(se)。
銫元素一(yi)般分(fen)布在含(han)礦物質較多的水中。