銫(se),元素(su)符號Cs,原子(zi)序數為(wei)55,位(wei)于第(di)六周(zhou)期,IA族,其單質是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)淡金黃色(se)的(de)活潑金屬,熔(rong)點低(di),在空氣中極易被氧化,能與水(shui)劇烈反應(ying)生(sheng)成(cheng)氫氣且爆炸(zha)。銫(se)在自然界沒有(you)單質形(xing)態,僅以鹽的(de)形(xing)式極少的(de)分布于陸(lu)地和海洋中。銫(se)是(shi)制造真空件器、光(guang)電(dian)管等的(de)重要材料。放(fang)射性核素(su)Cs-137是(shi)日(ri)本福島第(di)一(yi)(yi)核電(dian)站泄漏出的(de)放(fang)射性污染中的(de)一(yi)(yi)種(zhong)。
銫是(shi)已(yi)知元素(su)中(包括放(fang)射(she)性(xing)元素(su))金屬性(xing)最強的(注意不是(shi)金屬活(huo)動(dong)性(xing),活(huo)動(dong)性(xing)最強的是(shi)鋰)。
外(wai)觀 銀金色(se)的金屬
硬度 非常柔軟(它(ta)的(de)莫氏(shi)硬度是所有元素中(zhong)最低(di)的(de))
元素表位置 位于第(di)六(liu)周(zhou)期的IA族
延(yan)展性 具有延(yan)展性
放射性(xing) 沒(mei)有放射性(xing)
密度(du) 1.87g/cm3
熔點 28.40℃,接(jie)近室溫
沸點 668-705℃
危(wei)險(xian)性 金屬(shu)銫(se)屬(shu)于危(wei)險(xian)化學品,屬(shu)遇(yu)濕(shi)易燃和自燃物(wu)品。使用時(shi)應小心
銫(se)的生(sheng)物行(xing)為與鉀相似,食用(yong)了含銫(se)-137的生(sheng)物可溶化合物24小時(shi)后(hou),銫(se)–137可被(bei)人體充分(fen)吸收(shou)并結合在細(xi)胞內,造成(cheng)內照射。
銫(se)-137可作為γ輻射(she)源,用于輻射(she)育種(zhong)、輻照儲存食品、醫(yi)療器械(xie)的(de)殺菌、癌(ai)癥(zheng)的(de)治療以及工業設(she)備的(de)γ探傷(shang)等。由于銫(se)源的(de)半衰期較長及其(qi)易(yi)造成擴散的(de)弱點,故銫(se)-137源已(yi)漸被鈷-60源所取代(dai)。
2011年3月(yue)29日,在(zai)安徽省、廣東省、廣西壯族自治(zhi)區和(he)寧夏(xia)回族自治(zhi)區的(de)監測(ce)點氣(qi)溶膠取樣中還(huan)檢測(ce)到了極微(wei)量(liang)的(de)人(ren)工(gong)放射性(xing)核素(su)銫-137和(he)銫-134,其濃度均在(zai)10-5貝克/立(li)方米量(liang)級及以(yi)下。環境(jing)中銫-137進入人(ren)體后易被吸收,均勻分(fen)布(bu)于(yu)全身;由于(yu)銫-137能(neng)釋放γ射線,很容易在(zai)體外測(ce)出。進入體內(nei)的(de)放射性(xing)銫主(zhu)要滯留在(zai)全身軟組織(zhi)中,尤(you)其是肌肉中,在(zai)骨(gu)和(he)脂肪中濃度較低;較大量(liang)放射性(xing)銫攝入體內(nei)后可引起急、慢(man)性(xing)損傷。
核素(su) 化學符號(hao) 原子序數 主要放射性同位素(su) 半(ban)衰期 來源 毒性
銫 Cs 55 137Cs 30.0年 人工 中毒
銫(se)的(de)化(hua)學性質極為活潑,銫(se)在(zai)空氣(qi)中(zhong)生成一(yi)層灰藍色的(de)氧化(hua)物(wu),不到(dao)一(yi)分鐘(zhong)就可以自燃(ran)起來,發出(chu)深紫紅色的(de)火焰,生成很復(fu)雜的(de)銫(se)的(de)氧化(hua)物(wu)。
銫(se)(se)在堿(jian)(jian)金屬中(zhong)是最活(huo)潑(po)的(de),能(neng)(neng)和氧發(fa)生(sheng)(sheng)劇烈反應,生(sheng)(sheng)成多種銫(se)(se)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)。在潮濕空氣(qi)中(zhong),氧化(hua)(hua)(hua)的(de)熱量足以使銫(se)(se)熔化(hua)(hua)(hua)并燃燒。銫(se)(se)不與(yu)氮反應,但在高溫下能(neng)(neng)與(yu)氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)合,生(sheng)(sheng)成相(xiang)當穩(wen)定的(de)氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)物(wu)。銫(se)(se)能(neng)(neng)與(yu)水發(fa)生(sheng)(sheng)劇烈的(de)反應,如果(guo)把銫(se)(se)放(fang)進盛有水的(de)水槽中(zhong),馬上就會發(fa)生(sheng)(sheng)爆(bao)炸(zha)。甚至和溫度低到(dao)-116℃的(de)冰均可發(fa)生(sheng)(sheng)猛烈反應產生(sheng)(sheng)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)、氫(qing)(qing)(qing)氧化(hua)(hua)(hua)銫(se)(se),生(sheng)(sheng)成的(de)氫(qing)(qing)(qing)氧化(hua)(hua)(hua)銫(se)(se)是無放(fang)射性的(de)氫(qing)(qing)(qing)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)中(zhong)堿(jian)(jian)性最強的(de)。與(yu)鹵素也(ye)可生(sheng)(sheng)成穩(wen)定的(de)鹵化(hua)(hua)(hua)物(wu),這是由于它的(de)離子半徑大所帶來的(de)特點。銫(se)(se)和有機物(wu)也(ye)會發(fa)生(sheng)(sheng)同其他堿(jian)(jian)金屬相(xiang)類似的(de)反應,但它比(bi)較活(huo)潑(po)。
銫鹽跟(gen)鉀鹽、鈉鹽一(yi)樣溶(rong)于所有鹽溶(rong)液(ye)中。但是不溶(rong)于高氯酸鹽。
碘化銫與三碘化鉍反應能生成(cheng)難溶(rong)的亮紅色復鹽,此反應用來定性和定量測定銫;銫的火焰呈比鉀(jia)深的紫紅色,可用來檢驗(yan)銫。
化(hua)(hua)(hua)合物:銫(se)(se)在空(kong)氣中氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)不(bu)僅僅得(de)到氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)銫(se)(se)、過氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)銫(se)(se),還有超氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)銫(se)(se)、臭氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)銫(se)(se)等復(fu)雜的非(fei)整比化(hua)(hua)(hua)合物產生。
銫(se)鹽(yan)通(tong)常(chang)是(shi)(shi)無(wu)色(se)的(de),除(chu)非陰離(li)子有顏色(se)(如高錳酸(suan)(suan)銫(se)是(shi)(shi)紫(zi)色(se)的(de))。許多(duo)簡(jian)單的(de)鹽(yan)具有潮解(jie)性(xing),但比更輕的(de)其他堿金屬(shu)弱。銫(se)的(de)乙(yi)酸(suan)(suan)鹽(yan)、碳酸(suan)(suan)鹽(yan)、鹵化(hua)物(wu)、氧化(hua)物(wu)、硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)和硫(liu)酸(suan)(suan)鹽(yan)可溶(rong)于水。復鹽(yan)通(tong)常(chang)溶(rong)解(jie)度(du)較小,硫(liu)酸(suan)(suan)鋁銫(se)溶(rong)解(jie)度(du)較小的(de)性(xing)質常(chang)用來從礦石中提純銫(se)。與銻(例如CsSbCl4)、鉍(bi)、鎘、銅、鐵和鉛形成的(de)復鹽(yan)通(tong)常(chang)溶(rong)解(jie)度(du)很小。
氫氧(yang)化(hua)銫(CsOH)是(shi)一(yi)種具有強(qiang)烈吸水性的強(qiang)堿(jian)。它能迅速腐蝕(shi)半導體材料(例如硅(gui))的表面(mian)。化(hua)學家曾認為CsOH是(shi)“最強(qiang)的堿(jian)”,但(dan)是(shi)許多化(hua)合物(wu)的堿(jian)性(質(zhi)子(zi)堿(jian)性)遠比CsOH強(qiang),例如正丁基(ji)鋰,氫化(hua)銫和(he)氨(an)基(ji)鈉。
銫可以用電(dian)解法(fa)和熱還(huan)原法(fa)制備。但是由于對電(dian)極(ji)有強腐蝕性,工業上(shang)一般不用電(dian)解法(fa)。所以工業上(shang)是由氯化銫高溫用金屬鈣還(huan)原制取金屬銫。
長壽命的(de)(de)銫–137是(shi)(shi)鈾(you)-235的(de)(de)裂變產(chan)物。半衰期(qi)30.17年,可輻(fu)射(she)β射(she)線(xian)(xian)和γ射(she)線(xian)(xian),用(yong)作β和γ輻(fu)射(she)源,用(yong)于工農業和醫療。隨著核燃(ran)料放(fang)射(she)性廢物儲(chu)放(fang)的(de)(de)時間,其輻(fu)射(she)的(de)(de)γ射(she)線(xian)(xian)比例增加(jia),是(shi)(shi)儲(chu)存的(de)(de)主要對象。
為了(le)探索宇宙(zhou),必須有一(yi)種嶄新的(de)、飛(fei)行速(su)度極快(kuai)的(de)交通工(gong)具。一(yi)般的(de)火箭、飛(fei)船都達不(bu)到這樣的(de)速(su)度,最多只能沖出地(di)月系(xi);只有每小時能飛(fei)行十(shi)幾萬公里的(de)“離子火箭”才能滿(man)足要求。
銫原(yuan)子的(de)(de)最外層電(dian)子極不穩定,很容易被激發放(fang)射出(chu)來,變成(cheng)(cheng)為帶正(zheng)電(dian)的(de)(de)銫離(li)子,所以是宇宙航行(xing)離(li)子火(huo)箭發動(dong)(dong)機理想的(de)(de)“燃(ran)料”。銫離(li)子火(huo)箭的(de)(de)工作原(yuan)理:發動(dong)(dong)機開(kai)動(dong)(dong)后,產生大量的(de)(de)銫蒸(zheng)氣,銫蒸(zheng)氣經過(guo)離(li)化(hua)器的(de)(de)“加(jia)工”,變成(cheng)(cheng)了帶正(zheng)電(dian)的(de)(de)銫離(li)子,接著在(zai)磁場(chang)的(de)(de)作用下(xia)加(jia)速到每秒(miao)一百五十公(gong)里,從噴管噴射出(chu)去,同時給離(li)子火(huo)箭以強大的(de)(de)推(tui)動(dong)(dong)力,把火(huo)箭高(gao)度推(tui)向前進。
計算表明,用這種(zhong)銫離(li)子作宇(yu)宙(zhou)火箭(jian)的(de)(de)推(tui)進劑,單位重量產生的(de)(de)推(tui)力要比使用的(de)(de)液(ye)體(ti)或(huo)固體(ti)燃料高出上百倍(bei)。這種(zhong)銫離(li)子火箭(jian)可以在(zai)宇(yu)宙(zhou)太空遨游一二年甚至(zhi)更久。
銫(se)(se)原子(zi)(zi)的(de)(de)(de)最外(wai)層(ceng)的(de)(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)繞著原子(zi)(zi)核旋轉的(de)(de)(de)速(su)度,總是(shi)極其精確(que)地(di)在(zai)幾十(shi)億(yi)分之(zhi)一(yi)(yi)秒(miao)的(de)(de)(de)時間內(nei)轉完一(yi)(yi)圈(quan),穩定性比(bi)地(di)球繞軸(zhou)自轉高得多。利用(yong)銫(se)(se)原子(zi)(zi)的(de)(de)(de)這個特點,人們制(zhi)成了一(yi)(yi)種新型的(de)(de)(de)鐘(zhong)——銫(se)(se)原子(zi)(zi)鐘(zhong),規定一(yi)(yi)秒(miao)就是(shi)銫(se)(se)原子(zi)(zi)“振動”9192631770次(即相當于銫(se)(se)原子(zi)(zi)的(de)(de)(de)兩(liang)個超精細電(dian)子(zi)(zi)遷躍(yue)9192631770次)所(suo)需(xu)要的(de)(de)(de)時間。這就是(shi)“秒(miao)”的(de)(de)(de)最新定義。
利用銫(se)(se)原(yuan)子(zi)鐘,人們可(ke)以十(shi)分精(jing)確地(di)測(ce)量出十(shi)億分之一秒(miao)(miao)的時(shi)(shi)間,精(jing)確度(du)和穩定(ding)性遠(yuan)遠(yuan)地(di)超(chao)過世界上以前有過的任何(he)一種表,也超(chao)過了許多年(nian)來一直以地(di)球自轉作基準的天文(wen)時(shi)(shi)間。有了像(xiang)銫(se)(se)原(yuan)子(zi)鐘這樣一類的鐘表,人類就有可(ke)能從事更(geng)為(wei)精(jing)細的科(ke)學研究(jiu)和生(sheng)產實踐(jian),比如對原(yuan)子(zi)彈和氫(qing)彈的爆(bao)炸、火箭(jian)和導(dao)彈的發(fa)射(she)以及宇(yu)宙航(hang)行等等,實行高度(du)精(jing)確的控制,當(dang)然(ran)也可(ke)以用于遠(yuan)程飛(fei)行和航(hang)海(hai)。用銫(se)(se)作成的原(yuan)子(zi)鐘,可(ke)以精(jing)確的測(ce)出十(shi)億分之一秒(miao)(miao)的一剎那,它連續走上三十(shi)萬年(nian),誤差也不超(chao)過1s,精(jing)確度(du)相當(dang)高。另外,銫(se)(se)在醫學上、導(dao)彈上、宇(yu)宙飛(fei)船上及各(ge)種高科(ke)技行業中都(dou)有廣泛應用。
2023年2月,澳大利亞科學家在最(zui)新(xin)(xin)一(yi)期《物理評論快報》雜志上撰(zhuan)文稱,他(ta)們(men)借(jie)助由一(yi)個普通(tong)的銫原(yuan)子(zi)和名為繆子(zi)的基本粒子(zi)組成的一(yi)種不(bu)尋(xun)常的原(yuan)子(zi),通(tong)過理論研究,提(ti)高(gao)了(le)對(dui)銫原(yuan)子(zi)核(he)的磁(ci)性結(jie)構(gou)、在銫原(yuan)子(zi)中的作(zuo)用(yong)以及繆子(zi)效應的理解。最(zui)新(xin)(xin)方(fang)法(fa)有(you)望提(ti)供一(yi)種不(bu)同于大型強子(zi)對(dui)撞機(ji)的方(fang)式發現新(xin)(xin)粒子(zi),或有(you)助揭示占據(ju)宇宙總質量(liang)95%的暗物質的秘密(mi)。
銫噴泉鐘,是世界上最精確的時鐘之一。
銫(se)最終被(bei)基爾霍夫教(jiao)授和本生于1860年在德國的(de)(de)海德堡被(bei)發(fa)現。他們(men)(men)檢測了(le)來(lai)(lai)自(zi)Durkheim的(de)(de)礦(kuang)物(wu)質水(shui),并且在光譜中(zhong)觀(guan)察(cha)到了(le)他們(men)(men)不能認出的(de)(de)線,這(zhe)意味著一個新(xin)的(de)(de)元(yuan)素的(de)(de)出現。他們(men)(men)從這(zhe)個來(lai)(lai)源生產(chan)出了(le)約7克(ke)氯化銫(se),但沒能生產(chan)出這(zhe)種新(xin)金屬自(zi)身的(de)(de)樣本。第(di)一個成(cheng)功(gong)制(zhi)出金屬銫(se)的(de)(de)這(zhe)個榮譽歸屬于波(bo)恩(en)大學的(de)(de)考(kao)爾·希(xi)歐(ou)多爾·賽特(te)伯格(Carl Theodor Setterberg)教(jiao)授,他由電解熔融的(de)(de)氰化銫(se)(CsCN)獲取了(le)它。
命(ming)名是(shi)由其發現者基爾霍(huo)夫(fu)教授和本(ben)生以拉丁文(wen)“coesius”(意為(wei)天(tian)藍色)命(ming)名了銫。
銫(se)在(zai)地殼中(zhong)(zhong)含量(liang)為2×10-3%。銫(se)榴石是(shi)(shi)含銫(se)礦物,也(ye)是(shi)(shi)提(ti)取銫(se)的(de)主要原料。已發現34種銫(se)的(de)同(tong)位素,其中(zhong)(zhong)銫(se)–133是(shi)(shi)唯一(yi)存(cun)在(zai)于(yu)自然界的(de)穩定同(tong)位素,其余皆是(shi)(shi)鈾裂(lie)變產生(sheng)的(de)放射性同(tong)位素。
Durkheim的(de)礦(kuang)物質水中含有豐富(fu)的(de)銫化合(he)物,所以可以從(cong)Durkheim的(de)礦(kuang)物質水提(ti)取金屬銫。
銫元素一般分布在含礦物(wu)質(zhi)較多的水中(zhong)。