銫,元素(su)符(fu)號Cs,原子(zi)序(xu)數為55,位于(yu)第(di)六(liu)周期,IA族,其(qi)單質(zhi)是(shi)一種淡金黃色的(de)活潑金屬,熔點低(di),在(zai)(zai)空氣中極易被氧化(hua),能與水劇烈(lie)反應生成氫氣且爆炸。銫在(zai)(zai)自(zi)然界沒有單質(zhi)形態(tai),僅以鹽的(de)形式極少(shao)的(de)分(fen)布于(yu)陸地(di)和海洋中。銫是(shi)制造真(zhen)空件器(qi)、光電管等的(de)重要材料。放射性(xing)核素(su)Cs-137是(shi)日本福島第(di)一核電站(zhan)泄漏出的(de)放射性(xing)污染(ran)中的(de)一種。
銫是已(yi)知元(yuan)素中(包括放射性元(yuan)素)金屬性最強的(注(zhu)意不(bu)是金屬活(huo)(huo)動性,活(huo)(huo)動性最強的是鋰)。
外觀 銀金(jin)色的金(jin)屬
硬度(du) 非常柔軟(它的莫氏硬度(du)是所有元素(su)中(zhong)最低的)
元素表位(wei)置 位(wei)于第六(liu)周期的IA族
延展性 具有(you)延展性
放射性(xing) 沒有放射性(xing)
密(mi)度 1.87g/cm3
熔點(dian) 28.40℃,接(jie)近室溫(wen)
沸點 668-705℃
危險性 金屬(shu)銫屬(shu)于危險化學品,屬(shu)遇濕易燃(ran)(ran)和自燃(ran)(ran)物品。使用時(shi)應小心
銫(se)的生物行為與鉀相似,食用了含(han)銫(se)-137的生物可溶化合物24小時(shi)后,銫(se)–137可被人體(ti)充(chong)分吸(xi)收并結(jie)合在細胞內(nei),造(zao)成內(nei)照射。
銫-137可作為γ輻射源,用于輻射育種、輻照(zhao)儲存食品、醫(yi)療器械的(de)(de)殺菌(jun)、癌癥的(de)(de)治療以及(ji)工(gong)業設備的(de)(de)γ探傷等。由(you)于銫源的(de)(de)半衰期較長(chang)及(ji)其易造(zao)成(cheng)擴散的(de)(de)弱點,故銫-137源已漸(jian)被鈷-60源所取代。
2011年3月29日(ri),在安徽省、廣東省、廣西(xi)壯族自治區(qu)和(he)寧夏回族自治區(qu)的(de)監測點氣溶膠取樣中還檢測到了極(ji)微量(liang)的(de)人(ren)工放(fang)射性(xing)核素銫(se)(se)-137和(he)銫(se)(se)-134,其濃(nong)度(du)均在10-5貝克/立方(fang)米(mi)量(liang)級及以下(xia)。環境中銫(se)(se)-137進(jin)入(ru)人(ren)體(ti)后易被(bei)吸(xi)收(shou),均勻分布于(yu)全身;由于(yu)銫(se)(se)-137能釋放(fang)γ射線,很容易在體(ti)外測出。進(jin)入(ru)體(ti)內的(de)放(fang)射性(xing)銫(se)(se)主要滯留(liu)在全身軟(ruan)組織中,尤其是肌(ji)肉中,在骨(gu)和(he)脂肪中濃(nong)度(du)較低;較大量(liang)放(fang)射性(xing)銫(se)(se)攝(she)入(ru)體(ti)內后可引起急、慢性(xing)損傷。
核素(su) 化學符號 原子序數 主要(yao)放(fang)射性(xing)同位素(su) 半衰期 來源 毒性(xing)
銫 Cs 55 137Cs 30.0年 人工 中毒
銫(se)的(de)化學(xue)性質極(ji)為(wei)活潑,銫(se)在(zai)空氣(qi)中生成(cheng)一層(ceng)灰藍色的(de)氧化物(wu),不到一分鐘就可以(yi)自燃起來,發出(chu)深紫(zi)紅(hong)色的(de)火焰,生成(cheng)很(hen)復雜(za)的(de)銫(se)的(de)氧化物(wu)。
銫(se)(se)在(zai)(zai)堿金(jin)屬(shu)中(zhong)是最(zui)活潑(po)的(de)(de)(de),能(neng)(neng)和氧(yang)發(fa)(fa)生(sheng)劇烈(lie)(lie)反(fan)應(ying)(ying),生(sheng)成(cheng)(cheng)多種銫(se)(se)氧(yang)化(hua)(hua)物。在(zai)(zai)潮濕空氣中(zhong),氧(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)熱量(liang)足以使銫(se)(se)熔化(hua)(hua)并燃燒。銫(se)(se)不與(yu)(yu)氮(dan)反(fan)應(ying)(ying),但在(zai)(zai)高溫下能(neng)(neng)與(yu)(yu)氫化(hua)(hua)合,生(sheng)成(cheng)(cheng)相當穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)氫化(hua)(hua)物。銫(se)(se)能(neng)(neng)與(yu)(yu)水發(fa)(fa)生(sheng)劇烈(lie)(lie)的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)(ying),如果(guo)把銫(se)(se)放進盛(sheng)有水的(de)(de)(de)水槽中(zhong),馬上(shang)就會(hui)發(fa)(fa)生(sheng)爆(bao)炸。甚(shen)至和溫度低到-116℃的(de)(de)(de)冰均(jun)可(ke)發(fa)(fa)生(sheng)猛烈(lie)(lie)反(fan)應(ying)(ying)產生(sheng)氫氣、氫氧(yang)化(hua)(hua)銫(se)(se),生(sheng)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)氫氧(yang)化(hua)(hua)銫(se)(se)是無放射性的(de)(de)(de)氫氧(yang)化(hua)(hua)物中(zhong)堿性最(zui)強的(de)(de)(de)。與(yu)(yu)鹵(lu)素也可(ke)生(sheng)成(cheng)(cheng)穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)鹵(lu)化(hua)(hua)物,這是由于它(ta)的(de)(de)(de)離子半徑(jing)大(da)所帶來的(de)(de)(de)特(te)點。銫(se)(se)和有機物也會(hui)發(fa)(fa)生(sheng)同其他堿金(jin)屬(shu)相類似的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)(ying),但它(ta)比(bi)較活潑(po)。
銫鹽(yan)(yan)跟鉀鹽(yan)(yan)、鈉鹽(yan)(yan)一樣溶于所有鹽(yan)(yan)溶液中。但是不溶于高氯酸(suan)鹽(yan)(yan)。
碘化銫與三碘化鉍反(fan)應能生(sheng)成(cheng)難溶的(de)亮紅色復(fu)鹽(yan),此反(fan)應用來(lai)定性和定量測定銫;銫的(de)火焰呈比(bi)鉀(jia)深的(de)紫紅色,可用來(lai)檢驗銫。
化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu):銫(se)(se)在空氣(qi)中氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)不僅僅得到氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)銫(se)(se)、過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)銫(se)(se),還(huan)有超氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)銫(se)(se)、臭氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)銫(se)(se)等(deng)復(fu)雜的非整(zheng)比化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)產生。
銫鹽(yan)(yan)通常是無(wu)色(se)的(de)(de)(de),除非陰離子有(you)顏色(se)(如高(gao)錳酸(suan)(suan)銫是紫色(se)的(de)(de)(de))。許多簡(jian)單(dan)的(de)(de)(de)鹽(yan)(yan)具(ju)有(you)潮(chao)解(jie)性,但比更輕的(de)(de)(de)其他堿金屬弱。銫的(de)(de)(de)乙酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)、碳酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)、鹵(lu)化(hua)物、氧化(hua)物、硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和硫酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)可溶(rong)(rong)于(yu)水。復鹽(yan)(yan)通常溶(rong)(rong)解(jie)度較小(xiao),硫酸(suan)(suan)鋁銫溶(rong)(rong)解(jie)度較小(xiao)的(de)(de)(de)性質(zhi)常用來從礦石中(zhong)提(ti)純銫。與銻(例如CsSbCl4)、鉍、鎘(ge)、銅、鐵和鉛形成(cheng)的(de)(de)(de)復鹽(yan)(yan)通常溶(rong)(rong)解(jie)度很小(xiao)。
氫(qing)氧化(hua)(hua)銫(CsOH)是一種具有(you)強烈吸水性的強堿。它能迅(xun)速(su)腐(fu)蝕半導體(ti)材料(例(li)如(ru)硅)的表面。化(hua)(hua)學(xue)家曾認為CsOH是“最強的堿”,但是許多化(hua)(hua)合物(wu)的堿性(質子(zi)堿性)遠比CsOH強,例(li)如(ru)正丁基鋰,氫(qing)化(hua)(hua)銫和氨基鈉。
銫可以用電解(jie)法(fa)(fa)和(he)熱還原法(fa)(fa)制備。但是(shi)由于(yu)對電極有強腐蝕性(xing),工(gong)業上一般不用電解(jie)法(fa)(fa)。所以工(gong)業上是(shi)由氯(lv)化銫高溫用金(jin)屬鈣還原制取金(jin)屬銫。
長壽命的(de)銫(se)–137是(shi)鈾-235的(de)裂(lie)變產(chan)物。半衰期30.17年,可輻(fu)射(she)(she)(she)β射(she)(she)(she)線和γ射(she)(she)(she)線,用作β和γ輻(fu)射(she)(she)(she)源,用于工農(nong)業(ye)和醫療。隨著核燃料放(fang)射(she)(she)(she)性廢物儲放(fang)的(de)時間(jian),其輻(fu)射(she)(she)(she)的(de)γ射(she)(she)(she)線比例增加,是(shi)儲存的(de)主要對象。
為了探索(suo)宇(yu)宙(zhou),必須有一種嶄新(xin)的、飛行速度(du)極(ji)快的交通工(gong)具。一般的火箭、飛船都達(da)不到(dao)這樣的速度(du),最多只能(neng)沖出地月(yue)系;只有每小時能(neng)飛行十(shi)幾(ji)萬公里(li)的“離子火箭”才能(neng)滿(man)足(zu)要(yao)求(qiu)。
銫(se)原子(zi)的(de)最外層電(dian)(dian)子(zi)極不(bu)穩定,很容易被激發(fa)放射出來,變成(cheng)為帶正電(dian)(dian)的(de)銫(se)離(li)(li)子(zi),所以(yi)是宇宙航行離(li)(li)子(zi)火(huo)(huo)(huo)箭(jian)發(fa)動機理想的(de)“燃料”。銫(se)離(li)(li)子(zi)火(huo)(huo)(huo)箭(jian)的(de)工作原理:發(fa)動機開動后(hou),產生大(da)量的(de)銫(se)蒸(zheng)氣,銫(se)蒸(zheng)氣經過(guo)離(li)(li)化器的(de)“加(jia)工”,變成(cheng)了(le)帶正電(dian)(dian)的(de)銫(se)離(li)(li)子(zi),接著在磁(ci)場的(de)作用下加(jia)速(su)到每(mei)秒一(yi)百五(wu)十公里,從噴管(guan)噴射出去,同時給離(li)(li)子(zi)火(huo)(huo)(huo)箭(jian)以(yi)強大(da)的(de)推動力,把(ba)火(huo)(huo)(huo)箭(jian)高度推向前進(jin)。
計算表明,用(yong)這種銫離子(zi)作(zuo)宇宙(zhou)火箭的推(tui)進劑,單位重量產(chan)生的推(tui)力要比(bi)使用(yong)的液體或固體燃(ran)料高出上百倍。這種銫離子(zi)火箭可以在宇宙(zhou)太空(kong)遨游(you)一(yi)二年甚(shen)至更久。
銫(se)原(yuan)子(zi)的(de)(de)(de)最外(wai)層的(de)(de)(de)電子(zi)繞著原(yuan)子(zi)核旋轉的(de)(de)(de)速度,總(zong)是極其精確地在幾十億(yi)分之一(yi)秒的(de)(de)(de)時間內轉完(wan)一(yi)圈,穩定性比地球繞軸自轉高得多。利(li)用銫(se)原(yuan)子(zi)的(de)(de)(de)這個特點,人們(men)制成了(le)一(yi)種新(xin)型的(de)(de)(de)鐘(zhong)——銫(se)原(yuan)子(zi)鐘(zhong),規定一(yi)秒就是銫(se)原(yuan)子(zi)“振(zhen)動”9192631770次(ci)(ci)(即相(xiang)當于銫(se)原(yuan)子(zi)的(de)(de)(de)兩個超精細電子(zi)遷躍9192631770次(ci)(ci))所需要的(de)(de)(de)時間。這就是“秒”的(de)(de)(de)最新(xin)定義。
利用(yong)(yong)銫原(yuan)子(zi)(zi)鐘(zhong),人們可(ke)以(yi)十分(fen)精(jing)(jing)確地(di)(di)測量出十億分(fen)之(zhi)一(yi)(yi)秒的(de)時(shi)間(jian),精(jing)(jing)確度(du)和穩定(ding)性遠遠地(di)(di)超(chao)過世界(jie)上(shang)(shang)以(yi)前(qian)有過的(de)任何(he)一(yi)(yi)種表,也(ye)(ye)超(chao)過了許多年來一(yi)(yi)直(zhi)以(yi)地(di)(di)球自轉作基(ji)準的(de)天文時(shi)間(jian)。有了像(xiang)銫原(yuan)子(zi)(zi)鐘(zhong)這(zhe)樣一(yi)(yi)類的(de)鐘(zhong)表,人類就有可(ke)能(neng)從事更為精(jing)(jing)細(xi)的(de)科學研(yan)究(jiu)和生產實踐,比如對原(yuan)子(zi)(zi)彈(dan)和氫彈(dan)的(de)爆炸(zha)、火箭和導(dao)彈(dan)的(de)發射以(yi)及宇宙航(hang)行(xing)等(deng)等(deng),實行(xing)高(gao)度(du)精(jing)(jing)確的(de)控制,當然(ran)也(ye)(ye)可(ke)以(yi)用(yong)(yong)于遠程飛(fei)行(xing)和航(hang)海。用(yong)(yong)銫作成的(de)原(yuan)子(zi)(zi)鐘(zhong),可(ke)以(yi)精(jing)(jing)確的(de)測出十億分(fen)之(zhi)一(yi)(yi)秒的(de)一(yi)(yi)剎那(nei),它(ta)連續走上(shang)(shang)三十萬年,誤差(cha)也(ye)(ye)不超(chao)過1s,精(jing)(jing)確度(du)相(xiang)當高(gao)。另外,銫在醫學上(shang)(shang)、導(dao)彈(dan)上(shang)(shang)、宇宙飛(fei)船上(shang)(shang)及各種高(gao)科技行(xing)業中都有廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)(yong)。
2023年2月,澳大(da)利亞科學家在最新(xin)一期《物理評(ping)論快報》雜志上(shang)撰(zhuan)文稱,他們借(jie)助由一個(ge)普(pu)通(tong)的銫原(yuan)子(zi)(zi)和名為繆(mou)(mou)子(zi)(zi)的基(ji)本粒子(zi)(zi)組成的一種不尋常的原(yuan)子(zi)(zi),通(tong)過理論研究,提(ti)(ti)高了對銫原(yuan)子(zi)(zi)核(he)的磁性結構、在銫原(yuan)子(zi)(zi)中的作用以及繆(mou)(mou)子(zi)(zi)效應的理解(jie)。最新(xin)方(fang)法(fa)有(you)望提(ti)(ti)供一種不同于大(da)型(xing)強子(zi)(zi)對撞機的方(fang)式發現(xian)新(xin)粒子(zi)(zi),或(huo)有(you)助揭示占據(ju)宇宙總(zong)質(zhi)量95%的暗物質(zhi)的秘密(mi)。
銫噴泉鐘(zhong),是世界上最精確的時鐘(zhong)之一(yi)。
銫最終被(bei)基爾霍夫(fu)教授和本生(sheng)(sheng)于1860年在德國的(de)(de)海德堡被(bei)發現(xian)。他(ta)(ta)(ta)們檢測(ce)了(le)(le)來自(zi)Durkheim的(de)(de)礦物質水,并且(qie)在光譜中觀察到了(le)(le)他(ta)(ta)(ta)們不能(neng)認出(chu)的(de)(de)線,這意味(wei)著一個新(xin)的(de)(de)元素的(de)(de)出(chu)現(xian)。他(ta)(ta)(ta)們從這個來源生(sheng)(sheng)產出(chu)了(le)(le)約7克氯化銫,但(dan)沒(mei)能(neng)生(sheng)(sheng)產出(chu)這種(zhong)新(xin)金屬自(zi)身的(de)(de)樣本。第一個成功(gong)制出(chu)金屬銫的(de)(de)這個榮譽歸屬于波恩(en)大學的(de)(de)考爾·希歐(ou)多爾·賽(sai)特伯格(Carl Theodor Setterberg)教授,他(ta)(ta)(ta)由電解熔融(rong)的(de)(de)氰化銫(CsCN)獲取了(le)(le)它。
命(ming)名(ming)是由其發現(xian)者(zhe)基(ji)爾霍夫教授和本(ben)生以拉丁文“coesius”(意為天藍色)命(ming)名(ming)了銫。
銫(se)在地(di)殼(ke)中含量為2×10-3%。銫(se)榴石是(shi)含銫(se)礦物,也是(shi)提取銫(se)的(de)主要(yao)原料。已發現34種銫(se)的(de)同位(wei)素,其中銫(se)–133是(shi)唯一存在于(yu)自(zi)然界的(de)穩定(ding)同位(wei)素,其余皆是(shi)鈾裂(lie)變(bian)產(chan)生的(de)放射性同位(wei)素。
Durkheim的礦物質水(shui)中(zhong)含有豐富(fu)的銫化合物,所以(yi)可以(yi)從Durkheim的礦物質水(shui)提取(qu)金屬銫。
銫元(yuan)素一般(ban)分布(bu)在含礦物質較多的水中。