銫(se)(se),元(yuan)素符號(hao)Cs,原子序數為55,位于(yu)(yu)第六周期(qi),IA族(zu),其單(dan)質(zhi)是一(yi)種淡金(jin)黃色的(de)(de)活(huo)潑金(jin)屬,熔點低(di),在空氣中(zhong)極(ji)易被氧化,能與水劇烈反應生成氫氣且爆炸。銫(se)(se)在自然(ran)界(jie)沒有單(dan)質(zhi)形(xing)(xing)態,僅以鹽的(de)(de)形(xing)(xing)式極(ji)少(shao)的(de)(de)分布于(yu)(yu)陸地和海洋中(zhong)。銫(se)(se)是制造真空件(jian)器、光(guang)電管等的(de)(de)重要材料。放(fang)射(she)性核素Cs-137是日本福(fu)島第一(yi)核電站泄(xie)漏出的(de)(de)放(fang)射(she)性污染(ran)中(zhong)的(de)(de)一(yi)種。
銫是已知元素(su)中(包括放射(she)性元素(su))金屬性最(zui)(zui)強的(de)(注意不是金屬活動(dong)性,活動(dong)性最(zui)(zui)強的(de)是鋰)。
外觀 銀(yin)金(jin)(jin)色的金(jin)(jin)屬
硬度 非常柔軟(它的(de)莫氏硬度是(shi)所有元素中(zhong)最低的(de))
元素表位置(zhi) 位于第六周期的(de)IA族(zu)
延(yan)展(zhan)性(xing) 具(ju)有延(yan)展(zhan)性(xing)
放射(she)性 沒有放射(she)性
密度 1.87g/cm3
熔點 28.40℃,接(jie)近室溫(wen)
沸(fei)點 668-705℃
危險(xian)性 金屬(shu)銫屬(shu)于(yu)危險(xian)化學(xue)品,屬(shu)遇濕易燃和(he)自燃物品。使用(yong)時應小心(xin)
銫的生(sheng)物行(xing)為與(yu)鉀相似,食(shi)用了含銫-137的生(sheng)物可溶化合(he)物24小時后,銫–137可被人體充分吸收并結合(he)在細胞內(nei),造(zao)成內(nei)照射。
銫-137可作為γ輻(fu)射(she)源(yuan)(yuan),用于(yu)輻(fu)射(she)育種、輻(fu)照(zhao)儲存(cun)食品、醫療器(qi)械的(de)(de)殺菌(jun)、癌癥的(de)(de)治療以及工業設(she)備(bei)的(de)(de)γ探傷等(deng)。由于(yu)銫源(yuan)(yuan)的(de)(de)半衰期(qi)較長(chang)及其易造(zao)成擴散的(de)(de)弱點(dian),故銫-137源(yuan)(yuan)已漸被鈷-60源(yuan)(yuan)所(suo)取代。
2011年3月29日(ri),在(zai)(zai)安徽(hui)省、廣東省、廣西壯族(zu)自(zi)治區和寧夏回(hui)族(zu)自(zi)治區的監(jian)測(ce)點(dian)氣溶膠(jiao)取樣(yang)中(zhong)(zhong)還(huan)檢測(ce)到(dao)了極微量(liang)的人(ren)工(gong)放(fang)射性(xing)核(he)素銫(se)-137和銫(se)-134,其濃度(du)均在(zai)(zai)10-5貝克(ke)/立方米量(liang)級(ji)及(ji)以下。環(huan)境中(zhong)(zhong)銫(se)-137進入人(ren)體后易被吸收,均勻(yun)分布于全身(shen);由于銫(se)-137能釋放(fang)γ射線(xian),很容易在(zai)(zai)體外(wai)測(ce)出(chu)。進入體內的放(fang)射性(xing)銫(se)主要滯留在(zai)(zai)全身(shen)軟組織中(zhong)(zhong),尤其是肌肉中(zhong)(zhong),在(zai)(zai)骨(gu)和脂肪中(zhong)(zhong)濃度(du)較(jiao)低(di);較(jiao)大(da)量(liang)放(fang)射性(xing)銫(se)攝入體內后可引起急、慢性(xing)損傷。
核素 化學(xue)符號(hao) 原子序數 主要放射(she)性同位素 半衰期 來源(yuan) 毒性
銫(se) Cs 55 137Cs 30.0年 人(ren)工(gong) 中毒
銫(se)的(de)(de)化(hua)學性質極為(wei)活潑,銫(se)在空氣中生(sheng)成一層灰藍色的(de)(de)氧化(hua)物(wu),不到一分鐘就可以自燃(ran)起來,發出深紫紅(hong)色的(de)(de)火焰,生(sheng)成很復雜的(de)(de)銫(se)的(de)(de)氧化(hua)物(wu)。
銫(se)(se)在(zai)堿金屬中(zhong)是最活潑的(de)(de),能和氧(yang)(yang)發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)劇(ju)烈(lie)反應(ying),生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)成多種銫(se)(se)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)。在(zai)潮濕空氣(qi)中(zhong),氧(yang)(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)熱量足以使銫(se)(se)熔化(hua)(hua)并燃燒。銫(se)(se)不與(yu)氮反應(ying),但在(zai)高(gao)溫(wen)(wen)下能與(yu)氫化(hua)(hua)合,生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)成相(xiang)當穩定的(de)(de)氫化(hua)(hua)物(wu)(wu)。銫(se)(se)能與(yu)水發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)劇(ju)烈(lie)的(de)(de)反應(ying),如果把銫(se)(se)放進盛有(you)(you)水的(de)(de)水槽中(zhong),馬(ma)上就會發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)爆炸。甚至和溫(wen)(wen)度低到-116℃的(de)(de)冰均(jun)可發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)猛烈(lie)反應(ying)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)氫氣(qi)、氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)銫(se)(se),生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)成的(de)(de)氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)銫(se)(se)是無放射性的(de)(de)氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)中(zhong)堿性最強(qiang)的(de)(de)。與(yu)鹵(lu)素也可生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)成穩定的(de)(de)鹵(lu)化(hua)(hua)物(wu)(wu),這是由于(yu)它(ta)的(de)(de)離(li)子半(ban)徑大所(suo)帶來的(de)(de)特點。銫(se)(se)和有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)也會發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)同其他(ta)堿金屬相(xiang)類似的(de)(de)反應(ying),但它(ta)比較活潑。
銫(se)鹽(yan)(yan)(yan)跟鉀(jia)鹽(yan)(yan)(yan)、鈉鹽(yan)(yan)(yan)一樣溶(rong)(rong)于(yu)所(suo)有鹽(yan)(yan)(yan)溶(rong)(rong)液中。但是不溶(rong)(rong)于(yu)高(gao)氯(lv)酸鹽(yan)(yan)(yan)。
碘化(hua)銫(se)與三(san)碘化(hua)鉍反應能(neng)生成難溶的亮紅色復鹽,此反應用來(lai)定性和定量測定銫(se);銫(se)的火(huo)焰呈比(bi)鉀深的紫(zi)紅色,可用來(lai)檢驗銫(se)。
化合物:銫在空氣(qi)中氧(yang)化不(bu)僅僅得到(dao)氧(yang)化銫、過氧(yang)化銫,還有超氧(yang)化銫、臭氧(yang)化銫等復雜的非整比(bi)化合物產生。
銫(se)鹽(yan)通(tong)常是無色的(de),除非陰(yin)離(li)子(zi)有顏(yan)色(如高錳酸(suan)(suan)銫(se)是紫(zi)色的(de))。許多簡單的(de)鹽(yan)具有潮解性(xing)(xing),但比(bi)更輕(qing)的(de)其他堿金屬(shu)弱。銫(se)的(de)乙酸(suan)(suan)鹽(yan)、碳酸(suan)(suan)鹽(yan)、鹵化物、氧化物、硝酸(suan)(suan)鹽(yan)和(he)硫酸(suan)(suan)鹽(yan)可溶(rong)(rong)(rong)于水。復鹽(yan)通(tong)常溶(rong)(rong)(rong)解度(du)較小,硫酸(suan)(suan)鋁銫(se)溶(rong)(rong)(rong)解度(du)較小的(de)性(xing)(xing)質常用來(lai)從礦石中提純銫(se)。與銻(ti)(例如CsSbCl4)、鉍(bi)、鎘、銅、鐵和(he)鉛形成的(de)復鹽(yan)通(tong)常溶(rong)(rong)(rong)解度(du)很小。
氫氧化(hua)銫(se)(CsOH)是(shi)一種具有強(qiang)烈(lie)吸水性(xing)的(de)強(qiang)堿(jian)。它能迅(xun)速腐蝕半導體(ti)材料(例(li)如硅)的(de)表面。化(hua)學家(jia)曾認為CsOH是(shi)“最強(qiang)的(de)堿(jian)”,但(dan)是(shi)許多化(hua)合物的(de)堿(jian)性(xing)(質子堿(jian)性(xing))遠(yuan)比CsOH強(qiang),例(li)如正丁基鋰,氫化(hua)銫(se)和氨基鈉。
銫可以(yi)用(yong)電(dian)解(jie)(jie)法(fa)和熱還原法(fa)制(zhi)備。但(dan)是由于(yu)對電(dian)極(ji)有強腐(fu)蝕性,工業(ye)(ye)上一般不用(yong)電(dian)解(jie)(jie)法(fa)。所以(yi)工業(ye)(ye)上是由氯化銫高溫用(yong)金屬(shu)鈣還原制(zhi)取(qu)金屬(shu)銫。
長壽命的(de)銫–137是(shi)鈾-235的(de)裂變產物。半衰期30.17年,可(ke)輻射β射線(xian)和γ射線(xian),用作β和γ輻射源,用于工(gong)農業(ye)和醫療。隨著核燃料放射性廢物儲放的(de)時間(jian),其(qi)輻射的(de)γ射線(xian)比例(li)增加,是(shi)儲存(cun)的(de)主(zhu)要對象。
為了探索宇宙,必須有一(yi)種嶄新的、飛(fei)(fei)行速(su)(su)度極快的交通工(gong)具(ju)。一(yi)般的火(huo)箭、飛(fei)(fei)船(chuan)都達不到這樣的速(su)(su)度,最多只能(neng)(neng)(neng)沖出地(di)月系;只有每小時能(neng)(neng)(neng)飛(fei)(fei)行十幾萬公(gong)里的“離子火(huo)箭”才能(neng)(neng)(neng)滿足要求。
銫原子(zi)的(de)最(zui)外層電子(zi)極不穩定,很容易被(bei)激發放射出來,變成(cheng)為帶正(zheng)電的(de)銫離(li)子(zi),所(suo)以(yi)是宇宙航(hang)行(xing)離(li)子(zi)火(huo)箭(jian)發動(dong)機理(li)想的(de)“燃(ran)料(liao)”。銫離(li)子(zi)火(huo)箭(jian)的(de)工(gong)作原理(li):發動(dong)機開動(dong)后,產生大量的(de)銫蒸氣(qi),銫蒸氣(qi)經過離(li)化器的(de)“加工(gong)”,變成(cheng)了帶正(zheng)電的(de)銫離(li)子(zi),接著在磁場的(de)作用(yong)下加速到每秒一(yi)百五十公里,從噴管噴射出去(qu),同時給離(li)子(zi)火(huo)箭(jian)以(yi)強大的(de)推動(dong)力,把火(huo)箭(jian)高度推向前進。
計(ji)算表明,用(yong)這種銫(se)離(li)子(zi)作宇(yu)(yu)宙火(huo)箭的推進劑,單位重量產生的推力要比使用(yong)的液(ye)體或固體燃(ran)料高(gao)出上百倍(bei)。這種銫(se)離(li)子(zi)火(huo)箭可以(yi)在宇(yu)(yu)宙太(tai)空(kong)遨游一二年甚(shen)至更久。
銫原(yuan)子(zi)(zi)的(de)最(zui)外(wai)層的(de)電(dian)子(zi)(zi)繞(rao)(rao)著原(yuan)子(zi)(zi)核旋轉的(de)速度,總(zong)是(shi)極其精確地在幾十億分之一秒的(de)時(shi)間內轉完一圈,穩定(ding)性比地球繞(rao)(rao)軸自轉高得多。利用銫原(yuan)子(zi)(zi)的(de)這個(ge)特點,人們制成了一種(zhong)新型的(de)鐘——銫原(yuan)子(zi)(zi)鐘,規(gui)定(ding)一秒就是(shi)銫原(yuan)子(zi)(zi)“振動”9192631770次(即相當于(yu)銫原(yuan)子(zi)(zi)的(de)兩個(ge)超精細電(dian)子(zi)(zi)遷躍9192631770次)所需(xu)要(yao)的(de)時(shi)間。這就是(shi)“秒”的(de)最(zui)新定(ding)義。
利用銫原(yuan)子(zi)鐘,人(ren)們可(ke)以十(shi)分精(jing)(jing)確地測量出十(shi)億分之一秒(miao)的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間,精(jing)(jing)確度(du)和(he)(he)穩定性(xing)遠(yuan)遠(yuan)地超過(guo)(guo)(guo)世界上(shang)(shang)(shang)以前有(you)過(guo)(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)任何一種表,也(ye)超過(guo)(guo)(guo)了許(xu)多年(nian)來一直以地球(qiu)自轉(zhuan)作基(ji)準的(de)(de)(de)(de)(de)天文(wen)時(shi)間。有(you)了像銫原(yuan)子(zi)鐘這樣一類的(de)(de)(de)(de)(de)鐘表,人(ren)類就有(you)可(ke)能(neng)從事更(geng)為精(jing)(jing)細的(de)(de)(de)(de)(de)科學(xue)研(yan)究(jiu)和(he)(he)生產實踐,比如對(dui)原(yuan)子(zi)彈(dan)和(he)(he)氫彈(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)爆炸、火(huo)箭和(he)(he)導彈(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)發射以及(ji)宇宙航行(xing)等等,實行(xing)高(gao)度(du)精(jing)(jing)確的(de)(de)(de)(de)(de)控制,當(dang)然也(ye)可(ke)以用于(yu)遠(yuan)程飛行(xing)和(he)(he)航海。用銫作成的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)子(zi)鐘,可(ke)以精(jing)(jing)確的(de)(de)(de)(de)(de)測出十(shi)億分之一秒(miao)的(de)(de)(de)(de)(de)一剎那,它(ta)連續走上(shang)(shang)(shang)三十(shi)萬年(nian),誤差(cha)也(ye)不超過(guo)(guo)(guo)1s,精(jing)(jing)確度(du)相當(dang)高(gao)。另外,銫在(zai)醫學(xue)上(shang)(shang)(shang)、導彈(dan)上(shang)(shang)(shang)、宇宙飛船上(shang)(shang)(shang)及(ji)各種高(gao)科技行(xing)業中都有(you)廣泛應用。
2023年(nian)2月,澳大(da)利亞科學家在(zai)最新一(yi)(yi)期(qi)《物理(li)(li)評(ping)論(lun)快報》雜(za)志上(shang)撰文(wen)稱,他(ta)們借助由一(yi)(yi)個普通(tong)的(de)銫原子(zi)(zi)和名為繆子(zi)(zi)的(de)基本粒(li)(li)子(zi)(zi)組成(cheng)的(de)一(yi)(yi)種不尋常的(de)原子(zi)(zi),通(tong)過理(li)(li)論(lun)研究,提(ti)高了(le)對銫原子(zi)(zi)核的(de)磁性(xing)結構、在(zai)銫原子(zi)(zi)中的(de)作用(yong)以(yi)及繆子(zi)(zi)效(xiao)應的(de)理(li)(li)解。最新方法有望(wang)提(ti)供(gong)一(yi)(yi)種不同于大(da)型強子(zi)(zi)對撞機的(de)方式發(fa)現(xian)新粒(li)(li)子(zi)(zi),或有助揭示(shi)占(zhan)據宇宙(zhou)總質(zhi)量(liang)95%的(de)暗物質(zhi)的(de)秘密。
銫噴(pen)泉鐘(zhong),是世(shi)界上最精(jing)確的時鐘(zhong)之一。
銫(se)最(zui)終被基爾(er)霍夫(fu)教授和(he)本(ben)生(sheng)于1860年在德國(guo)的(de)(de)(de)海德堡被發現。他們檢測了(le)(le)來(lai)(lai)自Durkheim的(de)(de)(de)礦物質(zhi)水,并且在光(guang)譜(pu)中觀察(cha)到了(le)(le)他們不能(neng)認出(chu)(chu)的(de)(de)(de)線,這(zhe)意味著一個新的(de)(de)(de)元(yuan)素的(de)(de)(de)出(chu)(chu)現。他們從這(zhe)個來(lai)(lai)源生(sheng)產出(chu)(chu)了(le)(le)約7克(ke)氯化(hua)銫(se),但(dan)沒能(neng)生(sheng)產出(chu)(chu)這(zhe)種新金屬自身的(de)(de)(de)樣(yang)本(ben)。第一個成(cheng)功(gong)制出(chu)(chu)金屬銫(se)的(de)(de)(de)這(zhe)個榮譽(yu)歸屬于波(bo)恩大學的(de)(de)(de)考爾(er)·希歐多爾(er)·賽特伯格(Carl Theodor Setterberg)教授,他由電解熔融(rong)的(de)(de)(de)氰化(hua)銫(se)(CsCN)獲取了(le)(le)它。
命名是由其發現者基(ji)爾霍夫教授和本生以拉丁(ding)文“coesius”(意為天(tian)藍色)命名了(le)銫。
銫(se)在地殼中含量為2×10-3%。銫(se)榴石是(shi)含銫(se)礦(kuang)物(wu),也是(shi)提取銫(se)的主(zhu)要(yao)原(yuan)料。已(yi)發現34種銫(se)的同(tong)位(wei)素,其中銫(se)–133是(shi)唯一(yi)存在于自(zi)然界的穩(wen)定同(tong)位(wei)素,其余皆(jie)是(shi)鈾裂變產生的放射性同(tong)位(wei)素。
Durkheim的(de)(de)礦(kuang)(kuang)物(wu)質(zhi)水中含有豐富的(de)(de)銫化合物(wu),所以可(ke)以從Durkheim的(de)(de)礦(kuang)(kuang)物(wu)質(zhi)水提(ti)取金屬銫。
銫元素一般分布在含礦物質較多的(de)水(shui)中。