銫,元素(su)符號Cs,原子序數為(wei)55,位于(yu)第六周期(qi),IA族,其單質(zhi)是(shi)一種(zhong)淡金黃色的(de)活潑(po)金屬,熔點低(di),在(zai)空(kong)氣(qi)中(zhong)(zhong)極易(yi)被(bei)氧化,能與水劇(ju)烈反應生成氫氣(qi)且爆(bao)炸。銫在(zai)自然界沒有單質(zhi)形(xing)態,僅以(yi)鹽的(de)形(xing)式(shi)極少的(de)分(fen)布于(yu)陸地和(he)海洋中(zhong)(zhong)。銫是(shi)制造真(zhen)空(kong)件器、光電管等的(de)重要材料。放射(she)性核(he)素(su)Cs-137是(shi)日本福島第一核(he)電站泄漏出的(de)放射(she)性污染中(zhong)(zhong)的(de)一種(zhong)。
銫是(shi)已知元(yuan)(yuan)素中(包括(kuo)放射(she)性元(yuan)(yuan)素)金(jin)屬性最強(qiang)(qiang)的(注意(yi)不是(shi)金(jin)屬活動性,活動性最強(qiang)(qiang)的是(shi)鋰)。
外觀 銀金色的金屬
硬(ying)度 非常柔軟(它的莫(mo)氏(shi)硬(ying)度是所有(you)元素(su)中最低(di)的)
元素表(biao)位(wei)置 位(wei)于第六(liu)周期的IA族(zu)
延(yan)展性(xing) 具有延(yan)展性(xing)
放射(she)性(xing)(xing) 沒有放射(she)性(xing)(xing)
密度(du) 1.87g/cm3
熔點 28.40℃,接近(jin)室溫
沸點 668-705℃
危險性 金屬(shu)(shu)銫屬(shu)(shu)于危險化(hua)學(xue)品,屬(shu)(shu)遇濕易燃和(he)自(zi)燃物品。使用時應小心
銫(se)的生物(wu)行為與(yu)鉀(jia)相似,食用了含銫(se)-137的生物(wu)可(ke)溶化(hua)合(he)物(wu)24小時后(hou),銫(se)–137可(ke)被人體充分吸(xi)收并(bing)結合(he)在細胞內,造成(cheng)內照射(she)。
銫-137可作為γ輻射(she)源(yuan),用于輻射(she)育種、輻照(zhao)儲存食品(pin)、醫療器械的(de)(de)殺(sha)菌、癌癥的(de)(de)治療以及(ji)工業設備的(de)(de)γ探(tan)傷(shang)等。由于銫源(yuan)的(de)(de)半(ban)衰(shuai)期較長(chang)及(ji)其易造成擴散的(de)(de)弱點,故銫-137源(yuan)已漸被(bei)鈷-60源(yuan)所取代。
2011年3月29日,在(zai)(zai)安(an)徽省(sheng)、廣東省(sheng)、廣西壯族自治(zhi)區(qu)和寧夏回(hui)族自治(zhi)區(qu)的(de)監測(ce)(ce)點氣溶(rong)膠取樣中還檢測(ce)(ce)到了(le)極微量(liang)的(de)人工放(fang)射性核素銫(se)-137和銫(se)-134,其濃度均(jun)在(zai)(zai)10-5貝克/立方米(mi)量(liang)級及(ji)以下。環境(jing)中銫(se)-137進入人體后易被吸收,均(jun)勻分布于全身;由于銫(se)-137能(neng)釋放(fang)γ射線,很容易在(zai)(zai)體外(wai)測(ce)(ce)出。進入體內(nei)的(de)放(fang)射性銫(se)主要(yao)滯留在(zai)(zai)全身軟組(zu)織(zhi)中,尤其是肌肉中,在(zai)(zai)骨(gu)和脂肪中濃度較低;較大量(liang)放(fang)射性銫(se)攝入體內(nei)后可(ke)引起急、慢性損傷。
核素 化學(xue)符號(hao) 原(yuan)子序數 主要放射性(xing)同位素 半衰期(qi) 來源 毒性(xing)
銫(se) Cs 55 137Cs 30.0年 人工 中毒
銫的(de)(de)化(hua)學性質極為活潑,銫在空氣中生(sheng)成一層灰藍色的(de)(de)氧化(hua)物,不到(dao)一分鐘就(jiu)可以自燃(ran)起來,發(fa)出深紫紅色的(de)(de)火焰(yan),生(sheng)成很復雜的(de)(de)銫的(de)(de)氧化(hua)物。
銫(se)(se)在(zai)堿金屬(shu)(shu)中(zhong)(zhong)是最活潑(po)的(de)(de)(de),能(neng)和氧(yang)(yang)發生(sheng)(sheng)劇烈(lie)(lie)反(fan)應,生(sheng)(sheng)成(cheng)多種銫(se)(se)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物。在(zai)潮濕空(kong)氣中(zhong)(zhong),氧(yang)(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)熱量足以使銫(se)(se)熔(rong)化(hua)(hua)并(bing)燃燒。銫(se)(se)不與(yu)(yu)氮反(fan)應,但在(zai)高溫(wen)下能(neng)與(yu)(yu)氫(qing)化(hua)(hua)合(he),生(sheng)(sheng)成(cheng)相當穩定的(de)(de)(de)氫(qing)化(hua)(hua)物。銫(se)(se)能(neng)與(yu)(yu)水發生(sheng)(sheng)劇烈(lie)(lie)的(de)(de)(de)反(fan)應,如果(guo)把銫(se)(se)放進盛有水的(de)(de)(de)水槽中(zhong)(zhong),馬上就會(hui)發生(sheng)(sheng)爆炸。甚至和溫(wen)度低到-116℃的(de)(de)(de)冰均可發生(sheng)(sheng)猛烈(lie)(lie)反(fan)應產生(sheng)(sheng)氫(qing)氣、氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)銫(se)(se),生(sheng)(sheng)成(cheng)的(de)(de)(de)氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)銫(se)(se)是無放射性的(de)(de)(de)氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物中(zhong)(zhong)堿性最強的(de)(de)(de)。與(yu)(yu)鹵(lu)素也可生(sheng)(sheng)成(cheng)穩定的(de)(de)(de)鹵(lu)化(hua)(hua)物,這是由于它的(de)(de)(de)離子半徑大所帶來的(de)(de)(de)特點。銫(se)(se)和有機物也會(hui)發生(sheng)(sheng)同其(qi)他堿金屬(shu)(shu)相類似的(de)(de)(de)反(fan)應,但它比較(jiao)活潑(po)。
銫鹽跟鉀鹽、鈉鹽一樣(yang)溶(rong)于所(suo)有鹽溶(rong)液中(zhong)。但是(shi)不溶(rong)于高氯酸鹽。
碘(dian)化(hua)銫(se)與三碘(dian)化(hua)鉍反應(ying)能生成難溶的亮紅色(se)復鹽(yan),此(ci)反應(ying)用來(lai)定(ding)(ding)性和定(ding)(ding)量測定(ding)(ding)銫(se);銫(se)的火焰呈比(bi)鉀(jia)深(shen)的紫(zi)紅色(se),可用來(lai)檢驗銫(se)。
化合(he)物(wu):銫(se)(se)(se)在空氣中氧(yang)(yang)化不僅(jin)僅(jin)得到氧(yang)(yang)化銫(se)(se)(se)、過氧(yang)(yang)化銫(se)(se)(se),還有(you)超氧(yang)(yang)化銫(se)(se)(se)、臭氧(yang)(yang)化銫(se)(se)(se)等(deng)復(fu)雜的非(fei)整比化合(he)物(wu)產生。
銫(se)鹽(yan)通(tong)常是(shi)無色(se)的(de),除非陰離子有顏色(se)(如高錳酸(suan)(suan)銫(se)是(shi)紫(zi)色(se)的(de))。許(xu)多(duo)簡單的(de)鹽(yan)具(ju)有潮解(jie)(jie)性,但比更輕的(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(yang)化物、硝酸(suan)(suan)鹽(yan)和硫酸(suan)(suan)鹽(yan)可溶(rong)(rong)(rong)于水。復(fu)鹽(yan)通(tong)常溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)較(jiao)小(xiao)(xiao)(xiao),硫酸(suan)(suan)鋁銫(se)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)較(jiao)小(xiao)(xiao)(xiao)的(de)性質常用來從礦(kuang)石中提(ti)純(chun)銫(se)。與銻(ti)(例如CsSbCl4)、鉍(bi)、鎘、銅、鐵和鉛形成的(de)復(fu)鹽(yan)通(tong)常溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)很小(xiao)(xiao)(xiao)。
氫(qing)氧(yang)化銫(se)(CsOH)是一(yi)種(zhong)具有強(qiang)(qiang)烈(lie)吸水性(xing)的強(qiang)(qiang)堿(jian)。它能迅速(su)腐蝕半導體材料(例(li)如(ru)硅(gui))的表面。化學家曾認(ren)為CsOH是“最(zui)強(qiang)(qiang)的堿(jian)”,但是許多化合(he)物的堿(jian)性(xing)(質子堿(jian)性(xing))遠比CsOH強(qiang)(qiang),例(li)如(ru)正(zheng)丁基鋰,氫(qing)化銫(se)和氨基鈉(na)。
銫可以(yi)用(yong)(yong)電解(jie)法和熱還(huan)原法制備。但是由于對電極有(you)強腐蝕性,工業上一般不用(yong)(yong)電解(jie)法。所以(yi)工業上是由氯化(hua)銫高溫用(yong)(yong)金(jin)屬(shu)鈣還(huan)原制取金(jin)屬(shu)銫。
長壽命的(de)(de)銫–137是鈾-235的(de)(de)裂(lie)變產物。半衰期30.17年(nian),可輻射(she)β射(she)線和(he)γ射(she)線,用作β和(he)γ輻射(she)源,用于(yu)工農業(ye)和(he)醫(yi)療。隨著核燃料放射(she)性廢物儲放的(de)(de)時間,其輻射(she)的(de)(de)γ射(she)線比例增加,是儲存的(de)(de)主要對象。
為了探(tan)索宇宙(zhou),必須有(you)(you)一種嶄新的、飛(fei)行速(su)度極快的交通工具。一般(ban)的火箭、飛(fei)船都達不到這樣的速(su)度,最多只(zhi)能(neng)沖(chong)出地月系;只(zhi)有(you)(you)每小時(shi)能(neng)飛(fei)行十幾萬(wan)公里的“離子火箭”才能(neng)滿足要求。
銫(se)原子(zi)(zi)的(de)最外層電子(zi)(zi)極(ji)不穩定,很容易被激發放射(she)出來(lai),變成為帶正(zheng)(zheng)電的(de)銫(se)離子(zi)(zi),所(suo)以(yi)(yi)是(shi)宇宙航行離子(zi)(zi)火(huo)箭(jian)發動(dong)(dong)機(ji)理想的(de)“燃(ran)料”。銫(se)離子(zi)(zi)火(huo)箭(jian)的(de)工作(zuo)原理:發動(dong)(dong)機(ji)開動(dong)(dong)后,產生大(da)量的(de)銫(se)蒸氣,銫(se)蒸氣經過(guo)離化器的(de)“加(jia)工”,變成了帶正(zheng)(zheng)電的(de)銫(se)離子(zi)(zi),接著(zhu)在(zai)磁場的(de)作(zuo)用(yong)下加(jia)速到每(mei)秒一百五十(shi)公里(li),從(cong)噴(pen)(pen)管噴(pen)(pen)射(she)出去(qu),同時給離子(zi)(zi)火(huo)箭(jian)以(yi)(yi)強(qiang)大(da)的(de)推動(dong)(dong)力,把(ba)火(huo)箭(jian)高度推向前(qian)進。
計算(suan)表(biao)明,用(yong)(yong)這種銫(se)離子作(zuo)宇宙(zhou)火箭的(de)推進劑(ji),單(dan)位重量產(chan)生的(de)推力(li)要比使用(yong)(yong)的(de)液體或固體燃(ran)料高出(chu)上(shang)百倍。這種銫(se)離子火箭可以在(zai)宇宙(zhou)太(tai)空遨(ao)游一二年(nian)甚至(zhi)更久(jiu)。
銫(se)原(yuan)子(zi)(zi)的(de)(de)最外層的(de)(de)電子(zi)(zi)繞著原(yuan)子(zi)(zi)核旋轉的(de)(de)速度,總是極其精確地在幾十(shi)億分之一(yi)秒的(de)(de)時間(jian)內(nei)轉完(wan)一(yi)圈,穩(wen)定(ding)性比地球繞軸自轉高得多(duo)。利用銫(se)原(yuan)子(zi)(zi)的(de)(de)這個特點,人們制成了一(yi)種(zhong)新型的(de)(de)鐘——銫(se)原(yuan)子(zi)(zi)鐘,規(gui)定(ding)一(yi)秒就(jiu)是銫(se)原(yuan)子(zi)(zi)“振動(dong)”9192631770次(即(ji)相當于(yu)銫(se)原(yuan)子(zi)(zi)的(de)(de)兩個超精細電子(zi)(zi)遷躍9192631770次)所需要的(de)(de)時間(jian)。這就(jiu)是“秒”的(de)(de)最新定(ding)義。
利用(yong)銫(se)原(yuan)子(zi)鐘,人(ren)們(men)可以(yi)(yi)十(shi)分精(jing)確(que)地測量出(chu)十(shi)億(yi)分之(zhi)一(yi)(yi)秒(miao)的(de)時(shi)間(jian),精(jing)確(que)度(du)和(he)(he)(he)穩(wen)定性遠遠地超過(guo)(guo)世界上以(yi)(yi)前有(you)(you)過(guo)(guo)的(de)任何一(yi)(yi)種表,也(ye)超過(guo)(guo)了許(xu)多(duo)年(nian)來一(yi)(yi)直以(yi)(yi)地球自轉作基(ji)準(zhun)的(de)天文(wen)時(shi)間(jian)。有(you)(you)了像銫(se)原(yuan)子(zi)鐘這(zhe)樣一(yi)(yi)類的(de)鐘表,人(ren)類就有(you)(you)可能從(cong)事更為精(jing)細的(de)科學研究和(he)(he)(he)生(sheng)產實踐(jian),比如對(dui)原(yuan)子(zi)彈(dan)和(he)(he)(he)氫(qing)彈(dan)的(de)爆炸、火(huo)箭和(he)(he)(he)導彈(dan)的(de)發(fa)射以(yi)(yi)及宇(yu)宙航行(xing)(xing)等等,實行(xing)(xing)高度(du)精(jing)確(que)的(de)控制(zhi),當然也(ye)可以(yi)(yi)用(yong)于(yu)遠程飛(fei)行(xing)(xing)和(he)(he)(he)航海(hai)。用(yong)銫(se)作成的(de)原(yuan)子(zi)鐘,可以(yi)(yi)精(jing)確(que)的(de)測出(chu)十(shi)億(yi)分之(zhi)一(yi)(yi)秒(miao)的(de)一(yi)(yi)剎(cha)那,它連續走上三十(shi)萬年(nian),誤差也(ye)不(bu)超過(guo)(guo)1s,精(jing)確(que)度(du)相當高。另外,銫(se)在(zai)醫(yi)學上、導彈(dan)上、宇(yu)宙飛(fei)船上及各種高科技行(xing)(xing)業(ye)中都有(you)(you)廣泛應用(yong)。
2023年(nian)2月,澳大(da)利(li)亞科學家(jia)在最(zui)新(xin)一期《物理評論(lun)快(kuai)報》雜志上撰文稱,他們借助(zhu)(zhu)由一個(ge)普通(tong)的(de)(de)(de)(de)銫(se)原(yuan)子(zi)(zi)和名為繆(mou)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)基(ji)本粒(li)子(zi)(zi)組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)一種(zhong)不尋常的(de)(de)(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi),通(tong)過理論(lun)研究,提高了(le)對銫(se)原(yuan)子(zi)(zi)核的(de)(de)(de)(de)磁性(xing)結構、在銫(se)原(yuan)子(zi)(zi)中的(de)(de)(de)(de)作用(yong)以(yi)及(ji)繆(mou)子(zi)(zi)效應的(de)(de)(de)(de)理解。最(zui)新(xin)方法有望(wang)提供一種(zhong)不同于大(da)型強子(zi)(zi)對撞(zhuang)機的(de)(de)(de)(de)方式(shi)發(fa)現(xian)新(xin)粒(li)子(zi)(zi),或(huo)有助(zhu)(zhu)揭示占(zhan)據宇(yu)宙總質量(liang)95%的(de)(de)(de)(de)暗物質的(de)(de)(de)(de)秘密。
銫噴泉鐘(zhong),是世界上最精確(que)的(de)時(shi)鐘(zhong)之一。
銫(se)(se)(se)最(zui)終(zhong)被基爾(er)霍夫(fu)教授(shou)和(he)本生(sheng)于1860年在德國(guo)的(de)(de)(de)海德堡被發現。他(ta)們檢(jian)測了來(lai)自(zi)Durkheim的(de)(de)(de)礦物質水,并(bing)且在光譜中觀察到(dao)了他(ta)們不能認(ren)出(chu)的(de)(de)(de)線(xian),這(zhe)意味著一個新的(de)(de)(de)元素(su)的(de)(de)(de)出(chu)現。他(ta)們從這(zhe)個來(lai)源生(sheng)產出(chu)了約7克(ke)氯化銫(se)(se)(se),但沒能生(sheng)產出(chu)這(zhe)種(zhong)新金屬(shu)自(zi)身(shen)的(de)(de)(de)樣本。第一個成功(gong)制出(chu)金屬(shu)銫(se)(se)(se)的(de)(de)(de)這(zhe)個榮譽歸屬(shu)于波恩(en)大學的(de)(de)(de)考爾(er)·希歐多爾(er)·賽特伯格(Carl Theodor Setterberg)教授(shou),他(ta)由電解(jie)熔融(rong)的(de)(de)(de)氰(qing)化銫(se)(se)(se)(CsCN)獲取了它(ta)。
命名是由其發現者基爾霍夫教授和本(ben)生以拉丁(ding)文“coesius”(意為(wei)天藍色)命名了銫。
銫在地殼(ke)中含量(liang)為2×10-3%。銫榴石是(shi)(shi)含銫礦物,也是(shi)(shi)提取銫的(de)主要原料。已發現34種銫的(de)同位(wei)素,其(qi)中銫–133是(shi)(shi)唯一(yi)存(cun)在于自然界的(de)穩定同位(wei)素,其(qi)余(yu)皆是(shi)(shi)鈾裂變產(chan)生的(de)放(fang)射(she)性同位(wei)素。
Durkheim的礦物(wu)質水(shui)中含有豐富的銫(se)化合物(wu),所以(yi)可以(yi)從(cong)Durkheim的礦物(wu)質水(shui)提取金屬銫(se)。
銫(se)元素一般(ban)分(fen)布在含礦物(wu)質(zhi)較(jiao)多(duo)的水中(zhong)。