銫,元素符號Cs,原子序數為55,位(wei)于第六(liu)周(zhou)期,IA族,其單質是(shi)一種(zhong)(zhong)淡金(jin)(jin)黃色的(de)(de)活潑金(jin)(jin)屬,熔點低,在(zai)空氣中(zhong)極(ji)易被氧化,能與水(shui)劇烈反應生成氫(qing)氣且爆(bao)炸。銫在(zai)自然界(jie)沒有(you)單質形(xing)(xing)態(tai),僅以鹽的(de)(de)形(xing)(xing)式極(ji)少的(de)(de)分布(bu)于陸地(di)和(he)海洋中(zhong)。銫是(shi)制造真空件器(qi)、光電管等的(de)(de)重要(yao)材料。放射(she)性核素Cs-137是(shi)日本福島(dao)第一核電站泄漏出的(de)(de)放射(she)性污染中(zhong)的(de)(de)一種(zhong)(zhong)。
銫是已知元(yuan)素中(包括放射性(xing)元(yuan)素)金(jin)屬性(xing)最強(qiang)的(注意不是金(jin)屬活動性(xing),活動性(xing)最強(qiang)的是鋰)。
外觀(guan) 銀金(jin)色的金(jin)屬
硬度 非常柔(rou)軟(它的莫氏(shi)硬度是所有元素中最低的)
元素表位(wei)置(zhi) 位(wei)于第六周期的IA族
延展性 具有延展性
放(fang)射性(xing) 沒有放(fang)射性(xing)
密度 1.87g/cm3
熔點 28.40℃,接近室溫
沸點 668-705℃
危險性 金屬(shu)銫屬(shu)于危險化學品,屬(shu)遇濕易燃和(he)自燃物品。使用時應小心
銫(se)(se)的生物(wu)(wu)行為與(yu)鉀(jia)相似,食用了含銫(se)(se)-137的生物(wu)(wu)可(ke)(ke)溶化合物(wu)(wu)24小時后,銫(se)(se)–137可(ke)(ke)被人體(ti)充分吸收并結合在細(xi)胞內,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)照儲存食品、醫療器械的殺(sha)菌(jun)、癌(ai)癥的治療以及工業設備的γ探(tan)傷(shang)等。由于銫源(yuan)的半衰期較(jiao)長及其易造成擴(kuo)散(san)的弱點,故銫-137源(yuan)已漸被鈷(gu)-60源(yuan)所取代。
2011年3月29日,在(zai)(zai)安徽(hui)省(sheng)、廣東(dong)省(sheng)、廣西(xi)壯族自治(zhi)(zhi)區(qu)(qu)和(he)(he)(he)寧夏(xia)回族自治(zhi)(zhi)區(qu)(qu)的監測點(dian)氣溶膠取樣中(zhong)(zhong)還檢(jian)測到了(le)極(ji)微量(liang)的人工放(fang)射(she)性核素銫(se)-137和(he)(he)(he)銫(se)-134,其濃(nong)度均在(zai)(zai)10-5貝(bei)克/立方米量(liang)級及以下。環境(jing)中(zhong)(zhong)銫(se)-137進入(ru)人體后易被吸收,均勻分(fen)布于全身;由(you)于銫(se)-137能釋放(fang)γ射(she)線,很容易在(zai)(zai)體外測出。進入(ru)體內(nei)的放(fang)射(she)性銫(se)主要滯留在(zai)(zai)全身軟組織中(zhong)(zhong),尤其是肌肉中(zhong)(zhong),在(zai)(zai)骨和(he)(he)(he)脂肪中(zhong)(zhong)濃(nong)度較(jiao)低;較(jiao)大量(liang)放(fang)射(she)性銫(se)攝入(ru)體內(nei)后可引起急、慢性損傷。
核素(su) 化學(xue)符號 原子序(xu)數 主要放射性同位素(su) 半(ban)衰期 來源(yuan) 毒性
銫 Cs 55 137Cs 30.0年(nian) 人(ren)工 中毒
銫(se)的(de)化學性(xing)質(zhi)極為(wei)活潑,銫(se)在空氣(qi)中生成一層(ceng)灰藍色(se)的(de)氧(yang)化物,不到一分鐘就可以自(zi)燃起來,發出深紫紅色(se)的(de)火焰,生成很復雜的(de)銫(se)的(de)氧(yang)化物。
銫(se)(se)在(zai)堿金(jin)屬中是(shi)(shi)最活潑的(de),能(neng)(neng)和(he)氧(yang)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)劇(ju)烈反(fan)(fan)(fan)應(ying),生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)成多種(zhong)銫(se)(se)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)。在(zai)潮濕空氣中,氧(yang)化(hua)(hua)的(de)熱量足以使銫(se)(se)熔(rong)化(hua)(hua)并燃燒。銫(se)(se)不與氮反(fan)(fan)(fan)應(ying),但在(zai)高溫下能(neng)(neng)與氫(qing)化(hua)(hua)合,生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)成相當穩定(ding)的(de)氫(qing)化(hua)(hua)物(wu)(wu)。銫(se)(se)能(neng)(neng)與水發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)劇(ju)烈的(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying),如(ru)果把銫(se)(se)放進盛(sheng)有水的(de)水槽中,馬上就會(hui)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)爆(bao)炸(zha)。甚至和(he)溫度低到-116℃的(de)冰均可發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)猛(meng)烈反(fan)(fan)(fan)應(ying)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)氫(qing)氣、氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)銫(se)(se),生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)成的(de)氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)銫(se)(se)是(shi)(shi)無放射性(xing)的(de)氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)中堿性(xing)最強的(de)。與鹵(lu)素也(ye)可生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)成穩定(ding)的(de)鹵(lu)化(hua)(hua)物(wu)(wu),這是(shi)(shi)由于(yu)它(ta)的(de)離(li)子半徑大所帶來(lai)的(de)特點(dian)。銫(se)(se)和(he)有機物(wu)(wu)也(ye)會(hui)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)同其他(ta)堿金(jin)屬相類似的(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying),但它(ta)比較活潑。
銫鹽(yan)(yan)跟鉀鹽(yan)(yan)、鈉鹽(yan)(yan)一樣(yang)溶(rong)于所(suo)有(you)鹽(yan)(yan)溶(rong)液中。但是不溶(rong)于高氯酸鹽(yan)(yan)。
碘(dian)化銫與三碘(dian)化鉍反應能(neng)生成難溶的(de)亮紅色復鹽,此反應用(yong)來(lai)定(ding)(ding)性和定(ding)(ding)量測定(ding)(ding)銫;銫的(de)火(huo)焰(yan)呈比鉀深的(de)紫紅色,可用(yong)來(lai)檢(jian)驗(yan)銫。
化(hua)合(he)物:銫(se)(se)在空氣中氧(yang)(yang)化(hua)不僅僅得到氧(yang)(yang)化(hua)銫(se)(se)、過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)銫(se)(se),還有超氧(yang)(yang)化(hua)銫(se)(se)、臭氧(yang)(yang)化(hua)銫(se)(se)等復(fu)雜的非整(zheng)比化(hua)合(he)物產(chan)生(sheng)。
銫(se)鹽(yan)通(tong)常(chang)是(shi)無(wu)色的(de),除(chu)非陰離子有(you)顏色(如(ru)高錳酸銫(se)是(shi)紫色的(de))。許(xu)多(duo)簡單的(de)鹽(yan)具有(you)潮解性,但比更(geng)輕(qing)的(de)其他堿金屬弱。銫(se)的(de)乙(yi)酸鹽(yan)、碳(tan)酸鹽(yan)、鹵化物、氧化物、硝酸鹽(yan)和硫酸鹽(yan)可(ke)溶(rong)于水。復鹽(yan)通(tong)常(chang)溶(rong)解度較(jiao)小(xiao),硫酸鋁銫(se)溶(rong)解度較(jiao)小(xiao)的(de)性質常(chang)用來從(cong)礦石中提純銫(se)。與(yu)銻(例如(ru)CsSbCl4)、鉍、鎘、銅、鐵和鉛形成的(de)復鹽(yan)通(tong)常(chang)溶(rong)解度很(hen)小(xiao)。
氫氧化銫(se)(CsOH)是一種具(ju)有強烈(lie)吸水性(xing)的(de)強堿。它能迅速(su)腐蝕半導體(ti)材料(例如硅(gui))的(de)表面。化學家(jia)曾認(ren)為(wei)CsOH是“最強的(de)堿”,但是許多化合物的(de)堿性(xing)(質子堿性(xing))遠比CsOH強,例如正丁基鋰,氫化銫(se)和氨基鈉。
銫可(ke)以(yi)用電(dian)解法和熱還原法制備。但是由(you)于(yu)對電(dian)極(ji)有強(qiang)腐蝕性,工業上一(yi)般(ban)不用電(dian)解法。所以(yi)工業上是由(you)氯化銫高溫用金屬鈣(gai)還原制取金屬銫。
長壽命的(de)銫–137是鈾-235的(de)裂變(bian)產物。半(ban)衰期30.17年,可(ke)輻(fu)射(she)(she)β射(she)(she)線(xian)(xian)和(he)γ射(she)(she)線(xian)(xian),用(yong)作β和(he)γ輻(fu)射(she)(she)源,用(yong)于工農業(ye)和(he)醫療。隨著核燃料(liao)放射(she)(she)性廢物儲(chu)放的(de)時(shi)間,其輻(fu)射(she)(she)的(de)γ射(she)(she)線(xian)(xian)比例增加,是儲(chu)存的(de)主要對(dui)象。
為了探索宇宙(zhou),必須(xu)有一種嶄新(xin)的、飛行(xing)速(su)度極快的交通(tong)工(gong)具。一般的火箭(jian)(jian)、飛船都達不到(dao)這樣的速(su)度,最多只(zhi)能沖(chong)出地月(yue)系;只(zhi)有每小時能飛行(xing)十幾萬公里的“離子火箭(jian)(jian)”才(cai)能滿足要(yao)求。
銫(se)原子的(de)(de)最外層電子極不穩定,很容易被激發放(fang)射(she)(she)出(chu)來,變成為帶正電的(de)(de)銫(se)離子,所以是(shi)宇宙(zhou)航行離子火(huo)(huo)箭發動機理(li)想的(de)(de)“燃料”。銫(se)離子火(huo)(huo)箭的(de)(de)工作原理(li):發動機開動后,產(chan)生(sheng)大量(liang)的(de)(de)銫(se)蒸氣,銫(se)蒸氣經(jing)過(guo)離化器的(de)(de)“加工”,變成了帶正電的(de)(de)銫(se)離子,接著在磁場的(de)(de)作用下加速到每(mei)秒一百(bai)五(wu)十公(gong)里,從噴(pen)管(guan)噴(pen)射(she)(she)出(chu)去(qu),同時給離子火(huo)(huo)箭以強大的(de)(de)推動力,把(ba)火(huo)(huo)箭高度推向(xiang)前(qian)進。
計算表(biao)明(ming),用這種銫離子作(zuo)宇(yu)宙火(huo)箭的推進劑,單(dan)位重量(liang)產生的推力要比使用的液體或固體燃料(liao)高出(chu)上(shang)百倍(bei)。這種銫離子火(huo)箭可(ke)以(yi)在宇(yu)宙太空遨游(you)一(yi)二年甚至(zhi)更(geng)久。
銫原(yuan)(yuan)(yuan)子的(de)(de)(de)最外層的(de)(de)(de)電子繞著原(yuan)(yuan)(yuan)子核(he)旋轉(zhuan)的(de)(de)(de)速度,總是極其精(jing)確地(di)在幾十億分(fen)之一秒的(de)(de)(de)時間內轉(zhuan)完一圈,穩定(ding)性比地(di)球(qiu)繞軸自轉(zhuan)高得多。利用(yong)銫原(yuan)(yuan)(yuan)子的(de)(de)(de)這個(ge)特點,人們(men)制成了一種新型的(de)(de)(de)鐘——銫原(yuan)(yuan)(yuan)子鐘,規定(ding)一秒就是銫原(yuan)(yuan)(yuan)子“振動(dong)”9192631770次(ci)(即相當于銫原(yuan)(yuan)(yuan)子的(de)(de)(de)兩個(ge)超精(jing)細電子遷躍9192631770次(ci))所需要(yao)的(de)(de)(de)時間。這就是“秒”的(de)(de)(de)最新定(ding)義。
利用(yong)銫原(yuan)子(zi)鐘(zhong)(zhong),人們(men)可以(yi)(yi)十(shi)(shi)分(fen)(fen)(fen)精(jing)(jing)(jing)(jing)確(que)地測量出(chu)十(shi)(shi)億分(fen)(fen)(fen)之(zhi)一(yi)(yi)秒(miao)的(de)時(shi)間,精(jing)(jing)(jing)(jing)確(que)度和(he)(he)穩定性(xing)遠遠地超過(guo)世界上(shang)以(yi)(yi)前(qian)有過(guo)的(de)任何一(yi)(yi)種(zhong)表,也(ye)超過(guo)了許多(duo)年來一(yi)(yi)直(zhi)以(yi)(yi)地球自轉作基準的(de)天文時(shi)間。有了像銫原(yuan)子(zi)鐘(zhong)(zhong)這樣(yang)一(yi)(yi)類的(de)鐘(zhong)(zhong)表,人類就有可能從事更為精(jing)(jing)(jing)(jing)細的(de)科(ke)(ke)學(xue)研究和(he)(he)生產實踐,比如(ru)對原(yuan)子(zi)彈和(he)(he)氫彈的(de)爆炸(zha)、火箭(jian)和(he)(he)導(dao)彈的(de)發射以(yi)(yi)及宇宙(zhou)航行等等,實行高度精(jing)(jing)(jing)(jing)確(que)的(de)控制(zhi),當(dang)然也(ye)可以(yi)(yi)用(yong)于遠程飛行和(he)(he)航海。用(yong)銫作成(cheng)的(de)原(yuan)子(zi)鐘(zhong)(zhong),可以(yi)(yi)精(jing)(jing)(jing)(jing)確(que)的(de)測出(chu)十(shi)(shi)億分(fen)(fen)(fen)之(zhi)一(yi)(yi)秒(miao)的(de)一(yi)(yi)剎(cha)那(nei),它連續(xu)走上(shang)三(san)十(shi)(shi)萬(wan)年,誤差也(ye)不(bu)超過(guo)1s,精(jing)(jing)(jing)(jing)確(que)度相(xiang)當(dang)高。另外,銫在醫學(xue)上(shang)、導(dao)彈上(shang)、宇宙(zhou)飛船(chuan)上(shang)及各(ge)種(zhong)高科(ke)(ke)技(ji)行業中都有廣泛應用(yong)。
2023年2月,澳(ao)大利(li)亞科學家在最(zui)新一(yi)期《物理(li)評論快(kuai)報》雜志上撰(zhuan)文稱,他們借(jie)助由一(yi)個普通的(de)(de)(de)銫(se)原子(zi)(zi)和(he)名(ming)為繆子(zi)(zi)的(de)(de)(de)基本粒子(zi)(zi)組成的(de)(de)(de)一(yi)種不尋(xun)常(chang)的(de)(de)(de)原子(zi)(zi),通過理(li)論研究,提高了(le)對銫(se)原子(zi)(zi)核(he)的(de)(de)(de)磁性結構(gou)、在銫(se)原子(zi)(zi)中(zhong)的(de)(de)(de)作(zuo)用以及繆子(zi)(zi)效應的(de)(de)(de)理(li)解(jie)。最(zui)新方(fang)法(fa)有望提供一(yi)種不同于大型強子(zi)(zi)對撞機(ji)的(de)(de)(de)方(fang)式發現新粒子(zi)(zi),或有助揭示占據宇宙總(zong)質(zhi)量95%的(de)(de)(de)暗(an)物質(zhi)的(de)(de)(de)秘(mi)密。
銫噴泉鐘,是世界(jie)上最(zui)精(jing)確(que)的時鐘之一。
銫最終被基(ji)爾(er)霍夫教授和(he)本(ben)生(sheng)(sheng)于1860年在德國的(de)(de)(de)海德堡(bao)被發(fa)現。他們(men)檢測了(le)來自(zi)Durkheim的(de)(de)(de)礦物質水,并且在光(guang)譜中(zhong)觀察(cha)到(dao)了(le)他們(men)不能認(ren)出(chu)的(de)(de)(de)線,這意味著一個(ge)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)元素的(de)(de)(de)出(chu)現。他們(men)從這個(ge)來源生(sheng)(sheng)產(chan)出(chu)了(le)約7克氯化銫,但沒能生(sheng)(sheng)產(chan)出(chu)這種(zhong)新(xin)(xin)金屬自(zi)身的(de)(de)(de)樣本(ben)。第一個(ge)成功制出(chu)金屬銫的(de)(de)(de)這個(ge)榮譽(yu)歸屬于波恩大學的(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)氰化銫(CsCN)獲取了(le)它。
命名是由其發現者基(ji)爾霍(huo)夫教授和本生以拉丁文“coesius”(意為(wei)天(tian)藍色)命名了銫。
銫(se)(se)在(zai)地殼中(zhong)含量為(wei)2×10-3%。銫(se)(se)榴(liu)石是含銫(se)(se)礦物,也是提(ti)取銫(se)(se)的(de)(de)(de)主要原料(liao)。已(yi)發現34種銫(se)(se)的(de)(de)(de)同位(wei)素,其(qi)中(zhong)銫(se)(se)–133是唯一存在(zai)于自然界的(de)(de)(de)穩定同位(wei)素,其(qi)余皆是鈾裂變產生(sheng)的(de)(de)(de)放射性同位(wei)素。
Durkheim的礦(kuang)物質(zhi)水中含有豐富的銫化(hua)合(he)物,所以(yi)可以(yi)從(cong)Durkheim的礦(kuang)物質(zhi)水提(ti)取(qu)金屬銫。
銫元(yuan)素一般分(fen)布在含(han)礦物質較多的水中(zhong)。