銫(se),元(yuan)素符號Cs,原子序數為55,位(wei)于第六(liu)周期,IA族,其單質是一(yi)種(zhong)淡金黃色的(de)(de)(de)活潑金屬,熔點低(di),在(zai)空(kong)氣中極易被氧(yang)化,能與水劇烈反應生成氫氣且(qie)爆(bao)炸(zha)。銫(se)在(zai)自(zi)然界沒有單質形態(tai),僅以鹽的(de)(de)(de)形式(shi)極少的(de)(de)(de)分布于陸(lu)地和海洋(yang)中。銫(se)是制造真空(kong)件(jian)器、光電管等的(de)(de)(de)重要材料(liao)。放(fang)射性核素Cs-137是日本福(fu)島第一(yi)核電站泄漏出的(de)(de)(de)放(fang)射性污(wu)染中的(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)。
銫(se)是已知(zhi)元素中(包括放射性元素)金屬性最強的(注(zhu)意不(bu)是金屬活動(dong)性,活動(dong)性最強的是鋰)。
外觀 銀金色的金屬
硬度 非常(chang)柔軟(ruan)(它的莫氏硬度是所有元素中最低的)
元(yuan)素表位置(zhi) 位于第(di)六周期的IA族
延展性 具有延展性
放射性 沒有放射性
密度 1.87g/cm3
熔點 28.40℃,接近室溫
沸點(dian) 668-705℃
危險性 金屬(shu)銫(se)屬(shu)于危險化學品(pin),屬(shu)遇濕(shi)易燃(ran)和自燃(ran)物品(pin)。使用時應小(xiao)心
銫的生物(wu)行為與鉀相似,食(shi)用了含銫-137的生物(wu)可溶化合(he)物(wu)24小時(shi)后,銫–137可被人體充(chong)分吸收并結合(he)在(zai)細胞內,造成內照射。
銫(se)(se)-137可作為(wei)γ輻射源(yuan),用于(yu)輻射育種、輻照(zhao)儲存食品(pin)、醫療器械(xie)的殺菌、癌癥的治(zhi)療以(yi)及(ji)工業設備的γ探傷等。由于(yu)銫(se)(se)源(yuan)的半衰期較(jiao)長及(ji)其易(yi)造成擴散的弱(ruo)點,故銫(se)(se)-137源(yuan)已漸被鈷-60源(yuan)所(suo)取代(dai)。
2011年3月29日,在(zai)(zai)安徽省(sheng)、廣東省(sheng)、廣西壯(zhuang)族自治(zhi)區和(he)寧夏回族自治(zhi)區的監測點氣(qi)溶膠(jiao)取(qu)樣中(zhong)還(huan)檢測到了極微量的人工放(fang)射性(xing)核(he)素銫(se)(se)-137和(he)銫(se)(se)-134,其濃度均(jun)在(zai)(zai)10-5貝克(ke)/立方米量級及(ji)以(yi)下。環境中(zhong)銫(se)(se)-137進(jin)入(ru)人體(ti)后易被吸收,均(jun)勻分布于全(quan)身(shen);由于銫(se)(se)-137能釋放(fang)γ射線,很容易在(zai)(zai)體(ti)外測出。進(jin)入(ru)體(ti)內(nei)的放(fang)射性(xing)銫(se)(se)主要滯留在(zai)(zai)全(quan)身(shen)軟(ruan)組織中(zhong),尤其是肌肉中(zhong),在(zai)(zai)骨(gu)和(he)脂肪中(zhong)濃度較(jiao)低(di);較(jiao)大量放(fang)射性(xing)銫(se)(se)攝入(ru)體(ti)內(nei)后可引起(qi)急、慢性(xing)損傷(shang)。
核素(su) 化學符號 原子序(xu)數 主(zhu)要放射(she)性(xing)同位素(su) 半衰期(qi) 來源 毒性(xing)
銫 Cs 55 137Cs 30.0年 人工 中毒
銫的(de)化學性質(zhi)極(ji)為活潑,銫在空(kong)氣中生(sheng)成一層灰藍色(se)的(de)氧(yang)化物,不到一分鐘就可以自燃起(qi)來,發出深紫(zi)紅色(se)的(de)火(huo)焰,生(sheng)成很復雜的(de)銫的(de)氧(yang)化物。
銫(se)在(zai)堿金(jin)屬(shu)中(zhong)是最活(huo)潑的(de)(de)(de)(de),能和(he)氧發生(sheng)劇(ju)烈反應,生(sheng)成多種(zhong)銫(se)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)。在(zai)潮濕空氣中(zhong),氧化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)熱量足以使銫(se)熔化(hua)(hua)(hua)(hua)并燃燒。銫(se)不與氮反應,但在(zai)高溫下能與氫(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)(hua)合,生(sheng)成相(xiang)當穩定的(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)。銫(se)能與水發生(sheng)劇(ju)烈的(de)(de)(de)(de)反應,如(ru)果把銫(se)放(fang)進(jin)盛有水的(de)(de)(de)(de)水槽中(zhong),馬上就會(hui)發生(sheng)爆炸。甚至和(he)溫度低到-116℃的(de)(de)(de)(de)冰均可發生(sheng)猛烈反應產生(sheng)氫(qing)(qing)氣、氫(qing)(qing)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)銫(se),生(sheng)成的(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)銫(se)是無放(fang)射性(xing)的(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)中(zhong)堿性(xing)最強的(de)(de)(de)(de)。與鹵素也(ye)可生(sheng)成穩定的(de)(de)(de)(de)鹵化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu),這是由于它的(de)(de)(de)(de)離(li)子(zi)半徑大所帶來的(de)(de)(de)(de)特點。銫(se)和(he)有機物(wu)也(ye)會(hui)發生(sheng)同其他堿金(jin)屬(shu)相(xiang)類似的(de)(de)(de)(de)反應,但它比較活(huo)潑。
銫鹽跟鉀(jia)鹽、鈉(na)鹽一(yi)樣溶于所有鹽溶液中(zhong)。但是不(bu)溶于高氯酸鹽。
碘化銫與三碘化鉍反應能生成(cheng)難溶的(de)亮紅色復鹽(yan),此反應用(yong)來(lai)定性(xing)和定量測定銫;銫的(de)火焰(yan)呈比鉀深的(de)紫紅色,可用(yong)來(lai)檢驗銫。
化合(he)(he)物:銫(se)(se)在空氣(qi)中氧化不僅(jin)僅(jin)得(de)到氧化銫(se)(se)、過氧化銫(se)(se),還(huan)有超氧化銫(se)(se)、臭氧化銫(se)(se)等復雜的非整(zheng)比化合(he)(he)物產生。
銫(se)鹽(yan)通(tong)常(chang)是無(wu)色的(de),除非陰離子有(you)(you)顏色(如高錳酸銫(se)是紫色的(de))。許多簡單的(de)鹽(yan)具有(you)(you)潮解(jie)(jie)性(xing),但比(bi)更輕的(de)其他(ta)堿(jian)金屬(shu)弱。銫(se)的(de)乙酸鹽(yan)、碳(tan)酸鹽(yan)、鹵化(hua)物、氧化(hua)物、硝酸鹽(yan)和硫酸鹽(yan)可溶于水。復(fu)鹽(yan)通(tong)常(chang)溶解(jie)(jie)度(du)較(jiao)小,硫酸鋁(lv)銫(se)溶解(jie)(jie)度(du)較(jiao)小的(de)性(xing)質常(chang)用來從礦石中(zhong)提純銫(se)。與銻(例如CsSbCl4)、鉍(bi)、鎘、銅、鐵和鉛形成的(de)復(fu)鹽(yan)通(tong)常(chang)溶解(jie)(jie)度(du)很小。
氫氧化(hua)(hua)銫(CsOH)是(shi)一種具有強烈吸水性的(de)(de)強堿(jian)(jian)(jian)。它能迅速腐蝕半導體材料(例(li)如硅)的(de)(de)表(biao)面。化(hua)(hua)學家(jia)曾認為CsOH是(shi)“最(zui)強的(de)(de)堿(jian)(jian)(jian)”,但是(shi)許多化(hua)(hua)合物的(de)(de)堿(jian)(jian)(jian)性(質子堿(jian)(jian)(jian)性)遠(yuan)比(bi)CsOH強,例(li)如正丁基鋰(li),氫化(hua)(hua)銫和氨基鈉。
銫(se)可(ke)以用(yong)(yong)電解法和熱還(huan)原法制(zhi)備。但是由(you)(you)于(yu)對電極有(you)強腐(fu)蝕性,工(gong)業(ye)(ye)上一般不(bu)用(yong)(yong)電解法。所(suo)以工(gong)業(ye)(ye)上是由(you)(you)氯化銫(se)高溫用(yong)(yong)金屬鈣還(huan)原制(zhi)取金屬銫(se)。
長壽(shou)命的(de)(de)銫–137是鈾(you)-235的(de)(de)裂變(bian)產物。半(ban)衰期(qi)30.17年,可輻(fu)(fu)(fu)射(she)β射(she)線(xian)和(he)γ射(she)線(xian),用(yong)作β和(he)γ輻(fu)(fu)(fu)射(she)源,用(yong)于工農業和(he)醫療(liao)。隨著(zhu)核燃料(liao)放射(she)性廢物儲(chu)放的(de)(de)時間,其輻(fu)(fu)(fu)射(she)的(de)(de)γ射(she)線(xian)比例增加,是儲(chu)存的(de)(de)主要對象。
為了探索宇宙,必(bi)須有(you)一種嶄新(xin)的(de)、飛(fei)行速度極快的(de)交通工(gong)具。一般(ban)的(de)火箭、飛(fei)船(chuan)都達(da)不到這樣的(de)速度,最多只(zhi)能沖出地月系;只(zhi)有(you)每小時能飛(fei)行十(shi)幾萬公里的(de)“離子火箭”才能滿足要求。
銫(se)(se)原子(zi)的(de)最外層電子(zi)極不穩定,很容易被激發(fa)(fa)(fa)放(fang)射出來,變成為(wei)帶正電的(de)銫(se)(se)離(li)(li)子(zi),所以(yi)是宇(yu)宙航行離(li)(li)子(zi)火箭(jian)(jian)(jian)發(fa)(fa)(fa)動(dong)機理(li)想的(de)“燃料”。銫(se)(se)離(li)(li)子(zi)火箭(jian)(jian)(jian)的(de)工(gong)作原理(li):發(fa)(fa)(fa)動(dong)機開動(dong)后,產生大量的(de)銫(se)(se)蒸氣,銫(se)(se)蒸氣經過離(li)(li)化器的(de)“加工(gong)”,變成了帶正電的(de)銫(se)(se)離(li)(li)子(zi),接著在磁場的(de)作用下(xia)加速到(dao)每(mei)秒一百五十公(gong)里(li),從噴(pen)管噴(pen)射出去(qu),同時給(gei)離(li)(li)子(zi)火箭(jian)(jian)(jian)以(yi)強大的(de)推動(dong)力,把火箭(jian)(jian)(jian)高(gao)度推向前進(jin)。
計算表明,用這(zhe)種(zhong)銫離(li)子作宇(yu)宙火(huo)(huo)箭的推進(jin)劑(ji),單位重量產生的推力要比使用的液體或固體燃料高出上百倍。這(zhe)種(zhong)銫離(li)子火(huo)(huo)箭可(ke)以在宇(yu)宙太(tai)空遨游一二(er)年甚(shen)至(zhi)更(geng)久。
銫(se)原(yuan)(yuan)子的(de)最外層的(de)電(dian)子繞著原(yuan)(yuan)子核(he)旋轉的(de)速度,總是極其精確(que)地(di)在幾十億(yi)分之(zhi)一(yi)秒的(de)時間(jian)內轉完(wan)一(yi)圈(quan),穩定(ding)性比(bi)地(di)球繞軸自轉高(gao)得多(duo)。利用銫(se)原(yuan)(yuan)子的(de)這(zhe)個(ge)特點(dian),人們制成(cheng)了一(yi)種(zhong)新型的(de)鐘(zhong)——銫(se)原(yuan)(yuan)子鐘(zhong),規定(ding)一(yi)秒就是銫(se)原(yuan)(yuan)子“振(zhen)動”9192631770次(即相(xiang)當于銫(se)原(yuan)(yuan)子的(de)兩個(ge)超精細(xi)電(dian)子遷躍9192631770次)所需要的(de)時間(jian)。這(zhe)就是“秒”的(de)最新定(ding)義。
利用(yong)銫原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)鐘(zhong),人(ren)們(men)可(ke)以(yi)(yi)十(shi)分(fen)(fen)精確地測(ce)量出十(shi)億分(fen)(fen)之一(yi)秒的(de)(de)(de)(de)時間,精確度(du)和穩定性遠遠地超過世界上以(yi)(yi)前(qian)有過的(de)(de)(de)(de)任(ren)何(he)一(yi)種(zhong)表,也超過了許(xu)多年來一(yi)直以(yi)(yi)地球自(zi)轉作基準(zhun)的(de)(de)(de)(de)天文(wen)時間。有了像銫原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)鐘(zhong)這樣(yang)一(yi)類的(de)(de)(de)(de)鐘(zhong)表,人(ren)類就有可(ke)能從(cong)事更(geng)為精細的(de)(de)(de)(de)科學研(yan)究和生產實踐,比如對原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)彈和氫彈的(de)(de)(de)(de)爆炸、火(huo)箭和導(dao)彈的(de)(de)(de)(de)發射以(yi)(yi)及宇(yu)宙(zhou)航行(xing)(xing)等等,實行(xing)(xing)高度(du)精確的(de)(de)(de)(de)控制,當(dang)(dang)然也可(ke)以(yi)(yi)用(yong)于遠程飛行(xing)(xing)和航海。用(yong)銫作成的(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)鐘(zhong),可(ke)以(yi)(yi)精確的(de)(de)(de)(de)測(ce)出十(shi)億分(fen)(fen)之一(yi)秒的(de)(de)(de)(de)一(yi)剎那,它(ta)連(lian)續走(zou)上三十(shi)萬年,誤差(cha)也不超過1s,精確度(du)相當(dang)(dang)高。另(ling)外(wai),銫在醫學上、導(dao)彈上、宇(yu)宙(zhou)飛船上及各種(zhong)高科技(ji)行(xing)(xing)業中都(dou)有廣泛應(ying)用(yong)。
2023年2月,澳大(da)利亞(ya)科(ke)學家在最(zui)新(xin)一期(qi)《物理評論快報(bao)》雜志上撰文稱,他(ta)們(men)借助由(you)一個普通(tong)的(de)(de)銫原子(zi)和名為(wei)繆子(zi)的(de)(de)基本粒子(zi)組成的(de)(de)一種(zhong)(zhong)不尋常的(de)(de)原子(zi),通(tong)過(guo)理論研究,提高了(le)對銫原子(zi)核的(de)(de)磁性結構、在銫原子(zi)中的(de)(de)作用以及繆子(zi)效應的(de)(de)理解。最(zui)新(xin)方法有望提供一種(zhong)(zhong)不同于大(da)型強(qiang)子(zi)對撞(zhuang)機的(de)(de)方式發(fa)現新(xin)粒子(zi),或有助揭示占(zhan)據宇宙(zhou)總質(zhi)量(liang)95%的(de)(de)暗物質(zhi)的(de)(de)秘密(mi)。
銫噴泉(quan)鐘,是(shi)世界上最精確的時鐘之一。
銫最終被(bei)基爾(er)(er)霍夫教授和本(ben)生于1860年在(zai)(zai)德國(guo)的(de)(de)(de)(de)海(hai)德堡被(bei)發現。他(ta)們(men)檢測了來(lai)自Durkheim的(de)(de)(de)(de)礦物質水,并且在(zai)(zai)光譜中觀察到了他(ta)們(men)不(bu)能認出(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)線,這(zhe)(zhe)意味(wei)著一個(ge)新的(de)(de)(de)(de)元素的(de)(de)(de)(de)出(chu)(chu)(chu)現。他(ta)們(men)從這(zhe)(zhe)個(ge)來(lai)源生產出(chu)(chu)(chu)了約7克氯化銫,但沒能生產出(chu)(chu)(chu)這(zhe)(zhe)種新金(jin)屬(shu)自身的(de)(de)(de)(de)樣本(ben)。第一個(ge)成功制出(chu)(chu)(chu)金(jin)屬(shu)銫的(de)(de)(de)(de)這(zhe)(zhe)個(ge)榮譽歸(gui)屬(shu)于波(bo)恩大學的(de)(de)(de)(de)考爾(er)(er)·希(xi)歐多爾(er)(er)·賽特伯(bo)格(Carl Theodor Setterberg)教授,他(ta)由電解(jie)熔(rong)融的(de)(de)(de)(de)氰化銫(CsCN)獲(huo)取(qu)了它。
命(ming)名是由(you)其(qi)發現者基(ji)爾霍夫教授和本(ben)生以拉丁文“coesius”(意為天藍(lan)色)命(ming)名了銫(se)。
銫(se)(se)在(zai)地(di)殼中(zhong)含(han)量為2×10-3%。銫(se)(se)榴(liu)石是含(han)銫(se)(se)礦物(wu),也是提取銫(se)(se)的(de)(de)主(zhu)要原料。已(yi)發現34種銫(se)(se)的(de)(de)同(tong)位素,其中(zhong)銫(se)(se)–133是唯一存在(zai)于自然界的(de)(de)穩定(ding)同(tong)位素,其余皆是鈾裂變產(chan)生的(de)(de)放射性同(tong)位素。
Durkheim的礦(kuang)物(wu)質(zhi)水中(zhong)含(han)有豐富(fu)的銫化合物(wu),所以可以從Durkheim的礦(kuang)物(wu)質(zhi)水提取金屬銫。
銫元素一(yi)般分布在含礦物質較多的(de)水中。