發現歷史
1846年,德國弗賴貝格(Freiberg)冶金學教授普拉特勒曾經分析了鱗雲母(又稱紅雲母)的礦石時,誤將硫酸銫當成了硫酸鈉和硫酸鉀的混合物了。1860年,本生和基爾霍夫創建光譜分析,他們用分光鏡在濃縮的杜克海姆礦泉水中發現有一個新的鹼金屬存在。他們在一篇報告中敘述:“蒸發掉40噸礦泉水,把石灰、鍶土和苦土沉澱後,用碳酸銨除去鋰土,得到的濾液在分光鏡中除顯示出鈉、鉀和鋰的譜線外,還有兩條明亮的藍線,在鍶線附近。現在並無已知的簡單物質能在光譜的這一部分顯現出這兩條藍線。經過研究可以得出結論,必有一未知的簡單物質存在,屬於鹼金屬族。我們建議把這一物質叫做caesium(銫),符號為Cs。”1882年,德國化學家塞特貝格電解氰化銫(CsCN)和氰化鋇(Ba(CN)2)的混合物時獲得銫。礦藏分布
銫在地殼中含量為3.2×10-4%(百萬分之三點二),銫榴石是含銫礦物,也是提取銫的主要原料。已發現34種銫的同位素,除銫–133是唯一存在於自然界的穩定同位素;其餘皆是鈾裂變產生的放射性同位素。Durkheim的礦物質水中含有豐富的銫化合物,所以可以從Durkheim的礦物質水提取。
銫元素一般分布在含礦物質較多的水中。
物理性質
同位素
銫的同位素中,天然存在的銫-133是一種穩定同位素,而其他銫同位素都屬於放射性元素。銫-137是核彈、核武器試驗和核反應堆核心裂變的副產品之一,它會釋放伽瑪射線。因為銫137的半衰期達30年,如果通過進食或呼吸攝入了銫-137,或受到沉降在地面上的銫-137照射,都會對身體有較持久的影響。
莫氏硬度:0.2
比熱容:240J/(kg·K)
電導率:4.89×106/(m·Ω)
熱導率:35.9W/(m·K)
汽化熱:67.74kJ/mol
熔化熱:2.092kJ/mol
蒸氣壓:2500Pa(1112K)
摩爾體積70.94×10-6m3/mol
電負性0.79(鮑林標度)
比熱240J/(kg·K)
電離能:第一電離能375.7
第二電離能2234.3kJ/mol
第三電離能3400kJ/mol
晶胞參數
a=614.1pmb=614.1pm
c=614.1pm
α=90°
β=90°
γ=90°
化學性質
銫的化學性質極為活潑,在潮濕空氣中容易自燃,所以必須儲存在惰性氣體中,如氬和氮中。銫在空氣中生成一層灰藍色的氧化銫,不到一分鐘就可以燃燒起來,發出玫瑰色的火焰,生成過氧化銫和超氧化銫。與水反應
銫和水的反應是爆炸性的,反應生成氫氣和氫氧化銫:2Cs+2H2O→2CsOH+H2↑和溫度低到-116℃的冰也可發生猛烈反應產生氫氣、氫氧化銫,生成的氫氧化銫是氫氧化鹼中鹼性最強的。與氯氣反應
銫可以在氯氣中自燃,生成氯化銫。與氧氣反應
銫能和氧發生劇烈反應,生成多種銫氧化物。銫在空氣中生成一層灰藍色的氧化銫,不到一分鐘就可以燃燒起來,發出玫瑰色的火焰,生成過氧化銫和超氧化銫。在潮濕空氣中,氧化的熱量足以使銫熔化並燃燒。
其他化學性質
銫不與氮反應,但在高溫下能與氫反應,生成相當穩定的氫化物。與鹵素也可生成穩定的鹵化物,這是由於它的離子半徑大所帶來的特點。銫和有機物也會發生同其他鹼金屬相類似的反應,但它比較活潑。氯化銫是它的主要化合物。銫鹽跟鉀鹽、鈉鹽一樣溶於所有鹽溶液中。(高氯酸鹽不溶)
主要化合物
銫化合物多數都含有Cs+ 離子,它能與很多種離子形成離子鍵。Cs+ 的鹽通常是無色的,除非陰離子有顏色。許多簡單的鹽具有潮解性,但比更輕的其他鹼金屬弱。銫的乙酸鹽、碳酸鹽、鹵化物、氧化物、硝酸鹽和硫酸鹽可溶於水。復鹽通常溶解度較小,硫酸鋁銫溶解度較小的性質常用來從礦石中提純銫。與銻(例如CsSbCl4)、鉍、鎘、銅、鐵和鉛形成的復鹽通常溶解度很小。氫氧化銫(CsOH)是一種具有強烈吸水性的強鹼。它能迅速腐蝕半導體材料(例如矽)的表面。天然來源
自然界中銫鹽存在於礦物中,有少量氯化銫存在於光鹵石。製備方法
銫可以由氯化銫用鈣還原製取。銫的製取一般用電解法和熱還原法製備。但是由於對電極有強腐蝕性,工業上一般不用電解法。主要用途
工業用途
金屬銫主要用於製造光電管、攝譜儀、閃爍計數器、無線電電子管、軍用紅外信號燈以及各種光學儀器和檢測儀器中。它的化合物用於玻璃和陶瓷的生產,用作二氧化碳淨化裝置中的吸收劑、無線電電子管吸氣劑。有時候銫也用在微量化學中。醫學用途
在醫藥上銫鹽可用作服用含砷藥物後的防休克劑。同位素銫-137可用以治療癌症。 銫-137可作為γ輻射源,用於醫療器械的殺菌、癌症的治療以及工業設備的γ探傷等。由於銫的半衰期較長及其易造成擴散的弱點,故近年來銫-137源已漸被鈷-60源所取代。相關事件
環保部在安徽等檢出放射性元素2011年3月29日,在安徽省、廣東省、廣西壯族自治區和寧夏回族自治區的監測點氣溶膠取樣中還檢測到了極微量的人工放射性核素銫-137和銫-134,其濃度均在10-5貝克/立方米量級及以下。環境中銫-137進入人體後易被吸收,均勻分布於全身;由於銫-137能釋放γ射線,很容易在體外測出。進入體內的放射性銫主要滯留在全身軟組織中,尤其是肌肉中,在骨和脂肪中濃度較低;較大量放射性銫攝入體內後可引起急、慢性損傷。 日本福島核電站周邊蚯蚓體內檢測出放射性元素2012年2月初,從森林綜合研究所(位於茨城縣筑波市)的主任研究員長谷川元洋(土壤動物學)等的調查中得知,調查人員從因福島核事故而被部分劃入警戒區域的福島縣川內村的蚯蚓體內檢測出了活度為每千克約2萬貝克勒爾的放射性核素銫。
2012年4月2日,研究人員對從荒川河口附近等東京灣內三個地方採集到的海底土壤樣本進行了分析。結果顯示,深度為1米以內的土壤中銫的含量為每平方米7305至27213貝克勒爾,與2011年8月20日在同一地點檢測到的每平方米578至18244貝克勒爾的數據相比,含量明顯上升。
美捕獲鮪魚體內含放射性銫
2012年5月29日,日本《每日新聞》網站報導,美國史丹福大學的研究人員通過調查發現,日本東京電力公司福島第一核電站泄露出的放射性銫元素,已經在美國加利福尼亞附近海域捕撈上來的鮪魚體內被檢測出。研究人員指出:“這證明,放射性物質被海洋生物吸收後正在擴散到其他地區。”該研究成果發表在了29日出版的美國科學學術紀要上。
福島兒童尿液中檢測出放射性銫
2012年7月3日,日本福島縣的141名兒童,在尿液樣本中檢測出了少量放射性銫。福島核泄漏事件已經過去一年多的時間,關於核泄漏產生的影響依然在持續。這家總部位於日本橫濱的同位素研究所,對2022名兒童的尿液進行檢測,結果表明,共有141份尿液樣本檢測到放射性銫。
福島首次發現核污染大米
2012年10月24日,日本福島縣政府對全縣新稻米的檢查後發現,須賀川市收割的稻米中,發現放射性銫的含量超過日本政府新頒發的食品安全標準10貝克勒爾,為每公斤110貝克勒爾。福島縣政府稱,這是今年第一次發現超標的污染稻米,已經禁止其銷售流通。
化學元素周期表
族→ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 電子層 | 0族電子數 | |
周期↓ | I A | 0 | |||||||||||||||||||
1 | 1 H 氫 | 2 He 氦 | K | 2 | |||||||||||||||||
II A | III A | IV A | V A | VI A | VII A | ||||||||||||||||
2 | 3 Li 鋰 | 4 Be 鈹 | 5 B 硼 | 6 C 碳 | 7 N 氮 | 8 O 氧 | 9 F 氟 | 10 Ne 氖 | L K | 8 2 | |||||||||||
3 | 11 Na 鈉 | 12 Mg 鎂 | 13 Al 鋁 | 14 Si 矽 | 15 P 磷 | 16 S 硫 | 17 Cl 氯 | 18 Ar 氬 | M L K | 8 8 2 | |||||||||||
III B | IV B | V B | VI B | VII B | VIII | I B | II B | ||||||||||||||
4 | 19 K 鉀 | 20 Ca 鈣 | 21 Sc 鈧 | 22 Ti 鈦 | 23 V 釩 | 24 Cr 鉻 | 25 Mn 錳 | 26 Fe 鐵 | 27 Co 鈷 | 28 Ni 鎳 | 29 Cu 銅 | 30 Zn 鋅 | 31 Ga 鎵 | 32 Ge 鍺 | 33 As 砷 | 34 Se 硒 | 35 Br 溴 | 36 Kr 氪 | N M L K | 8 18 8 2 | |
5 | 37 Rb 銣 | 38 Sr 鍶 | 39 Y 釔 | 40 Zr 鋯 | 41 Nb 鈮 | 42 Mo 鉬 | 43 Tc 鎝 | 44 Ru 釕 | 45 Rh 銠 | 46 Pd 鈀 | 47 Ag 銀 | 48 Cd 鎘 | 49 In 銦 | 50 Sn 錫 | 51 Sb 銻 | 52 Te 碲 | 53 I 碘 | 54 Xe 氙 | O N M L K | 8 18 18 8 2 | |
6 | 55 Cs 銫 | 56 Ba 鋇 | 57- 71 鑭系 | 72 Hf 鉿 | 73 Ta 鉭 | 74 W 鎢 | 75 Re 錸 | 76 Os 鋨 | 77 Ir 銥 | 78 Pt 鉑 | 79 Au 金 | 80 Hg 汞 | 81 Tl 鉈 | 82 Pb 鉛 | 83 Bi 鉍 | 84 Po 釙 | 85 At 砹 | 86 Rn 氡 | P O N M L K | 8 18 32 18 8 2 | |
7 | 87 Fr 鍅 | 88 Ra 鐳 | 89- 103 錒 | 104 Rf 鑪 | 105 Db | 106 Sg | 107 Bh | 108 Hs | 109 Mt | 110 Ds 鐽 | 111 Rg 錀 | 112 Uub | 113 Uut | 114 Uuq | 115 Uup | 116 Uuh | 117 Uus | 118 Uuo | |||
鑭系元 素 | 57 La 鑭 | 58 Ce 鈰 | 59 Pr 鐠 | 60 Nd 釹 | 61 Pm 鉕 | 62 Sm 釤 | 63 Eu 銪 | 64 Gd 釓 | 65 Tb 鋱 | 66 Dy 鏑 | 67 Ho 鈥 | 68 Er 鉺 | 69 Tm 銩 | 70 Yb 鐿 | 71 Lu 鑥 | ||||||
錒系元 素 | 89 Ac 錒 | 90 Th 釷 | 91 Pa 鏷 | 92 U 鈾 | 93 Np 鎿 | 94 Pu 鈽 | 95 Am 鎇 | 96 Cm 鋦 | 97 Bk 錇 | 98 Cf 鐦 | 99 Es 鑀 | 100 Fm 鐨 | 101 Md 鍆 | 102 No 鍩 | 103 Lr 鐒 |
元素性質
為了方便閱讀者查閱元素周期表中各元素符號的性質及特點,比較系統的歸納和總結各元素的套用價值及注意事項,從而為需要相關知識的人們形成知識的鏈條,本次主要是對有些元素的內容進行補充及完善。 |