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铯的基本知识

日期: 2013-12-11
浏览次数: 678

铯 
cesium
  元素符号Cs,银白色稀有碱金属,在元素周期表中属IA族,原子序数55,原子量132.9054,体心立方晶体,常见化合价为+1。 
  1860年德国化学家本生(R.W.Bunsen)和基尔霍夫(G.R.Kirchhoff) 在研究矿泉水的光谱时发现新的元素谱线,根据光谱线的颜色按拉丁文caesius(天蓝色)命名为cesium。1881年塞特贝格(C.Setterberg)在电解氰化铯-氰化钡混合熔盐时,首次制得金属铯。
  铯在地壳中含量比较稀少, 主要的铯矿叫做铯榴石(2Cs2O·2Al2O3·9SiO2·H2O),含Cs2O34.6%,产于加拿大、美国和中国。还有硼铯铷矿,含Cs2O3.5%;铯绿柱石,含Cs2O1.72~3.6%,但较稀少。四川盐井卤水和气田水也含有较高的铯。 
  性质和用途 在碱金属中,铯的熔点和沸点最低,蒸气压最高,密度最大,正电性最强,电离势和电子逸出功最小。 

铯的基本知识

       铯在空气中猛烈燃烧,遇纯氧则爆炸,生成橙色的超氧化铯(CsO2);与水作用,生成氢氧化铯,放出氢气。自然界中的铯为稳定同位素133Cs。放射性同位素137Cs是原子反应堆的裂变产物。 
  铯和其他碱金属可形成低熔点合金。如含钠12%、钾47%、铯41%的合金,熔点为-78℃;含铷13%、铯87%的合金,熔点为-39℃;含钠5.5%、铯94.5%的合金,熔点为-29℃。 
  铯的主要工业用途是制造光电池、光电倍增管和电视摄象管以及用作真空管的吸气剂。由钠和铊激活的碘化铯可制作工业和医疗用的 X射线图象放大板或荧光屏。用铯形成的人工铯离子云,可以进行电磁波的传播和反射。铯在多种有机、无机合成中用作助催化剂或催化剂。铯盐还用于生产激光用的玻璃、低熔点玻璃和纤维透镜玻璃。铯可用于制作铯原子钟,1976年国际度量衡局规定一原子秒相当于133铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间。70年代铯原子钟的准确度已经达到 500万年误差仅一秒的水平。在铯离子热电转换器、铯离子发动机、磁流体发电系统以及超临界蒸气发电系统等新能源研究中均用及铯。多种铯盐用于微量分析和用作药物。 
  金属铯的活性很强,在空气中燃烧会喷溅,产生浓密的碱性烟雾,伤害眼睛、呼吸系统和皮肤。因此在生产、贮存及运输时必须严格防止金属铯同空气或水接触。金属铯转移时,一般在熔融状态(65℃)进行。常用的方法有针筒抽吸,虹吸,惰性气体中倾注、压送,或真空抽吸等。 
  美国1979~1980年每年消耗铯及其化合物(以铯计)约为12~13吨。1980年金属铯的价格为606~716美元/公斤,铯化合物为64~83美元/公斤。 
  铯化合物的提取 从铯榴石中提取铯化合物的传统方法有盐酸法,工艺流程见下页图。

铯的基本知识

 

       经过拣选或浮选的铯榴石的精矿(含Cs2O20~30%)磨细后,以浓盐酸搅拌浸出(见浸取),精矿中的铯转化成氯化铯,以水稀释,并加入三氯化锑盐酸溶液,析出氯化锑铯复盐(3CsCl·2SbCl3)。由于锑铯复盐在盐酸溶液中的溶解度比铷、钾复盐小,铷、钾大部分留在母液中而与铯分离。锑铯复盐加入10倍重量的水,煮沸,水解生成白色的碱式氯化锑沉淀,反应式为: 

3CsCl·2SbCl3+2H2O─→


3CsCl+2SbOCl↓+4HCl

      氯化铯重新进入溶液。溶液中通入H2S气体,除去残余的锑及其他重金属。将精制液煮沸,蒸发浓缩,冷却结晶,经干燥得到氯化铯。 
  还有氯化焙烧法、盐熔法和硫酸法。氯化焙烧法是将铯榴石同碳酸钙和氯化钙混合,在800~900℃焙烧后以水浸出。盐熔法是将铯榴石与氯化纳和碳酸钠混合,于800~850℃熔融,再以水浸出。两种方法的浸出液经过净化,均可以用4-仲丁基-2(α-甲苄基)苯酚(简称BAMBP)-脂肪烃煤油萃取,以盐酸或二氧化碳加水反萃,得氯化铯或碳酸铯产品。   金属铯的制取 常用金属热还原法以钙还原氯化铯。此法在小于10-3托真空下,温度700~900℃进行还原反应,产生的铯蒸气,经冷凝后成液态收集。熔盐电解法制取金属铯是以液态铅作阴极,石墨作阳极,于700℃电解氯化铯,由阴极得到含铯8.5%的铅铯合金。合金于600~700℃真空蒸馏,除去铅等杂质,制得纯铯。真空管用的铯一般在真空中于850℃以锆还原铬酸铯制得:

4CsCrO4+5Zr─→2Cr2O3+5ZrO2+8Cs↑

铯成气态直接进入真空管中。 
  参考书目 
 W. A. Hart & O. F. Beumel Jr., The Chemistryof Lithium, Sodium, Potassium, Rubidium, Cesium and Francium,Pergamon, Oxford, 1973.



声母:s

字头:铯,(,銫,)

四笔号码:3735

注音:sè

摘要:se

笔画:11画

部首画:05

部首:钅部

释义:金属元素,符号Cs。化学性质活泼。可用以制造光电管。

部首查询:05钅部



cesium
  一种化学元素 。 化学符号 Cs ,原子序数 55 , 原子量132.90543,属周期系IA族 ,为碱金属的成员和稀有金属 。1860 年德国 R.W.本生和 G.R.基尔霍夫将瑞典丢克海姆地方的矿泉水浓缩后,用光谱分析发现一种新的碱金属元素,取名cesium,该字来源于拉丁文caesius,含义是蔚蓝的天空。铯在地壳中的含量为3.2×10-4%,主要矿物有铯榴石(2Cs2O·2Al2O3·9SiO2·H2O),含氧化铯34.6% ;还有硼铯铷矿,含氧化铯3.5%,铯绿柱石,含氧化铯1.7%~3.6%。已经发现的铯的放射性同位素共有34个。
  铯是金黄色金属 ,很软,可用小刀切割 。 熔点28.4℃,沸点669.3℃ ,密度 1.8785克/厘米3(15℃) 。在碱金属中,铯的电离势和电子逸出功最小,因此,它比其他碱金属要活泼得多。在室温下,金属铯在空气中猛烈燃烧,在纯氧中则会发生爆炸 ,生成超氧化铯 。 铯与水剧烈作用 ,甚至与-116℃的冰也能剧烈反应,生成氢氧化铯和氢气 。因此 ,铯必须在严密隔绝空气的情况下保存在液体石蜡中。铯与有限量氧气作用,可生成氧化铯,还能与卤素发生反应。铯的氧化态为+1,只生成+1价化合物。铯离子能使火焰染成蓝紫色,可用焰色反应和火焰光度计检测。
  由于金属铯十分活泼,不能用电解法生产,必须在小于133.322×10-3 帕的真空下用钙还原氯化铯制取铯 。 铯的主要用途是制造光电池、光电倍增管、电视摄像管,还用作真空管中的吸气剂。铯的另一重要用途是制造铯原子钟,1976年国际度量衡局规定1原子秒相当于133Cs原子基态的2个超精细能级之间跃迁所 对应的辐射的 9192631770 个周期的持续时间,铯原子钟的准确度可达到500万年误差仅1秒的水平。


铯是一种化学元素,它的化学符号是Cs,它的原子序数是55,是一種帶银金色的碱金属。

铯色白质软,熔點低。在空气中容易氧化。是制造真空件器、光电管等的重要材料,化学上用做催化剂。


参见

  • 元素周期表

  • 同位素列表

  • 碱金属bg:Цезий

bs:Cezij ca:Cesi cs:Cesium de:Cäsium en:Caesium eo:Cezio es:Cesio et:Tseesium fi:Cesium fr:Césium gl:Cesio (elemento) he:צסיום hr:Cezij hu:Cézium id:Sesium io:Cesio is:Sesín it:Cesio (elemento) ja:セシウム ko:세슘 ku:Sezyûm lt:Cezis lv:Cēzijs nl:Cesium nn:Cesium no:Cesium pl:Cez pt:Césio ru:Цезий simple:Caesium sl:Cezij sr:Цезијум sv:Cesium th:ซีเซียม uk:Цезій

补充

铯是一种化学元素,它的化学符号是Cs,它的原子序数是55,是一种带银金色的碱金属。

铯色白质软,熔点低。在空气中容易氧化。是制造真空件器、光电管等的重要材料,化学上用做催化剂。

总体特性

名称, 符号, 序号 铯、Cs、55

系列 碱金属

族, 周期, 元素分区 1族, 6, s

密度、硬度 1879 kg/m3、0.2

颜色和外表 银金色

Image:Cs,55.jpg

地壳含量 6×10-4%

原子属性

原子量 132.9054519(2) 原子量单位

原子半径 (计算值) 260(298)pm

共价半径 225 pm

范德华半径 无数据

价电子排布 [氙]6s1

电子在每能级的排布 2,8,18,18,8,1

氧化价(氧化物) 1(强碱性)

晶体结构 体新立方格

物理属性

物质状态 固态(顺磁性)

熔点 301.59 K(28.44 °C)

沸点 944 K(671 °C)

摩尔体积 70.94×10-6m3/mol

汽化热 67.74 kJ/mol

熔化热 2.092 kJ/mol

蒸气压 2500 帕(1112K)

声速 无数据

其他性质

电负性 0.79(鲍林标度)

比热 240 J/(kg·K)

电导率 4.89×106/(米欧姆)

热导率 35.9 W/(m·K)

第一电离能 375.7 kJ/mol

第二电离能 2234.3 kJ/mol

第三电离能 3400 kJ/mol

最稳定的同位素

同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量

MeV 衰变产物

133Cs 100 % 稳定

134Cs 人造 2.05年 电子捕获

β衰变

2.06 134Xe

134Ba

135Cs 微量 2.0×106年 β衰变 2.10 135Ba

137Cs 人造 30.17年 β衰变 1.17 137Ba

元素序号:55

元素符号:Cs

元素名称:铯

元素原子量:132.9

元素类型:金属

发现人:本生、基尔霍夫 发现年代:1860年

发现过程:

1860年,德国的本生和基尔霍夫,在对矿泉的提取物进行光谱实验时,发现了铯。

元素描述:

银白色金属,性软而轻,具有延展性。密度1.8785克/厘米3。熔点28.40±0.01℃,沸点678.4℃。化合价+1。电离能3.894电子伏特。在碱金属中它是最活泼的,能和氧发生剧烈反应,生成多种氧化物的混合物。在潮湿空气中,氧化的热量足以使铯熔化并点燃。铯不与氮反应,但在高温下能与氢反应,生成相当稳定的氢化物。铯和水,甚至和温度低到-116℃的冰均可发生猛烈反应。与卤素也可生成稳定的卤化物,这是由于它的离子半径大所带来的特点。铯和有机物也会发生同其他碱金属相类似的反应,但它比较活泼。氯化铯是它的主要化合物。

元素来源:

自然界中铯盐存在于矿物中,也有少量氯化铯存在于光卤石。由氯化铯用钙还原制取。

元素用途:

在光的作用下,铯会放出电子,金属铯主要用于制造光电管、摄谱仪、闪烁计数器、无线电电子管、军用红外信号灯以及各种光学仪器和检测仪器中。它的化合物用于玻璃和陶瓷的生产,用作二氧化碳净化装置中的吸收剂、无线电电子管吸气剂和微量化学中。在医药上铯盐还可用作服用含砷药物后的防休克剂。同位素铯-137可用以治疗癌症。

元素辅助资料:

光谱分析比化学分析灵敏度高,在地壳中含量较少的铯、铷、铊、铟,在逃过了分析化学家们的手之后,就被光谱分析的关卡逮捕住了。

1860年,本生和基尔霍夫创建光谱分析的这一年,他们用分光镜在浓缩的杜克海姆矿泉水中发现有一个新的碱金属存在。他们在一篇报告中叙述着:“蒸发掉40吨矿泉水,把石灰、锶土和苦土沉淀后,用碳酸铵除去锂土,得到的滤液在分光镜中除显示出钠、钾和锂的谱线外,还有两条明亮的蓝线,在锶线附近。现在并无已知的简单物质能在光谱的这一部分显现出这两条蓝线。经过研究可以得出结论,必有一未知的简单物质存在,属于碱金属族。我们建议把这一物质叫做caesium(铯),符号为Cs。命名来自拉丁文caesius,古代人们用它指晴朗天空的蓝色。……”

其实早在1846年,德国弗赖贝格(Freiberg)冶金学教授普拉特勒曾经分析了鳞云母(又称红云母)的矿石时,误将硫酸铯当成了硫酸钠和硫酸钾的混合物了。铯从他手中溜走了。

金属铯一直到1882年才由德国化学家塞特贝格电解氰化铯(CsCN)和氰化钡(Ba(CN)2)的混合物获得。

 

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