| CAS 登记号 | 7440-46-2 |
| 分子式 | Cs |
| 分子量 (MW) | 132.905452 g/mol |
| EINECS 编号 | 231-155-4 |
| 中文别名 | 氯化銫;金属铯;铯;铯粉;铯;铯球状;金属铯安培瓶;铯原子吸收标准物质 |
| 规范 SMILES | [Cs] |
| InChIKey | TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N |
| 主要用途与行业 |
概述 铯,原子量132.90545(2)。原子序数55。银白色六方晶系金属(单质的洁净面显金黄色)。质轻软且可延。熔点28.55±0.16℃...
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概述 铯,原子量132.90545(2)。原子序数55。银白色六方晶系金属(单质的洁净面显金黄色)。质轻软且可延。熔点28.55±0.16℃,沸点669.5℃,相对密度1.873。在碱金属中,是电正性最高的强碱性元素。与冷水反应发生爆炸。-116℃时,仍可与水反应。
可溶于液氨,生成氨基化合物和氢气。能与卤素、磷、硫直接反应生成相应二元化合物。存在于铯榴石、光卤石以及鳞云母矿中。由电解熔融氯化铯而得。极纯的气态铯可由叠氮化铯的热分解而制得。铯单质主要用于制造光电管、摄谱仪、闪烁计数器、电子管、红外信号灯、以及光学自动控制仪器,还用于电子管的吸氧剂。
医疗中用铯盐做药物。同位素铯-137,可用来治疗癌症。1860年德国化学家本森(R.Bunsen)和基尔霍夫 (G.R.Kirchoff) 在研究矿泉水的光谱时发现铯,这是第一个用光谱法发现的元素,根据其光谱线的颜色按拉丁文Caesius(天蓝色)取名为Cesium(铯)。
塞特伯格(C.Setterberg)于1881年电解氰化铯-氰化钡混合熔盐时,首次制得金属铯。铯在制得以后60余年中未获工业应用。1926年开始用铯制造光电管,但用量极小。第一次世界大战前只有德国生产少量铯,产量仅几千克。20世纪30年代美国开始生产铯。
第二次世界大战期间,铯作为光敏材料,用量增加,但由于铯价格昂贵而稀少,应用受到限制。1957年美国研究成功从锂云母提锂后的母液——混合碳酸碱液(含Cs2O2%和Rb2O23%)中回收铯、铷的方法,导致铯产量骤增。铯作为锂生产的副产品,成本低,价格也随之显著下降,从而大大推动了铯的应用和对铯性质的研究。
20世纪60年代以来,铯在原子钟、光学仪器、激光、有机合成等方面获得应用,同时还开发了多种提铯方法,使铯的提取冶金技术达到相当水平,产品质量不断提高,价格进一步下降。中国于1956年开始铯的冶炼研究,60年代初开始生产铯,相继开发了新疆、江西、四川等省的铯资源,现已能生产20余种铯、铷产品,满足国内经济发展和科学研究对铯的需要。
物理性质 金属铯为体心立方晶体结构,质软,有延性,可用刀切割。铯原子的外电子层构型为[Xe]6s1。在碱金属中铯的熔点和沸点最低,蒸气压最高,密度最大,导热性和导电性最好,电离电位最小。铯有22种同位素,其质量数在123~144之间。自然界中的133Cs为稳定同位素。
放射性同位素137Cs是原子反应堆的聚变产物,半衰期为30.23a。图1为铯的主要物理性质 有关铯的概述、物理性质、化学性质、制备方法等是由Chemicalbook的侍艳编辑整理。(2015-11-16) 化学性质 铯具有所有碱金属的化学特性,是碱金属化学反应活性最强的元素。
常见的铯化合价为正一价,由Cs+→Cs0的还原电位为-2.923V。铯和铷性质相近,较难分离。金属铯在空气中燃烧时会喷溅出浓密的碱性烟雾,这种碱性烟雾能伤害眼睛、呼吸系统和皮肤。铯在潮湿的空气中氧化放出的热量足以使铯点燃并熔化。铯和氧剧烈反应生成多种氧化物的混合物。
铯有Cs-1(s2)和Cs+两种氧化态。铯与水作用会发生强烈爆炸,甚至与157K温度的冰接触也剧烈反应,生成氢氧化物,放出氢气。和锂不同,铯不与氮反应。铯在高温下与氢反应生成相当稳定的氢化物。铯和乙炔反应生成乙炔化物。铯和卤素剧烈反应不同于其他碱金属与卤素的反应,铯能生成稳定的多卤化物,如CsI3。
铯和氨反应生成氨基化铯 (CsNH2)。在低温下铯和CO反应生成一种组成不定的晶体化合物。碳酸铯可被金属镁还原成金属铯,氯化铯可被钙还原。铯和其他碱金属可形成低熔点的液体合金,如Cs-12Na-47K合金,其熔点195K;Cs~13Rb合金,其熔点234K;Cs-55Na合金,其熔点244K。
铯盐可生成极难溶的矾,如CsCl·SbCl3。冶炼上利用铯矾的难溶特性来分离铯,分析上用以定量测定铯的含量。图2为铯的主要化合物及其基本性质 资源和矿物原料 铯的地壳丰度是锂、钠、钾、铷、铯五种碱金属元素中最小的,为2.6×10-4%,海水含铯5×10-8%。
铯常和锂、铷、钾共生。虽然铯比铷的地壳丰度小得多,但铯有工业用独立矿物。锂云母是提取铯的主要资源之一。一些锂云母矿含铯较高,如美国加利福尼亚的锂云母矿含CszOO.30%,前苏联科拉半岛的锂云母含Cs20 O.24%。津巴布韦比基塔地区的锂云母储量大,但仅含cs。
OO.08%。铯榴石是铯的重要工业资源,主要产于美国的缅因州、加拿大的伯尼克湖、津巴布韦的比基塔地区和纳米比亚的卡里比布}此外,亦有少量产于瑞典、莫桑比克及东哈萨克斯坦。一般铯榴石含铯甚高,含锂、铷较低,有的甚至含铷很少。如美国缅因州的铯榴石含Csz0 36%、Li20 0.04%,前苏联科拉半岛的铯榴石含Cs20 27.1%,意大利厄尔巴岛的铯榴石含Cs:O 34%(Liz0痕量)。
中国新疆的铯榴石含Cs:0 29%~30%。以上矿物几乎都不含铷。此外,加拿大伯尔尼克湖的铯榴石含Cs20 28.6%、Rb20 1.36%、Li20 O.31%;津巴布韦比基塔的铯榴石含Cs20 22.4%、Rb20O.84%、Li20 O.30%。
光卤石也是铯的重要来源,主要产于德国。前苏联科拉半岛拥有世界最大的光卤石产地。盐湖、地下卤水、气田水、油井水、温泉水及地热水都蕴藏有大量的铯,有的含铯量比较高。如美国索尔顿的湖水含cszO(16~21)×10-‘%,伍德湖油田水含Csa0 25×10-‘%。
世界已查明的铯总储量为120000t,其中加拿大80000t,津巴布韦25000t,纳米比亚10000t。中国铯资源丰富,主要分布在江西的宜春、新疆的可可托海、四川的康定、湖南的香花岭和青海。江西的锂云母含Cs20 O.3%、Rb。0 1.72%,是中国最大的铯资源基地。
中国盐湖卤水多,铯资源丰富,青藏高原卤水平均含cs。0 O.03g/L,四川的自贡卤水中的铯也已得到开发利用。图3为主要的铯矿物 制备方法。
