铯元素

铯元素发现于1860年,属碱金属元素,位于元素周期表第六周期第IA族(也可称之为第六周期第1列)。铯,原子序数55,原子量132.90543,元素名来源于拉丁文,原意是"天蓝"。1860年德国化学家本生和基尔霍夫在研究矿泉水残渣的光谱时发现铯,因其光谱上有独特的蓝线而得名。铯在地壳中的含量为百万分之七,主要矿物为铯榴石。
- 中文名称 铯元素
- 英文名 caesium
- 熔点 28.4°C
- 沸点 669.3°C
- 密度 1.8785克/厘米³。
物质信息
铯,原子序数55,原子量132.90543,元素名来源于拉丁文,原意是"天蓝"。1860年德国化学家本生和基尔霍夫在研究矿泉水残渣的光谱时发现铯,因其光谱上有独特的蓝线而得名。铯在地壳中的含量为百万分之七,主要矿物为铯榴石。
铯是软而轻、熔点很低的金属,纯净的金属铯呈金黄色;熔点28.4°C,沸点669.3°C,密度1.8785克/立方厘米。
铯的化学性质活泼,铯与水和-116°C的冰反应都很剧烈;碘化铯与三碘化铋反应能生成难溶的亮红色复盐,此反应用来定性和定量测定铯;铯的火焰成紫红色,可用来检验铯。
铯可产生突出的光电效应,极易电离而放出电子,是光电管的主要材料;近年来在离子火箭、磁流体发电机和热电换能器等方面也有新的应用。
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 1.879 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。
物理性质
金黄色金属,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(据《元素化学》介绍至少有7种)的混合物。
在空气中,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、碳酸铯是它的主要化合物。
化学性质
晶体结构:体心立方晶格。铯在空气中生成一层灰蓝色的氧化铯,不到一分钟就可以自燃起来,发出深紫红色的火焰,生成很复杂的铯的氧化物。铯在碱金属中是最活泼的,能和氧发生剧烈反应,生成多种铯氧化物。在潮湿空气中,氧化的热量足以使铯熔化并燃烧。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。
铯能与水发生剧烈的反应,如果把铯放进盛有水的水槽中,马上就会爆炸,所以做反应时一定要小心。甚至和温度低到-116℃的冰均可发生猛烈反应产生氢气、氢氧化铯,生成的氢氧化铯是无放射性的氢氧化碱中碱性最强的。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。
铯盐跟钾盐、钠盐一样溶于所有盐溶液中。(高氯酸盐不溶)
主要用途
为了探索宇宙,必须有一种崭新的、飞行速度极快的交通工具。一般的火箭、飞船都达不到这样的速度,最多只能冲出地月系;只有每小时能飞行十几万公里的"离子火箭"才能满足要求。
前面我们已经说过,铯原子的最外层电子极不稳定,很容易被激发放射出来,变成为带正电的铯离子,所以是宇宙航行离子火箭发动机理想的"燃料"。铯离子火箭的工作原理是这样的:发动机开动后,产生大量的铯蒸气,铯蒸气经过离化器的"加工",变成了带正电的铯离子,接着在磁场的作用下加速到每秒一百五十公里,从喷管喷射出去,同时给离子火箭以强大的推动力,把火箭高度推向前进。
计算表明,用这种铯离子作宇宙火箭的推进剂,单位重量产生的推力要比现在使用的液体或固体燃料高出上百倍。这种铯离子火箭可以在宇宙太空遨游一二年甚至更久。