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銫 是怎樣壹種物質?

銫是壹種化學元素,它的化學符號是Cs,它的原子序數是55,是壹種帶銀金色的堿金屬。

銫色白質軟,熔點低。在空氣中容易氧化。是制造真空件器、光電管等的重要材料,化學上用做催化劑。

總體特性

名稱, 符號, 序號 銫、Cs、55

系列 堿金屬

族, 周期, 元素分區 1族, 6, s

密度、硬度 1879 kg/m3、0.2

顏色和外表 銀金色

Image:Cs,55.jpg

地殼含量 6×10-4%

原子屬性

原子量 132.9054519(2) 原子量單位

原子半徑 (計算值) 260(298)pm

***價半徑 225 pm

範德華半徑 無數據

價電子排布 [氙]6s1

電子在每能級的排布 2,8,18,18,8,1

氧化價(氧化物) 1(強堿性)

晶體結構 體新立方格

物理屬性

物質狀態 固態(順磁性)

熔點 301.59 K(28.44 °C)

沸點 944 K(671 °C)

摩爾體積 70.94×10-6m3/mol

汽化熱 67.74 kJ/mol

熔化熱 2.092 kJ/mol

蒸氣壓 2500 帕(1112K)

聲速 無數據

其他性質

電負性 0.79(鮑林標度)

比熱 240 J/(kg·K)

電導率 4.89×106/(米歐姆)

熱導率 35.9 W/(m·K)

第壹電離能 375.7 kJ/mol

第二電離能 2234.3 kJ/mol

第三電離能 3400 kJ/mol

最穩定的同位素

同位素 豐度 半衰期 衰變模式 衰變能量

MeV 衰變產物

133Cs 100 % 穩定

134Cs 人造 2.05年 電子捕獲

β衰變

2.06 134Xe

134Ba

135Cs 微量 2.0×106年 β衰變 2.10 135Ba

137Cs 人造 30.17年 β衰變 1.17 137Ba

元素序號:55

元素符號:Cs

元素名稱:銫

元素原子量:132.9

元素類型:金屬

發現人:本生、基爾霍夫 發現年代:1860年

發現過程:

1860年,德國的本生和基爾霍夫,在對礦泉的提取物進行光譜實驗時,發現了銫。

元素描述:

銀白色金屬,性軟而輕,具有延展性。密度1.8785克/厘米3。熔點28.40±0.01℃,沸點678.4℃。化合價+1。電離能3.894電子伏特。在堿金屬中它是最活潑的,能和氧發生劇烈反應,生成多種氧化物的混合物。在潮濕空氣中,氧化的熱量足以使銫熔化並點燃。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。銫和水,甚至和溫度低到-116℃的冰均可發生猛烈反應。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堿金屬相類似的反應,但它比較活潑。氯化銫是它的主要化合物。

元素來源:

自然界中銫鹽存在於礦物中,也有少量氯化銫存在於光鹵石。由氯化銫用鈣還原制取。

元素用途:

在光的作用下,銫會放出電子,金屬銫主要用於制造光電管、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,用作二氧化碳凈化裝置中的吸收劑、無線電電子管吸氣劑和微量化學中。在醫藥上銫鹽還可用作服用含砷藥物後的防休克劑。同位素銫-137可用以治療癌癥。

元素輔助資料:

光譜分析比化學分析靈敏度高,在地殼中含量較少的銫、銣、鉈、銦,在逃過了分析化學家們的手之後,就被光譜分析的關卡逮捕住了。

1860年,本生和基爾霍夫創建光譜分析的這壹年,他們用分光鏡在濃縮的杜克海姆礦泉水中發現有壹個新的堿金屬存在。他們在壹篇報告中敘述著:“蒸發掉40噸礦泉水,把石灰、鍶土和苦土沈澱後,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壹部分顯現出這兩條藍線。經過研究可以得出結論,必有壹未知的簡單物質存在,屬於堿金屬族。我們建議把這壹物質叫做caesium(銫),符號為Cs。命名來自拉丁文caesius,古代人們用它指晴朗天空的藍色。……”

其實早在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。銫從他手中溜走了。

金屬銫壹直到1882年才由德國化學家塞特貝格電解氰化銫(CsCN)和氰化鋇(Ba(CN)2)的混合物獲得。

最軟的金屬——銫

如果有人問,自然界裏最軟的金屬元素是什麽?妳可以這樣回答,銫就是最軟的金屬,它甚至比石蠟還軟。

銫具有活潑的個性,它本來披著壹件漂亮的銀白色的“外衣”,可是壹與空氣接觸,馬上就換成了灰藍色,甚至不到壹分鐘就自動地燃燒起來,發出玫瑰般的紫紅色或藍色的光輝,把它投到水裏,會立即發生強烈的化學反應,著火燃燒,有時還會引起爆炸。即使把它放在冰上,也會燃燒起來。正因為它這麽地“不老實”,平時人們就把它“關”在煤油裏,以免與空氣、水接觸。

最有意思的是,銫的熔點很低,很容易就能變成液體。壹般的金屬只有在熊熊的爐火中才能熔化。,可是銫卻十分特別,熔點只有攝氏二十八度半,除了水銀之外,它就是熔點最低的金屬了。大家都知道,我們人體的正常溫度是攝氏三十七度,所以把銫放到手心裏,它就會像冰塊掉進熱鍋裏那樣很快地化成液體,在手心裏滾來滾去。

在自然界裏,銫的分布相當廣泛,巖石、土壤、海水以至某些植物機體,到處都有它的“住地”。可是銫沒有形成單獨的礦場,在其他礦物中含量又少,所以生產起來很麻煩。壹年下來,生產出的銫很少,“物以稀為貴”,現在銫比金子還貴。

最準確的計時儀器

用銫可以做成最準確的計時儀器——原子鐘。

壹說到鐘,妳們自然明白這是壹種計量時間的工具。人類的生活和生產活動離不開計時,想想看,如果有壹天起床後,世界上所有的鐘表都不翼而飛了,世界會變成什麽樣子呢?

過去,人們確定時間都拿地球的自轉作為基準。地球是個天然的計時器,它每晝夜繞軸自轉壹周,寒來暑往,年年如此。人們把地球自轉壹周所需要的時間定為壹天——二十四小時,它的八百六千四百分之壹就是壹秒,秒的時間單位就是這樣來的。

但是,後來人們發現,由於潮汐力等許多因素的影響,地球不是壹個非常準確的“時鐘”。它的自轉速度是不穩定的,時快時慢。雖然這種快慢的差別極小,但累計起來,誤差就很大了。

有沒有壹種更準確的計時儀器呢?

人們開始打破舊的傳統習慣,大的壹頭不行,往小的壹頭探索。人們發現:銫原子的第六層——即最外層的電子繞著原子核旋轉的速度,總是極其精確地在幾十億分之壹秒的時間內轉完壹圈,穩定性比地球繞軸自轉高得多。利用銫原子的這個特點,人們制成了壹種新型的鐘——銫原子鐘,規定壹秒就是銫原子“振動”九十壹億九千二百六十萬壹千七百七十次(即相當於銫原子的最外層電子旋轉這麽多圈)所需要的時間。這就是“秒”的最新定義。

利用銫原子鐘,人們可以十分精確地測量出十億分之壹秒的時間,三百年來積累起來的時間總誤差不超過五秒,精確度和穩定性遠遠地扭過世界上以前有過的任何壹種表,也超過了許多年來壹直以地球自轉作基準的天文時間。

人類創造性的勞動得到了收獲。大家知道,在我們日常生活裏,只要知道年、月、日以至時、分、秒就可以了。但是現代的科學技術卻往往需要精確地計量更為短暫的時間,比如毫秒(千分之壹秒)、微秒(百萬分之壹秒)等等。有了像銫原子鐘這樣壹類的鐘表,人類就有可能從事更為精細的科學研究和生產實踐,比如對原子彈和氫彈的爆炸、火箭和導彈的發射以及宇宙航行等等,實行高度精確的控制,當然也可以用於遠程飛行和航海。

在太空中遨遊

為了征服宇宙,必須有壹種嶄新的、飛行速度極快的交通工具。壹般的火箭、飛船都達不到這樣的速度,最多只能沖出地月系;只有每小時能飛行十幾萬公裏的“離子火箭”才能滿足要求。

有的小朋友可能會問:我們只知道原子、分子,怎麽又出來壹個離子?離子是什麽呀?

簡單說吧,大家都知道,正常的分子、原子等粒子是電中性的,表現不出帶有什麽電荷;而離子卻是帶電(正電或負電)的粒子,分子、原子等帶壹電荷就成了離子(正離子或負離子)。

前面我們已經說過,銫原子的最外層電子極不穩定,很容易被激發放射出來,變成為帶正電的銫離子,所以是宇宙航行離子火箭發動機理想的“燃料”。

銫離子火箭的工作原理是這樣的:發動機開動後,產生大量的銫蒸氣,銫蒸氣經過離化器的“加工”,變成了帶正電的銫離子,接著在磁場的作用下加速到每秒壹百五十公裏,從噴管噴射出去,同時繪離子火箭以強大的推動力,把火箭高度推向前進。

計算表明,用這種銫離子作宇宙火箭的推進劑,單位重量產生的推力要比現在使用的液體或固體燃料高出上百倍。這種銫離子火箭可以在宇宙太空遨遊壹二年甚至更久!