铯

[拼音]：se

[外文]：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。

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.