
1、銫名稱:銫
2、金屬銫性質(zhì):銫位于第六周期的堿金屬(IA)族,是帶銀金色的堿金屬,莫氏硬度0.2,非常柔軟(它的莫氏硬度是所有元素中最低的),具有延展性。密度1.8785g/cm3,熔點(diǎn)28.40℃(83.1℉),沸點(diǎn)678.4℃。金屬銫是沒有放射性的,但是金屬銫屬于危險(xiǎn)化學(xué)品,屬遇濕易燃和自燃物品。天然存在的銫133是一種穩(wěn)定同位素,而其他銫同位素則屬于放射性。
銫的化學(xué)性質(zhì)極為活潑,銫在空氣中生成一層灰藍(lán)色的氧化銫,不到一分鐘就可以自燃起來,發(fā)出深紫紅色的火焰,生成很復(fù)雜的銫的氧化物。銫在堿金屬中是最活潑的,能和氧發(fā)生劇烈反應(yīng),生成多種銫氧化物。在潮濕空氣中,氧化的熱量足以使銫熔化并燃燒。銫不與氮反應(yīng),但在高溫下能與氫化合,生成相當(dāng)穩(wěn)定的氫化物。
3、銫礦物類型:銫元素在地殼中的豐度:3p.p.m.;海水中:3.0×10-4p.p.m;地殼巖石中較地幔中銫含量高,通常與堿金屬銣和鋰共存,主要含銫礦物有銫榴石,銫鋰云母,銫沸石,銫綠柱石,含銫蒸發(fā)鹽或鹵水及含銫蛋白石,銫榴石是含銫礦物,也是提取銫的主要原料,也有少量氯化銫存在于光鹵石中。已發(fā)現(xiàn)34種銫的同位素,除銫–133是唯一存在于自然界的穩(wěn)定同位素;其余皆是鈾裂變產(chǎn)生的放射性同位素。
3.1 銫榴石
銫榴石又稱銫沸石,產(chǎn)于花崗巖和偉晶巖中,與鋰云母、鋰輝石、葉鈉長石等共生,是目前已知的含銫最多的礦物,也是提取銫和制取銫鹽的重要礦石礦物。銫榴石晶體呈立方體與四角三八面體的聚形,強(qiáng)玻璃光澤,條痕白色,莫氏硬度5.2-6.1,比重2.91g/cm3,化學(xué)式為CsAlSi2O6·nH2O,純的銫榴石中 Cs2O 所占的質(zhì)量百分比為 23.5~36.5%。
銫榴石
4、銫礦床類型:目前世界上已知的銫礦床有四種類型:①含銫偉晶巖(銫榴石、銫沸石和銫鋰云母)礦床,此類型占世界總采量的98%; ②古代和現(xiàn)代含銫鹽類礦床;③銫錳星葉石礦床,尚未開采;④含銫硅華。
5、銫的用途:銫通常以其化合物和合金形式用于電子管和光電池中。由于銫很容易電離,它的主要工業(yè)用被用作離子火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、信息產(chǎn)業(yè)、核能源、航天技術(shù)、熒光材料、光學(xué)晶體、醫(yī)藥、催化劑等領(lǐng)域子鐘的重要材料。
5.1 原子鐘
原子時(shí)是以秒,而不是以日為基本時(shí)間單位的,原子時(shí)秒長定義為:銫原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間在零磁場下躍遷輻射9192631770周所持續(xù)的時(shí)間。銫原子鐘是利用激光把銫原子冷卻到接近絕對(duì)零度,使其運(yùn)動(dòng)緩慢,從而能夠進(jìn)行精確的測定,銫的微波原子鐘是現(xiàn)有時(shí)間測量最高標(biāo)準(zhǔn)精確度的原子鐘。
銫原子鐘
5.2 放射治療
利用射線對(duì)組織細(xì)胞中DNA促使變化,染色體畸變或斷裂,液體電離產(chǎn)生化學(xué)自由基,終于會(huì)引起細(xì)胞或其子代失去活力達(dá)到破裂或抑制腫瘤生長。分化程度低的細(xì)胞和分裂期的細(xì)胞對(duì)電離輻射比較敏感而容易失活,因此惡性腫瘤可用放射線治療。常用放射原有同位素(鐳、60鈷、137銫)、X線治療機(jī)和粒子加速器(產(chǎn)生高能電子束,中子束等),分為外照射和內(nèi)照射兩類方法。
銫用于放射治療
5.3 RAMON鋼水液面控制儀
連鑄機(jī)液面自動(dòng)控制是實(shí)現(xiàn)連鑄設(shè)備自動(dòng)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié),連鑄機(jī)液面自動(dòng)測量和控制的最可靠的方法則是放射性同位素方法。在液面自動(dòng)控制的眾多方法中, RAM銫源型鋼水液面控制儀使用現(xiàn)代最新科技成果,在結(jié)晶器側(cè)面安裝了“透視眼”,是唯一一種直接測量鋼水液面高度值、不需要換算和近似計(jì)算的方法。由于采用了嚴(yán)格的屏蔽保護(hù)措施,保證了使用中的絕對(duì)安全性。與使用一般技術(shù)的測量方法比較, RAM銫源型鋼水液面控制儀的方法最穩(wěn)定、最可靠,因此國外大多數(shù)鋼鐵廠都已采用這種方法。
RAM銫源型鋼水液面控制儀
5.4 光電元件
金屬銫用作電視機(jī)、照相機(jī)的光電元件。Cs2CrO4、Cs2CO3、Csl用于光電管、光電倍增管、紅外線、紫外線像轉(zhuǎn)換用變像管、X射線熒光倍增管、高速快門用變像管、攝像管,用于大功率電光源變頻添加劑,用作提高高壓汞燈顯色性和降低重新點(diǎn)燃電壓。
銫用于電視機(jī)光電元件
5.5 其他應(yīng)用
(1)銫可用作高真空吸氣劑。一種吸收式高真空離子泵是用 90%~95% 鋰、5%~10% 銫混合金屬作為吸氣劑。(2)銫氯化物可作為某些熔鹽電解電解質(zhì)組分。熔鹽電解Cr時(shí),加入氯化銫,可降低電解溫度,避免Cr與基底金屬合金化。電解Na時(shí)加入氯化銣,可降低電解溫度、延長電極壽命,具有良好的技術(shù)效果。Al材作防腐涂層處理時(shí),處理液中加入CsF可提高涂層抗腐蝕能力。
銫用于真空離子泵
6、銫的儲(chǔ)量與分布:中國是銫資源豐富的國家。國內(nèi)銫主要賦存于銫榴石、鋰云母、鹽湖鹵水、氣田水、地?zé)崛?。?jù)美國地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計(jì),全球銫榴石資源主要產(chǎn)在加拿大、納米比亞和聿巴布韋,三地的總量可達(dá)21萬噸。全球(不包括中國)的Cs2O 儲(chǔ)量可達(dá)1100萬噸。我國銫資源十分豐富,除了新疆、四川、江西、江蘇和湖南偉晶巖,青海和西藏的鹽湖外,在西藏還發(fā)現(xiàn)富銫的熱泉硅華礦床。鹽湖和富銫熱泉硅華礦床中的銫資源潛力非常巨大。
7、銫最優(yōu)產(chǎn)地:新疆、四川、湖南。
8、銫價(jià)格
金屬銫 Cs≥99.9% 900元/克
氟化銫 CsF≥99.9% 800元/kg
碳酸銫 Cs2CO3≥99.9% 700元/kg
9、銫常見問題
9.1 最強(qiáng)堿是什么?是氨基銫,氮化銫,氧化銫,甲基銫還是氫化銫?
堿性最強(qiáng)的是叔丁基鋰和叔丁醇鉀的混合物,平衡時(shí)由正離子交換生成叔丁基鉀,堿性比叔丁基鋰更高。堿性更強(qiáng)的烷基金屬化合物(如烷基銫之類)過于活潑而少用,但它們的堿性比常用的有機(jī)金屬化合物更強(qiáng)。
在無機(jī)化合物中,氮化鋰是最強(qiáng)的堿之一,它的堿性可以使氫氣去質(zhì)子生成氨基鋰和氫化鋰。