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铯：修订间差异

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铯与金的化学计量1:1的混合物加热后可以反应形成黄色的[[金化铯]]。这里的金阴离子表现为[[拟卤素]]。该化合物能够与水发生剧烈反应，生成[[氢氧化铯]]、金属金以及氢气。在液氨中，金化铯可以与铯特定的离子交换树脂反应以产生四甲基金。类似的铂化物，红色的铂化铯{{chem|Cs|2|Pt}}包含表现得像拟硫族的铂阴离子<ref>{{cite journal|title=Effects of relativistic motion of electrons on the chemistry of gold and platinum|journal=Solid State Sciences|date=2005-11-30|volume=7|issue=12|pages=1464–1474|doi=10.1016/j.solidstatesciences.2005.06.015|last=Jansen|first=Martin}}</ref>。
铯与金的化学计量1:1的混合物加热后可以反应形成黄色的[[金化铯]]。这里的金阴离子表现为[[拟卤素]]。该化合物能够与水发生剧烈反应，生成[[氢氧化铯]]、金属金以及氢气。在液氨中，金化铯可以与铯特定的离子交换树脂反应以产生四甲基金。类似的铂化物，红色的铂化铯{{chem|Cs|2|Pt}}包含表现得像拟硫族的铂阴离子<ref>{{cite journal|title=Effects of relativistic motion of electrons on the chemistry of gold and platinum|journal=Solid State Sciences|date=2005-11-30|volume=7|issue=12|pages=1464–1474|doi=10.1016/j.solidstatesciences.2005.06.015|last=Jansen|first=Martin}}</ref>。

==== 复合物 ====
与所有的金属阳离子类似，Cs<sup>+</sup>与[[路易斯碱]]在溶液中形成复合物。由于该粒子较大，Cs<sup>+</sup>通常的[[配位数]]大于6，而较轻的碱金属阳离子的典型配位数为6。这个趋势在CsCl中很明显，其配位数为8。铯离子较高的配位数以及[[软硬酸碱理论|软度]]（形成[[共价键]]的趋势）是将其与其它阳离子分离的基础，在实践中用于对核废料的整治，也就是将<sup>137</sup>Cs<sup>+</sup>与大量的非放射性的K<sup>+</sup>分离<ref>{{cite journal |last1=Moyer |first1=Bruce A. |last2=Birdwell |first2=Joseph F. |last3=Bonnesen |first3=Peter V. |last4=Delmau |first4=Laetitia H. |title=Macrocyclic Chemistry |pages=383–405 |year=2005 |doi=10.1007/1-4020-3687-6_24 |chapter=Use of Macrocycles in Nuclear-Waste Cleanup: A Realworld Application of a Calixcrown in Cesium Separation Technology |isbn=1-4020-3364-8}}.</ref>。


== 制备 ==
== 制备 ==

2013年12月22日 (日) 17:59的版本

铯 55Cs
氫（非金屬） 氦（惰性氣體）
鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體）
鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體）
鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體）
銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體）
銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體）
鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體）
铷
↑
铯
↓
钫
氙 ← 铯 → 钡
外觀
金属：银金色
Some silvery-gold metal, with a liquid-like texture and lustre, sealed in a glass ampoule
概況
名稱·符號·序數铯（Caesium）·Cs·55
元素類別碱金属
族·週期·區1·6·s
標準原子質量132.9054519(2)
电子排布[氙] 6s1
2，8，18，18，8，1
铯的电子層（2，8，18，18，8，1）
铯的电子層（2，8，18，18，8，1）
歷史
發現罗伯特·威廉·本生和古斯塔夫·基尔霍夫（1860年）
分離Carl Setterberg（1882年）
物理性質
物態固体
密度（接近室温）
1.93 g·cm−3
熔点時液體密度1.843 g·cm−3
熔点301.59 K，28.44 °C，83.19 °F
沸點944 K，671 °C，1240 °F
臨界點1938 K，9.4 MPa
熔化热2.09 kJ·mol−1
汽化热63.9 kJ·mol−1
比熱容32.210 J·mol−1·K−1
蒸氣壓
壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫/K 418 469 534 623 750 940
原子性質
氧化态+1
（强碱性）
电负性0.79（鲍林标度）
电离能第一：375.7 kJ·mol−1

第二：2234.3 kJ·mol−1

第三：3400 kJ·mol−1
原子半径265 pm
共价半径244±11 pm
范德华半径343 pm
铯的原子谱线
雜項
晶体结构体心立方晶格
磁序顺磁性[1]
電阻率（20 °C）205 n Ω·m
熱導率35.9 W·m−1·K−1
膨脹係數（25 °C）97 µm·m−1·K−1
杨氏模量1.7 GPa
体积模量1.6 GPa
莫氏硬度0.2
布氏硬度0.14 MPa
CAS号[http://www.commonchemistry.org/ChemicalDetail.aspx?ref=7440-46-2 7440-46-2 7440-46-2]
同位素
主条目：铯的同位素
同位素 丰度 半衰期​（t1/2） 衰變
方式 能量​（MeV） 產物
133Cs 100% 穩定，帶78粒中子

Template:Elementbox isotopes decay2

135Cs 痕量 2.3×106 年 β− 0.269 135Ba
137Cs 痕量 30.17 年[2] β− 1.174 137Ba

铯（舊譯作鏭）（Caesium或Cesium）是一种化学元素，它的化学符号是Cs，它的原子序数是55，是一種帶银金色的碱金属。 命名是由其發現者Robert Bunsen和Gustav Kichhoff以拉丁文「coesius」（意為天藍色）命名了銫。

铯色白质软，熔點低，28.44 °C时即会熔化。它是在室温或者接近室温的条件下为液体的五种金属元素之一[註 1]。铯是一种碱金属，其物理性质和化学性质与铷和钾相似。该金属极度活泼，并且能够自燃。它是具有稳定的同位素的具有最小电负性的元素，其稳定同位素为铯-133。铯通常从铯榴石中提取，而其放射性同位素，尤其是作为裂变产物的铯-137，从核反应堆产生的废料中提取。

1860年，两位德国化学家罗伯特·威廉·本生和古斯塔夫·基尔霍夫通过刚刚研究出来的焰色反应发现了铯。铯最早的小规模应用是作为真空管以及光电电池的吸收剂。1967年，铯-133的发射光谱中的一个特殊的频率被用来定义国际单位制中秒。自此之后，铯广泛的用于原子钟。二十世纪九十年代以来，用于钻井液的铯的甲酸盐成为铯元素的最大应用。该元素在化工业以及电子产业等都有所应用。其放射性同位素铯-137的半衰期大约为30年，可以用于医学、工业测量仪器以及水文学。尽管该元素仅有轻微的毒性，铯一种有害的金属材料，并且若其放射性同位素释放到了环境中，将具有较高的健康威胁。

性质

物理性质

玻璃安瓿中的看起来像是松树枝的Y形黄色晶体
储存于氩气中的高纯度铯-133

铯是一种非常柔软、延展性很强的的白色金属，其莫氏硬度在所有的元素中最低，仅0.2。在存在痕量的氧气的情况下会变暗[3][4][5]。铯的熔点为28.4℃，为少数几种在接近室温的条件下为液态的金属元素。汞是唯一的熔点低于铯的金属元素[註 2][7]。此外，该金属具有较低的沸点，仅有641℃，为除了汞以外沸点最低的金属元素。铯的化合物燃烧时具有蓝色[8][9]或者紫色[9]。

用于教学的密封的铯样品。

铯可以和其它碱金属以及金形成合金，并且与汞形成汞齐。在温度低于650℃的条件下，铯无法和钴、铁、钼、镍、铂、钽或者钨形成合金。铯可以和锑、镓、铟以及钍形成具有感光性的金属互化物[3]。铯可以和除锂之外的碱金属混合形成合金，并且摩尔比例为41%铯，47%钾以及12%钠的合金的熔点为-78℃，在所有已知的金属合金中熔点最低[7][10]。

已经研究过若干种汞齐：CsHg
2为黑色并具有紫色金属光泽，而CsHg具有金色，同样具有金属光泽[11]。

化学性质

一个人将少量金属放进表面皿的水中所产生的小型爆炸。

金属铯具有高度的活性，并且非常容易自燃。除了在空气中能够自发燃烧以外，铯在很低温度下就能够与水发生爆炸性地反应，比元素周期表的第一主族的其他元素更剧烈[3]。铯可以在温度低达-116℃的条件下与冰发生反应[7]。由于其高度活性，该金属被分类为危险性物质。铯通常在诸如矿物油等的干燥的饱和烃中储存和运输。类似的，必须在惰性气体的保护下处理铯，例如氩。然而，铯-水的爆炸威力通常比同样量的钠-水的威力小，这是由于铯在接触到水的时候立即爆炸，使得聚集起氢气的时间很少[12]。铯可以储存于真空密封的硅硼酸盐玻璃制造的安瓿中。若铯的量超过100克，需要将铯放置在密封的不锈钢容器中运输。

铯的化学性质与其他碱金属类似，但是更接近于元素中期表中其上面的元素铷的化学性质[13]。由于铯是一种碱金属，可以预期其通常的化合价为+1[註 3]。由于铯具有较高的原子量，并且比其他非放射性碱金属电正性更强，有一些较小的区别[16]。铯是电正性最强的稳定化学元素[註 4]。铯离子也比较大，并且与其他更轻的碱金属相比较软。

化合物

27 small grey spheres in 3 evenly spaced layers of nine. 8 spheres form a regular cube and 8 of those cubes form a larger cube. The grey spheres represent the caesium atoms. The center of each small cube is occupied by a small green sphere representing a chlorine atom. Thus, every chlorine is in the middle of a cube formed by caesium atoms and every caesium is in the middle of a cube formed by chlorine.
CsCl中Cs和Cl的配位立方体的球棍模型

铯化合物多数都含有Cs+
离子，它能与很多种离子形成离子键。一个值得注意的例外是铯化物中含有(Cs−
)。[18] 其他例外还包括一些低氧化物（参见下面的氧化物章节）。

回到普通的铯化合物，Cs+的盐通常是无色的，除非阴离子有颜色。 许多简单的盐具有潮解性，但比更轻的其他碱金属弱。铯的乙酸盐、碳酸盐、卤化物、氧化物、硝酸盐和硫酸盐可溶于水。 复盐通常溶解度较小，硫酸铝铯溶解度较小的性质常用来从矿石中提纯铯。与锑（例如CsSbCl
4）、铋、镉、铜、铁和铅形成的复盐通常溶解度很小[3]。

氢氧化铯（CsOH）是一种具有强烈吸水性的强碱[13]。它能迅速腐蚀半导体材料（例如硅）的表面。[19] 过去化学家曾认为CsOH是“最强的碱”，因为大阳离子Cs+与OH-的相互作用很微弱[8]。氢氧化铯确实是碱性最强的阿伦尼乌斯碱，但是许多无法存在于水溶液中的化合物的碱性远比CsOH强，例如正丁基锂和氨基钠[13]。

铯与金的化学计量1:1的混合物加热后可以反应形成黄色的金化铯。这里的金阴离子表现为拟卤素。该化合物能够与水发生剧烈反应，生成氢氧化铯、金属金以及氢气。在液氨中，金化铯可以与铯特定的离子交换树脂反应以产生四甲基金。类似的铂化物，红色的铂化铯Cs
2Pt包含表现得像拟硫族的铂阴离子[20]。

复合物

与所有的金属阳离子类似，Cs+与路易斯碱在溶液中形成复合物。由于该粒子较大，Cs+通常的配位数大于6，而较轻的碱金属阳离子的典型配位数为6。这个趋势在CsCl中很明显，其配位数为8。铯离子较高的配位数以及软度（形成共价键的趋势）是将其与其它阳离子分离的基础，在实践中用于对核废料的整治，也就是将137Cs+与大量的非放射性的K+分离[21]。

制备

铯可以用电解法和热还原法制备。但是由于对电极有强腐蚀性，工业上一般不用电解法。

Ca + 2 CsCl → 2 Cs↑ + CaCl2

注释

  1. ^ 其它四种金属为铷（熔点为39 °C），钫（估计熔点为27 °C），镓（熔点为30 °C}以及汞（熔点为-39 °C）。溴在室温下也是液体，其熔点为-7.2 °C，但是它是卤素而不是金属。
  2. ^ 放射性元素钫可能具有更低的熔点，然而，由于其放射性，难以分离的足够的钫以进行测试[6]
  3. ^ 在包含有Cs−阴离子的铯化物中情况不同，此时铯具有-1的化合价[14]。此外，Mao-sheng Miao 2013年的结果表明，在压强极大（超过20 GPa）的条件下，内部的5p电子可以形成化学键，这时铯能够表现的与第七种5p元素类似。该发现表明在该条件下可能存在铯化合价为+2至+6的铯氟化物[15]
  4. ^ 钫可能具有更强的电正性，但是由于其高放射性，从未进行过使眼色量。钫的第一电离能指出其相对论效应可能使其活性降低，并且使其电负性高于周期表趋势所预期的值[17]


 元素周期表（碱金属）
  IA
1 		IIA
2 		IIIB
3 		IVB
4 		VB
5 		VIB
6 		VIIB
7 		VIIIB
8 		VIIIB
9 		VIIIB
10 		IB
11 		IIB
12 		IIIA
13 		IVA
14 		VA
15 		VIA
16 		VIIA
17 		VIIIA
18
1 H   He
2 Li Be   B C N O F Ne
3 Na Mg   Al Si P S Cl Ar
4 K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
相關項目
   

锂
Li
原子序数: 3
原子量: 6.941
熔点: 453.69
沸点: 1615
电负性: 0.98

钠
Na
原子序数: 11
原子量: 22.990
熔点: 370.87
沸点: 1156
电负性: 0.96

钾
K
原子序数: 19
原子量: 39.098
熔点: 336.58
沸点: 1032
电负性: 0.82

铷
Rb
原子序数: 37
原子量: 85.468
熔点: 312.46
沸点: 961
电负性: 0.82

铯
Cs
原子序数: 55
原子量: 132.905
熔点: 301.59
沸点: 944
电负性: 0.79

钫
Fr
原子序数: 87
原子量: (223)
熔点: ?295
沸点: ?950
电负性: 0.7

熔点、沸点单位为开尔文

Template:Link FA Template:Link FA Template:Link GA

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