7440-46-2
中文名稱
銫
英文名稱
Cesium
CAS
7440-46-2
EINECS 編號
231-155-4
分子式
Cs
MDL 編號
MFCD00134037
分子量
132.91
MOL 文件
7440-46-2.mol
更新日期
2023/03/20 19:41:24
7440-46-2 結(jié)構(gòu)式
物理化學(xué)性質(zhì)
外觀性質(zhì)銀白色柔軟金屬或銀白色液體。
外觀性狀銀白色有延展性的金屬。相對密度1.892(18℃)。熔點28.44℃。沸點671℃。在潮濕空氣中迅速氧化，能自燃著火。硬度0.2 Mohs。電阻率(0℃)19 μΩ?cm，(30℃)36.6μΩ?cm。比熱容(20℃)0.217 J/(g?K)。熔化熱2.087kJ/mol；汽化熱68.85 kJ/mol。熱導(dǎo)率：35.9 W/(m?K)，在熔點時液體為18.4w/(m?K)，在沸點時蒸氣為0.0046w/(m?K)。與水反應(yīng)釋放出H2，溶于液氨。它是僅次于汞的易熔金屬。銫的性質(zhì)與鉀相似，但比鉀的反應(yīng)性更強(堿金屬中最活潑者)。與空氣接觸就著火，當(dāng)混有有機物時就產(chǎn)生爆炸性反應(yīng)。與水或酸類劇烈反應(yīng)放出H2發(fā)生燃燒。有劇烈的反應(yīng)性，有時有爆炸性
溶解性溶于酸、乙醇。
熔點28.5 °C(lit.)
沸點705 °C(lit.)
密度1.873 g/mL at 25 °C(lit.)
蒸氣壓1 mm Hg ( 279 °C)
儲存條件2-8°C
溶解度H2O: soluble
形態(tài)ingot
比重1.892
顏色Silver
電阻率 (resistivity)19 μΩ-cm, 0°C
水溶解性reacts with H2O to evolve H2; soluble liquid NH3 [MER06]
敏感性濕氣敏感
Merck13,2018
穩(wěn)定性易燃固體；粉末狀高度易燃。濕氣敏感。與氯、磷、水不相容。
CAS 數(shù)據(jù)庫7440-46-2(CAS DataBase Reference)
EPA化學(xué)物質(zhì)信息Cesium (7440-46-2)
安全數(shù)據(jù)
警示詞危險
危險性描述H260-H314
危險品標(biāo)志Xi,C,F
危險品運輸編號UN 3264 8/PG 3
WGK Germany3
RTECS號FK9225000
F10
TSCAYes
危險等級4.3
包裝類別I
海關(guān)編碼28051990
毒害物質(zhì)數(shù)據(jù)7440-46-2(Hazardous Substances Data)
應(yīng)用領(lǐng)域
用途一
廣泛用于電子工業(yè)、玻璃陶瓷工業(yè)、醫(yī)藥和冶金工業(yè)用途二
光電元件。聚合反應(yīng)的催化劑。紅外線燈。原子鐘。用途三
是制造真空件器、光電管等的重要材料，化學(xué)上用做催化劑。用途四
是制造真空件器、光電管等的重要材料，化學(xué)上用做催化劑。用于ICP-AES、AAS、AFS、ICP-MS、離子色譜等。滴定分析用標(biāo)準(zhǔn)溶液。校準(zhǔn)儀器和裝置；評價方法；工作標(biāo)準(zhǔn)；質(zhì)量保證/質(zhì)量控制；其他。參考質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
參考標(biāo)準(zhǔn)▼
▲
指標(biāo)名稱
指標(biāo)
金屬銫(Cs)含量/%≥
99.99
制備方法
方法一
真空蒸餾法提純 首先用擴散泵把裝置抽成真空，將整個裝置從A至E加熱至400～450℃，使其干燥數(shù)小時。然后把提純的氬氣充滿整個裝置，切開A處，將裝有帶揮發(fā)油的金屬銫的容器送人管B中，待揮發(fā)油蒸發(fā)后，把管B再次封住，將裝置抽成真空(≤10-6托)，用電爐在E附近進行加熱，使銫在管D蒸餾析出?？垦b置旋轉(zhuǎn)，使熔融的銫從管D流到安瓿中，冷卻后，裝置充滿氬氣，將安瓿熔融物切斷，制得高純銫。7440-46-2(安全特性,毒性,儲運)
爆炸物危險特性
遇水、濕空氣、氧化劑放出氫氣可爆儲運特性
庫房通風(fēng)低溫干燥;沒于烴中保存; 與氧化劑、鹵素、強酸分開存放毒性分級
中毒急性毒性
腹腔- 小鼠 LD50: 1700 毫克/ 公斤可燃性危險特性
遇水、濕空氣放出氫氣可燃類別
遇水燃燒物品滅火劑
干粉、干砂、干石粉常見問題列表
概述
銫,原子量132.90545(2)。原子序數(shù)55。銀白色六方晶系金屬(單質(zhì)的潔凈面顯金黃色)。質(zhì)輕軟且可延。熔點28.55±0.16℃，沸點669.5℃，相對密度1.873。在堿金屬中，是電正性最高的強堿性元素。與冷水反應(yīng)發(fā)生爆炸。-116℃時，仍可與水反應(yīng)。可溶于液氨，生成氨基化合物和氫氣。能與鹵素、磷、硫直接反應(yīng)生成相應(yīng)二元化合物。存在于銫榴石、光鹵石以及鱗云母礦中。由電解熔融氯化銫而得。極純的氣態(tài)銫可由疊氮化銫的熱分解而制得。銫單質(zhì)主要用于制造光電管、攝譜儀、閃爍計數(shù)器、電子管、紅外信號燈、以及光學(xué)自動控制儀器，還用于電子管的吸氧劑。醫(yī)療中用銫鹽做藥物。同位素銫-137，可用來治療癌癥。
1860年德國化學(xué)家本森(R.Bunsen)和基爾霍夫 (G.R.Kirchoff) 在研究礦泉水的光譜時發(fā)現(xiàn)銫，這是第一個用光譜法發(fā)現(xiàn)的元素，根據(jù)其光譜線的顏色按拉丁文Caesius(天藍色)取名為Cesium(銫)。塞特伯格(C.Setterberg)于1881年電解氰化銫-氰化鋇混合熔鹽時，首次制得金屬銫。銫在制得以后60余年中未獲工業(yè)應(yīng)用。1926年開始用銫制造光電管，但用量極小。第一次世界大戰(zhàn)前只有德國生產(chǎn)少量銫，產(chǎn)量僅幾千克。20世紀(jì)30年代美國開始生產(chǎn)銫。第二次世界大戰(zhàn)期間，銫作為光敏材料，用量增加，但由于銫價格昂貴而稀少，應(yīng)用受到限制。1957年美國研究成功從鋰云母提鋰后的母液——混合碳酸堿液(含Cs2O2%和Rb2O23%)中回收銫、銣的方法，導(dǎo)致銫產(chǎn)量驟增。銫作為鋰生產(chǎn)的副產(chǎn)品，成本低，價格也隨之顯著下降，從而大大推動了銫的應(yīng)用和對銫性質(zhì)的研究。20世紀(jì)60年代以來，銫在原子鐘、光學(xué)儀器、激光、有機合成等方面獲得應(yīng)用，同時還開發(fā)了多種提銫方法，使銫的提取冶金技術(shù)達到相當(dāng)水平，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，價格進一步下降。中國于1956年開始銫的冶煉研究，60年代初開始生產(chǎn)銫，相繼開發(fā)了新疆、江西、四川等省的銫資源，現(xiàn)已能生產(chǎn)20余種銫、銣產(chǎn)品，滿足國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展和科學(xué)研究對銫的需要。
物理性質(zhì)
金屬銫為體心立方晶體結(jié)構(gòu)，質(zhì)軟，有延性，可用刀切割。銫原子的外電子層構(gòu)型為[Xe]6s1。在堿金屬中銫的熔點和沸點最低，蒸氣壓最高，密度最大，導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性最好，電離電位最小。銫有22種同位素，其質(zhì)量數(shù)在123～144之間。自然界中的133Cs為穩(wěn)定同位素。放射性同位素137Cs是原子反應(yīng)堆的聚變產(chǎn)物，半衰期為30.23a。
圖1為銫的主要物理性質(zhì)
有關(guān)銫的概述、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、制備方法等是由Chemicalbook的侍艷編輯整理。（2015-11-16）
化學(xué)性質(zhì)
銫具有所有堿金屬的化學(xué)特性，是堿金屬化學(xué)反應(yīng)活性最強的元素。常見的銫化合價為正一價，由Cs+→Cs0的還原電位為-2.923V。銫和銣性質(zhì)相近，較難分離。金屬銫在空氣中燃燒時會噴濺出濃密的堿性煙霧，這種堿性煙霧能傷害眼睛、呼吸系統(tǒng)和皮膚。銫在潮濕的空氣中氧化放出的熱量足以使銫點燃并熔化。銫和氧劇烈反應(yīng)生成多種氧化物的混合物。銫有Cs-1(s2)和Cs+兩種氧化態(tài)。銫與水作用會發(fā)生強烈爆炸，甚至與157K溫度的冰接觸也劇烈反應(yīng)，生成氫氧化物，放出氫氣。和鋰不同，銫不與氮反應(yīng)。銫在高溫下與氫反應(yīng)生成相當(dāng)穩(wěn)定的氫化物。銫和乙炔反應(yīng)生成乙炔化物。銫和鹵素劇烈反應(yīng)不同于其他堿金屬與鹵素的反應(yīng)，銫能生成穩(wěn)定的多鹵化物，如CsI3。銫和氨反應(yīng)生成氨基化銫 (CsNH2)。在低溫下銫和CO反應(yīng)生成一種組成不定的晶體化合物。碳酸銫可被金屬鎂還原成金屬銫，氯化銫可被鈣還原。銫和其他堿金屬可形成低熔點的液體合金，如Cs-12Na-47K合金，其熔點195K;Cs～13Rb合金，其熔點234K;Cs-55Na合金，其熔點244K。銫鹽可生成極難溶的礬，如CsCl·SbCl3。冶煉上利用銫礬的難溶特性來分離銫，分析上用以定量測定銫的含量。
圖2為銫的主要化合物及其基本性質(zhì)
資源和礦物原料
銫的地殼豐度是鋰、鈉、鉀、銣、銫五種堿金屬元素中最小的，為2.6×10-4%，海水含銫5×10-8%。銫常和鋰、銣、鉀共生。雖然銫比銣的地殼豐度小得多，但銫有工業(yè)用獨立礦物。鋰云母是提取銫的主要資源之一。一些鋰云母礦含銫較高，如美國加利福尼亞的鋰云母礦含CszOO．30％，前蘇聯(lián)科拉半島的鋰云母含Cs20 O．24％。津巴布韋比基塔地區(qū)的鋰云母儲量大，但僅含cs。OO．08％。銫榴石是銫的重要工業(yè)資源，主要產(chǎn)于美國的緬因州、加拿大的伯尼克湖、津巴布韋的比基塔地區(qū)和納米比亞的卡里比布}此外，亦有少量產(chǎn)于瑞典、莫桑比克及東哈薩克斯坦。一般銫榴石含銫甚高，含鋰、銣較低，有的甚至含銣很少。如美國緬因州的銫榴石含Csz0 36％、Li20 0．04％，前蘇聯(lián)科拉半島的銫榴石含Cs20 27．1％，意大利厄爾巴島的銫榴石含Cs：O 34％(Liz0痕量)。中國新疆的銫榴石含Cs：0 29％～30％。以上礦物幾乎都不含銣。此外，加拿大伯爾尼克湖的銫榴石含Cs20 28．6％、Rb20 1．36％、Li20 O．31％；津巴布韋比基塔的銫榴石含Cs20 22．4％、Rb20O．84％、Li20 O．30％。光鹵石也是銫的重要來源，主要產(chǎn)于德國。前蘇聯(lián)科拉半島擁有世界最大的光鹵石產(chǎn)地。鹽湖、地下鹵水、氣田水、油井水、溫泉水及地?zé)崴继N藏有大量的銫，有的含銫量比較高。如美國索爾頓的湖水含cszO(16～21)×10-‘％，伍德湖油田水含Csa0 25×10-‘％。世界已查明的銫總儲量為120000t，其中加拿大80000t，津巴布韋25000t，納米比亞10000t。中國銫資源豐富，主要分布在江西的宜春、新疆的可可托海、四川的康定、湖南的香花嶺和青海。江西的鋰云母含Cs20 O．3％、Rb。0 1．72％，是中國最大的銫資源基地。中國鹽湖鹵水多，銫資源豐富，青藏高原鹵水平均含cs。0 O．03g／L，四川的自貢鹵水中的銫也已得到開發(fā)利用。
圖3為主要的銫礦物
制備方法
使銫榴石與氧化鈣、氯化鈣一起煅燒，可制得氯化銫，再經(jīng)熔融電解，可制得金屬銫。2CsAlSi2O6+3CaO+CaCl2→ 2CsCl+Al2O3+4CaSiO3
2CsCl→2Cs+Cl2
提取冶金
主要包括銫提取(制取化合物)和金屬銫制取兩大步驟。有時為了獲得高純金屬銫產(chǎn)品，需進行高純金屬銫制取。銫提取是從鋰云母、銫榴石和光鹵石等銫原料中提取銫化合物的過程。銫榴石提銫、銣有銫榴石鹽酸法分解、銫榴石硫酸法分解、堿性熔鹽焙燒、氯化焙燒和礦石直接還原等方法。工業(yè)上主要采用前兩種方法。從銫原料中提取的銫化物常含有一定數(shù)量的雜質(zhì)，需采用諸如溶劑萃取法提銫等方法制取純的銫化合物，從銫榴石生產(chǎn)金屬銫的工藝過程如圖。 
圖4為從銫榴石生產(chǎn)金屬銫的工藝流程
用途
銫及其化合物主要用于高技術(shù)的研究和開發(fā)，如用于磁流體發(fā)電、熱離子發(fā)電、渦輪發(fā)電及離子推進技術(shù)的研究和開發(fā)，這些技術(shù)都處在開發(fā)階段。美國高技術(shù)用銫量占銫總用量的50%～70%。銫的工業(yè)應(yīng)用主要是電子工業(yè)、玻璃陶瓷和藥物。銫及其化合物的性質(zhì)和銣類似，在許多應(yīng)用場合二者可以互代，但銫的某些性質(zhì)優(yōu)于銣，如銫的光電轉(zhuǎn)換靈敏度比銣高。磁流體發(fā)電是使各種燃料產(chǎn)生的高溫導(dǎo)電流通過強磁場，在電感應(yīng)作用下由熱能直接轉(zhuǎn)換成電能，銫作為誘導(dǎo)材料加入到燃料中，可降低燃料離子化所需溫度，改善離子焰?zhèn)鲗?dǎo)性，增加所產(chǎn)生的能量。一座60萬kW磁流-蒸氣聯(lián)合電廠每年約需用3000t碳酸銫。熱電換能器是利用熱電子發(fā)射現(xiàn)象產(chǎn)生大電流輸出的二極管，將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能，用銫制作的二極管可以提高熱離子發(fā)電機的發(fā)電效率。氣化的金屬銫被離子化后，在電場作用下可加速到接近光速，再被電子束中和并從引擎中噴出，能產(chǎn)生強大的推動力。以銫為推進劑的火箭發(fā)動機比沖可達2000s (大多數(shù)化學(xué)燃料比沖僅300～400s)。一艘?guī)в?00g銫的離子推進宇宙飛船的航程大約是常用燃料飛船的150倍。普通光線的能量就足以使銫游離出價電子，銫的這一特性被用于制造光電管、攝譜儀、無線電電子管、軍用紅外信號燈及各種光學(xué)儀器和檢測儀器中，使用銫光電池電源的尋靶導(dǎo)彈頭，可跟蹤、攔截敵方的飛行物。電視技術(shù)中采用銫陰極制造的低壓電子束攝像管。銫的鹵化物具有發(fā)光性能，用于制造閃爍計數(shù)器。鈉激活的碘化銫對X射線的阻擋能力比其他鹵化物大得多，用其制造的圖像增強管具有很高的分辨力、強度和穩(wěn)固性，使醫(yī)用X光機不用暗室就可供多人觀察而不受X射線的輻射。許多國家用銫原子鐘作頻率和時間標(biāo)準(zhǔn)，其精度達到1×10-13s，廣泛用于通訊、運輸、軍事和宇航工業(yè)。硝酸銫是多成分特種玻璃的光折射調(diào)整劑，廣泛用于光學(xué)纖維和纖維質(zhì)透鏡生產(chǎn)。銫的化學(xué)活性大，電離電位低，能改變主催化劑的表面性質(zhì)，含銫的催化劑具有更好的催化活性、選擇性和穩(wěn)定性，可延長催化劑使用壽命，防止催化劑中毒。含銫的催化劑廣泛用于氨合成，硫酸生產(chǎn)以及有機物的氧化、氫化、聚合、腈的形成等有機合成。銫鹽具有鎮(zhèn)靜作用，可用于制造安眠藥、鎮(zhèn)靜劑、癲癇治療劑。137Cs作為放射性同位素標(biāo)記用作診斷腫瘤，并正在取代60Co治療癌癥。氯化銫用于超速離心分離病毒、脫素核糖酸和其他大分子的密度-梯度介質(zhì)。銫在冶金工業(yè)上被用作脫氣劑和精煉劑。毒性
極易引起火災(zāi)。接觸潮濕空氣著火，與空氣中的氧反應(yīng)生成超氧化物，當(dāng)混有有機物時，產(chǎn)生爆炸性的反應(yīng)。與水或酸接觸劇烈反應(yīng)，并放出氫氣引起燃燒。與鹵素、硫黃和氧化劑接觸劇烈反應(yīng)。毒性比鈉更強，但尚無因銫而引起中毒病例報道。銫主要對眼睛、皮膚和黏膜有強刺激性和腐蝕性。大鼠腹腔LD50：89 mg／kg。發(fā)生灼傷時，立即用水沖洗，傷口保潔，速送醫(yī)院診治。