铯金属

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铯金属



铯是低熔点金属，纯净的金属铯呈金黄色，密度1.878，熔点28.4℃，沸点669.3℃。在碱金属中，铯的熔点和沸点最低，蒸气压最高，正电性最强，电离势和电子逸出功最小。在室温下，金属铯在空气中猛烈燃烧，在纯氧中则会发生爆炸，生成超氧化铯。 铯与水剧烈作用，甚至与-116℃的冰也能剧烈反应，生成氢氧化铯和氢气。因此，铯必须在严密隔绝空气的情况下保存在液体石蜡中。铯与有限量氧气作用，可生成氧化铯，还能与卤素发生反应。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℃。

铯在地壳中含量比较少, 主要分散在锂辉石、锂云母、铁锂云母中，在钾长石、天河石、钾盐和光卤石等矿物中与钾、钠、锂呈类质同像存在。主要的铯矿物是铯榴石（2Cs2O•2Al2O3•9SiO2•H2O），含Cs2O 34.6％。还有硼铯铷矿,含Cs2O 3.5％；铯绿柱石，含Cs2O1.72～3.6％，但较稀少。



铯化合物的提取：从铯榴石中提取铯化合物的方法有盐酸法，还有氯化焙烧法、盐熔法和硫酸法。盐酸法是将经过拣选或浮选的铯榴石的精矿(含Cs2O 20～30％)磨细后，以浓盐酸搅拌浸出，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。



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。



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。



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。铯还可用于制作铯原子钟。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到铯。多种铯盐用于微量分析和用作药物。

1926年铯还没有实质性的工业用途。在此之后，铯被用作电子管的吸气剂，后来主要用于制造光电池和其他光敏元件。直到上世纪七十年代末，铯的有限产量中的大部分是用于热离子功率转换，磁流体动力和离子发动机推进器的研究，铯盐在化学工业、石油化工和生物工程中的用处正在增加。

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