手機掃碼訪問本站
微信咨詢
金屬銫是最活潑的堿金屬，暴露在空氣中將會燃燒，生成橙色的超氧化銫(CsO2)，遇水生成氫氧化銫并置換出氫氣，在一定空間內達到總體積(4%~74.2%)地爆炸極限可發生爆炸。金屬銫由于其獨特的金屬性質已被人們廣泛應用于材料制造、航空航天等領域。
純凈的銫顯金黃色, 熔點 28.5 ℃, 常溫下呈液態。銫的化學活性很強, 在氧及空氣中能自燃, 生成超氧化物, 與水反應特別劇烈, 室溫下便能引起爆炸。金屬銫是最活潑的堿金屬，暴露在空氣中將會燃燒，生成橙色的超氧化銫(CsO2)，遇水生成氫氧化銫并置換出氫氣，在一定空間內達到總體積(4%~74.2%)地爆炸極限可發生爆炸。
生理學研究顯示,與鉀和銣在小動物各種器官的作用相比較,引起心臟周期性變動的干擾中,銫有最大的效應。銫可被用來研究超極化活化現象以及許多細胞中離子通道的內在調節。例如,銫的引入會引發大腦神經的癲癇發作,其中的機理被推測為銫阻塞了神經膠質中的鉀離子通道,從而導致鉀離子在細胞外的非正常堆積引發癲癇。
銫鹽在對抗癌癥方面也有一定的功效。“高pH內環境治癌法”,這種方法主要是給病人注射高劑量的CsCl,并加以維生素作輔助治療,通過增加細胞內的pH值來衰減癌細胞的生長周期。
此外,銫同位素放射線可被用于治療惡性腫瘤。它能促使組織細胞中DNA的變化,染色體畸變或斷裂,液體電離產生自由基,最終引起細胞或其子代失去活力達到破裂或抑制腫瘤生長的作用。
杜鵑花種屬可以通過主動運輸和細胞表面結構的非特異性吸附作用來累積銫。當介質含有醋酸銨,溫度28℃,pH7.8～8.6時,Cs的遷移率達到最大97%。這種植物作用的累積有益于生物界的離子平衡,可用來治理工業廢水中含放射性的銫。
CsCl是一種超極化活化的陽離子電流(Ih)的阻塞劑,能對兔海馬趾上CA1區的胞外電流產生抑制作用。通過CsCl對于戊巴比妥麻醉的兔海馬趾細胞外的影響實驗,可以觀察到海馬趾CA1區被注射CsCl到樹枝狀頂端脂層后,會削弱其ω波的振幅。CsCl不影響波的頻率和頂端與底端樹狀層之間的逆相位。結果說明在錐體狀神經元的電流Ih對體內電流ω波有貢獻。
1.電解法
通過電解氰化銫一氰化鋇熔體首次制得金屬銫，氰化鋇僅起降低熔體熔點的作用。也可以先用汞陰極從含銫濃的水溶液中電解析出金屬銫形成汞齊，再從汞齊中回收銫。熔鹽電解最合適的電解質體系是鹵化物體系。由于銫的性質極活潑和揮發性大，而鹵化物的熔點又較高，因此需向熔融鹵化物中加入能降低電解質熔點的助熔物質。用鉛作陰極，在943～973K溫度下電解熔融氯化銫可得到銫鉛合金，真空蒸餾銫鉛合金即可得到金屬銫。由于銫的性質活潑使金屬收集復雜化，且金屬損失大，此法未得到廣泛應用。
2.熱分解法
制取少量高純金屬銫的一種可行方法。用疊氮化鋇置換硫酸銫水溶液中的銫，或用疊氮酸中和碳酸銫均可制得疊氮化銫。疊氮化銫性質穩定，但加熱時容易分解，在623K溫度附近可熱分解放出氮。在約10Pa真空壓力和約773K溫度下進行熱分解，即可得到不含氣體的較純的金屬銫，熱分解反應為：
2CsN3=3N2+2Cs
另外，也可采用氫化銫熱分解制取金屬銫。
3.金屬熱還原法
金屬熱還原法是制取金屬銫的最簡便方法。以氫氧化銫、碳酸銫、鹵化銫、硫酸銫、鉻酸銫和硝酸銫等作原料，用強還原性金屬如鋰、鈉、鈣、鎂、鋯或硅等作還原劑，在較高溫度下還原這些銫化物，然后用真空蒸餾法使銫由反應帶中移出。金屬銫蒸氣在真空抽力下引導至冷凝部位，冷凝成液滴后流入收集器中。最好的金屬熱還原方法是用金屬鈣在真空下熱還原氯化銫。
用金屬鈣真空熱還原氯化銫是在不銹鋼反應管內進行的。將不銹鋼反應管及其他器皿清洗潔凈，連接玻璃收集器后于423K溫度下烘干2h。氯化銫于423K溫度下烘干2h后，與過量200％～300％的鈣屑或鈣粉充分混合，裝入反應皿中。將盛混合料的反應皿放入反應管內，連接真空系統并抽真空至1Pa，然后將混合料加熱至973K，恒溫0.5～1.0h，混合料中90％以上的氯化銫被還原成金屬銫，反應為：
2CsCl+Ca=CaCl2+Cs
金屬銫成蒸氣狀態，由真空抽力引導至冷凝帶冷凝成液滴，流入收集器中。反應完畢，收集器經燒封即得金屬銫。還原產出的金屬銫于573K溫度下進行真空蒸餾，可進一步除去雜質，獲得純度更高的產品。
用鎂還原氫氧化銫、碳酸銫或鋁酸銫(煅燒銫礬的殘渣)，亦可得到金屬銫，反應為：
圖1為合成金屬銫的一種反應方程式
用作放電管材料的銫通常是在真空管內還原銫化物制取的。如鉻酸銫在973K溫度的真空中用金屬鋯粉還原，幾乎可以定量產出金屬銫。反應為：
4Cs2CrO4+5Sr=2Cr2O3+5SiO2+8Cs
用金屬鋯還原鉻酸銫可得到高質量的金屬銫，但還原速度快，會產生爆炸，對反應裝置和操作條件要求嚴格。
用硅還原鉻酸銫，可控制銫的蒸氣在恒速下排出。這種方法已廣泛用于在光電管面板沉積銫，反應為：
4Cs2CrO4+5Si=2Cr2O3+5SiO2+8Cs
銫榴石(2Cs2O?2Al2O3?9SiO2?H2O)在1073K溫度的真空中用鈉還原，或用鈣于1173K溫度下還原，均可得到金屬銫。先將銫榴石礦石粉碎，加熱除去水分，然后加入理論量過量200％～300％的鈉或鈣，在1～10Pa真空壓力和1073～1173K溫度下還原，可得到鈉、鉀和其他雜質含量較高的粗金屬銫。
1.原子吸收光譜法
原子吸收光譜法是一種經典的測定痕量和超痕量元素含量的檢測法,它包括火焰原子吸收和石墨爐原子吸收。生物樣品中金屬含量的測定越來越多地應用石墨爐法。因為石墨爐法除了存在與火焰法共有的優點外,還具有檢出限低、精密度高、用樣量小的獨特優勢。
2.雙聚焦等離子發射-質譜聯用(ICP-MS)檢測法
雙聚焦等離子發射-質譜聯用檢測法可快速地檢測機體組織及體液中營養物質及毒物的含量。這種方法的適用面廣,檢測對象種類多,且儀器檢測限很低,達到pg?ml-1以下,故此法有較寬的動力學討論范圍。
3.中子活化分析法
中子活化分析的檢出限是1×10-6～1×10-14g,相對標準偏差<10%。這種方法可測定檢測難度較大的鑭系、錒系元素。用此法測人頭發中20種微量元素(含銫),選用美國國家標準局推薦的標準物質(NBS-SRN)進行對照,取得滿意的結果。中子活化分析還被用于人體組織中多種微量元素含量的測定.
4.膜片鉗法
其原理是用一種直徑0.001mm含特殊溶解鹽的玻璃管作為電極管,使管口緊緊的同細胞膜表層相吻合,讓帶電離子進入管內交換,以計測離子的運動;一個放大系統與玻璃計量管內壁相連。這樣,每一個電脈沖便能顯示出離子通道的動態,利用這種技術,能夠記錄下通過單個離子通道相當于一萬億分之一安培的極微小電流。這種技術能記錄一個單一的通道分子怎樣改變形狀,并且以怎樣的方式在幾百萬分之一秒的時間內控制電流。
5.粒子誘發X射線發射顯微成像系統(micro-PIXE)
Micro-PIXE是通過能量色散譜儀協助的掃描電子顯微技術。這種方法可通過觀察60nm處的光學強度來衡量銫的生理效應。當向酵母培養基中加入1mmol?L-1的Cs+,通過micro-PIXE可看出Cs+在細胞內正常平均分布,銫的光學密度增加,而細胞內其他一些元素如P,K,Fe的光學強度同時降低,但Cs+的加入并未對酵母生長產生明顯的影響。實踐證明micro-PIXE是一種有效的檢測微生物中低濃度有害物的儀器,而且它還同時可檢測微生物生長過程的變化。
6.其他方法
除以上主要方法外,分析檢測方法還包括:放射性同位素示蹤劑法、熒光共振能量轉換技術(FRET)、核磁共振波譜法(NMR)、X射線熒光光譜分析(XRF)、原子熒光光譜法(AFS)等。
在堿金屬中,銫的熔點和沸點最低,蒸氣壓最高，密度最大，正電性最強，電離勢和電子逸出功最小。在光的作用下，銫會放出電子，金屬銫主要用于制造光電管、攝譜儀、閃爍計數器、無線電電子管外信號燈以及各種光學儀器和檢測儀器中。銫和其他堿金屬可形成低熔點的合金，用銫形成的人工銫離子云，可以進行電磁波的傳播和反射。銫在多種有機、無機合成中用作助催化劑或催化劑。銫可用于制作銫原子鐘，1976年國際度量衡局規定一原子秒相當于133銫原子基態的兩個超精細能級之間躍遷所對應的輻射的9192631770個周期的持續時間。70年代銫原子鐘的準確度已經達到500萬年誤差僅1s的水平。在銫離子熱電轉換器、銫離子發動機、磁流體發電系統以及超臨界蒸氣發電系統等新能源研究中均用到銫。
[1]吳建江.金屬銫的幾種制取方法[J].新疆有色金屬,2012,35(05):48-49.
[2]盧靖,王穎松,蔣育澄,胡滿成,李淑妮.金屬銫的生物化學研究進展[J].稀有金屬,2006(05):682-687.
[3]馬寅光等.金屬銫真空蒸餾提純裝置的研制[J].真空與低溫,2008.14(2):99-103.