铯金属的发现与用途
化学先生 / 2019-05-20
1860年，德国化学家本生和基尔霍夫在对矿泉水进行研究时，先分出钙、银、镁、锂等元素后，将母液在火焰上，用分光镜进行光谱分析时，发现其焰光有两条不知来源的蓝线，他们证明是一种新元素。
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20年后1881年，同样是德国化学家的塞特贝格首次用电解法分离出金属铯。新元素被命名为 Caesium(绝)，源自拉丁语“天空的蓝色”之意。如果有人问，自然界里最软的金属元素是什么?你可以这样回答，就是最软的金属，它甚至比石蜡还软。
铯具有活泼的个性，它本来披着一件漂亮的银白色的“外衣”，可是一与空气接触，马上就换成了灰蓝色，甚至不到1分钟就自动地燃烧起来，发出攻瑰般的紫红色蓝色的光辉;把它投到水里，会立即发生强烈的化学反应，着火燃绝原子结构图烧，有时还会引起爆炸。即使把它放在冰上，也会燃烧起来。正因为它这么地“不老实”，平时人们就把它“关”在煤油里，以免与空气、水接触。
最有意思的是，铯的熔点很低，很容易就能变成液体。一般的金属只有在熊熊的炉火中才能熔化，可是铯却十分特别，熔点只有28.5℃，除了水银之外，它就是熔点最低的金属了。大家都知道，我们人体的正常温度是37℃，所以把绝放到手心里，它就会像冰块掉进热锅里那样很快地化成液体，在手心里滚来滚去。
在自然界里，铯的分布相当广泛，岩石、土壤、海水以至某些植物机体到处都有它的“住地”。可是绝没有形成单独的矿场，在其他矿物中含量又少，所以生产起来很麻烦。一年下来，生产出的铯很少，“物以稀为贵”，现在铯比金子还贵。用铯可以做成最准确的计时仪器一一原子钟。一说到钟，你们自然明白这是一种计量时间的工具。人类的生活和生产活动离不开计时，想想看，如果有一天起床后，世界上所有的钟表都不翼而飞了，世界会变成什么样子呢?
过去，人们确定时间都拿地球的自转作为基准。地球是个天然的计时器，它每昼夜绕轴自转一周，寒来暑往，年年如此。人们把地球自转1周所需要的时间定为1天24小时，它的1/86400就是1秒，秒的时间单位就是这样来的但是，后来人们发现，由于潮沙力等许多因素的影响，地球不是一个非常准确的“时钟”。它的自转速度是不稳定的，时快时慢。虽然这种快慢的差别极小，但累计起来，误差就很大了。
有没有一种更准确的计时仪器呢?人们开始打破旧的传统习惯大的一头不行，往小的一头探素。人们发现:铯原子的第六层，即最外层的电子绕着原子核旋转的速度，总是极其精确地在几十亿分之一秒的时间内转完一圈，稳定性比绝原子钟图地球绕轴自转高得多。利用铯原子的这个特点，人们制成了一种新型的钟铯原子钟，规定1秒就是铯原子“振动”9192601770次(即相当于铯原子的最外层电子旋转这么多圈)所需要的时间。这就是“秒”的最新定义。
利用铯原子钟，人们可以十分精确地测量出十亿分之一秒的时间，300年来积累起来的时间总误差不超过5秒，精确度和稳定性远远地超过世界上以前有过的任何一种表，也超过了许多年来一直以地球自转作基准的天文时间。
人类创造性的劳动得到了收获。大家知道，在我们日常生活里，只要知道年、月、日以至时、分、秒就可以了。但是现代的科学技术却往往需要精确地计量更为短暂的时间，比如毫秒(1/1000秒)、微秒(1/10000秒)等。有了像铯原子钟这样一类的钟表，人类就有可能从事更为精细的科学研究和生产实践，比如对原子弹和氢弹的爆炸、火箭和导弹的发射以及字宙航行等，实行高度精确的控制，当然也可以用于远程飞行和航海。为了征服宇宙，必须有一种耕新的、飞行速度极快的交通工具。一般的火術、飞船都达不到这样的速度，最多只能神出地月系;只有每小时能飞行十几万千米的“离子火箭”才能满足要求。
有的人可能会问:我们只知道原子、分子，怎么又出来一个离子?离子是什么呀?简单说吧，大家都知道正常的分子、原于等粒子是电中性的，表现不出带有什么电荷;而离子却是带电(正电或负电)的粒子，分子、原子等带一电荷就成了离子(正离子或负离子)。前面我们已经说过，铯原子的最外层电子极不稳定，很容易被激发放射出来，变成为离子火箭带正电的绝离子，所以是宇宙航行离子火箭发动机理想的“燃料”。绝离子火箭的工作原理是这样的:发动机开动后，产生大量的绝蒸气绝蒸气经过离化器的“加工”，变成了带正电的铯离子，接着在磁场的作用下加速到150千米/秒，从喷管喷射出去，同时铯离子火箭以强大的推动力，把火简高速推向前进。
计算表明，用这种铯离子作宇宙火箭的推进剂，单位重量产生的推力要比现在使用的液体或固体燃料高出上百倍。这种绝离子火箭可以在字宙太空游一两年甚至更久!
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