（Cesium）是一种 碱金属元素 ，位于 元素周期表 的第六周期、第IA族，属于s区元素，化学符号为Cs，原子序数为55，原子量为132.9054，是一种淡金黄色的固体，很软， 莫氏硬度 是所有元素中最低的，具有延展性。 碱金属元素中以铯的 核素 为最多，已知的有31种 同位素 ， 质量数 从116到146，质量数低于133的核素倾向于β+辐射衰变，超过133的核素主要为β-辐射衰变。铯的热中子俘获截面是29b。
铯作为碱金属，化学性质十分活泼。铯在与 强氧化剂 接触时会剧烈反应、发生爆炸，同时与水反应时也会发生爆炸。 它可以产生具有长时间稳定性的辐射频率，因此可以利用这种特性制作一种准确度极高、体积小、质量轻的时钟“铯原子钟”，对航海，科学研究，交通运输等多个领域具有极为重要的意义。 铯的 光电效应 也十分地明显，可以制成红外望远镜等。同时它对放射线也十分敏感，可以制成警报器，避免放射性物质的泄漏。铯被用在原子钟、能量转换、真空管、 计时器 、医学治疗、催化剂等研究中，同时铯也是制造光电管的重要材料。
发现历史
1860年， 德国 化学家 本生 （R.W.Bunen）和 基尔霍夫 （G.R.Kirchhoff）在研究来自Durkheim的矿泉水的光谱时发现铯，这是第一个通过光谱法发现的元素，铯（Cesium）由其发现者本生和基尔霍夫命名，名字来源于拉丁语Caesius（天蓝色），指的是该元素特有的蓝色光谱。 塞特伯格 （C.Setterberg）于1881年 电解 化铯- 氰化钡 混合熔盐时，首次制得金属铯。后来，更通用的 热化学还原技术 被研发出来。铯在1926年之前基本上没有获得任何工业应用，当时它被用作降低 射线 管涂层钨丝电子功函数的吸气剂。 第一次世界大战 前，只有 德国 生产少量铯，产量仅几千克。20世纪30年代，美国开始生产铯。 第二次世界大战 期间，随着光电管的发展，铯在光敏原件中有了少量的使用，但由于铯价格昂贵而稀少，应用受到限制。
1957年，美国成功从 锂云母 提锂后的母液—— 混合碳酸碱液 （含Cs₂O2%和Rb₂O23%）中回收铯、 ，使得铯的产量骤增。铯作为锂生产的副产品，价格随之降低，由此促进了铯的应用和对铯性质的研究。20世纪60年代以来，多种提取铯的方法被开发出来，使铯的提取和冶金技术达到相当水平，产品质量不断提高，同时价格进一步降低。
分布情况
铯在 地球 中的含量分布
铯在 地壳 中的 丰度 居第40位，平均含量为7 g/t，与常见的铜、锌、锡等元素大致相同，比常见元素镉、 、汞、锑及 的含量高。在海洋中居23位，含量0.002 g/t。 截止至2015年，世界已探明的铯的储量约为21万吨。
铯具有独立 矿石 铯榴石、 铯柱石 和 硼氟钾石 ，特别是在铯榴石中，含有大约5%-32%的Cs₂O，这使得它具有经济上的意义。 加拿大 的Bernic湖伟晶岩矿曾发现了世界上最大的铯榴石矿，总量可达十二万吨，而且平均含铯量也很高，平均含有约23.3%的Cs₂O。 根据 美国地质调查局 的统计，全球铯榴石资源主要分布在 津巴布韦 、 纳米比亚 和加拿大。
在中国，铯资源也十分丰富，主要分布在 江西 的 宜春市 、新疆的 富蕴县 、 四川省 的 康定市 、 湖南省 的 香花岭 和 青海省 。 江西省 的 锂云母 含Cs₂O 0.3%，也是 中国 最大的铯资源基地。 中国 盐湖 卤水 多，铯资源丰富， 青藏高原 卤水平均含Cs₂O 0.03 g/L，新疆的铯榴石含量在Cs₂O29%-30%。
理化性质
物理性质
纯的铯是一种银白色、柔软有韧性的金属。微量的 氧气 就会使铯的表面发生变化从而呈现出金色。在稳定的 碱金属 中（除 以外），铯具有最低的 沸点 和 熔点 ，最高的蒸汽压，最高的密度和最低的 电离能 。这些性质与单价铯离子较大的半径有关。
单晶 铯属于 立方晶系 ，在78K下，铯的单晶弹性 常数 ：C₁₁是0.0247，C₁₂是0.0206，C₄₄是0.0148（其单位为10¹¹N/ 平方米 ）。
化学性质
由于其极低的电离势，铯通常比锂、钠或钾更活泼，而且明显比铷更活泼。 铯是已知元素中（包括放射性元素）金属性最强的（注意不是金属活动性，活动性最强的是锂），在 碱金属 中，铯是最活泼的。当铯暴露于空气中时，会与氧发生剧烈反应，生成一层灰蓝色的 氧化物 ，不到一分钟就可以自燃起来，产生深紫红色火焰，生成多种铯氧化物。在潮湿空气中，其氧化释放的热量足以使铯熔化并燃烧；此外，铯不与氮反应，但在高温条件下能与氢化合，生成稳定性较强的氢化物。 铯能与水发生剧烈的反应，如果把铯放进盛有水的水槽中，马上就会发生爆炸。甚至和温度低到-116℃的冰均可发生猛烈反应产生 氢气 、 氢氧化铯 ，生成的氢氧化铯是无放射性的 氢氧化物 中碱性最强的。铯与 卤族元素 也可以生成稳定的卤化物， 氯化铯 是它的主要化合物。
铯与其他 碱金属 类似，能形成简单的 烷基化合物 和 芳基化合物 。它们是无色的固体，不挥发，不溶于除 二乙基锌 以外的大多数 溶剂 。由于铯的芳基化合物具有特殊的反应性，在其他碱性 烷[wán] 基或 碘化甲基镁 不起作用的地方，铯的芳基化合物能有效地进行烷基化。铯与碳氢化合物反应时，C-H键的活性因与双联或芳香族 自由基 的碳原子结合而增加。当铯与 乙烯 反应时，形成一种棕色的固体加成产物，当汞齐铯与 三苯氯甲烷 溶液在 碘化钠 醚中反应时，形成一种非常活泼的 栗色 粉末，三苯甲基铯(C₆H₅)₃CCs。
（一）金属铯几乎能与所有非金属单质作用，生成相应的正一价铯的化合物。
（二）金属铯与水发生爆炸性反应，生产 氢氧化铯 和 氢气 。
（三）金属铯与 乙烯 溶液作用，最终生成 乙烷 和氢氧化铯。
（四）在加热和催化剂作用下，金属铯能从氨中置换出氢气。
（五）金属铯与 硝酸 反应放出 一氧化氮 ；与其他酸反应则发出 氢气 。
铯的同位素
铯是拥有同位素最多的元素之一，天然存在的铯和铯矿物仅由稳定的同位素¹³³Cs组成，放射性 核素 ¹³⁷Cs是 福岛县 第一核电站泄漏出的放射性污染中的一种。长寿命的放射性铯同位素如¹³⁷Cs是铀-235的裂变产物，产生于 核电站 的燃料棒中 ，其半衰期30.17年，可辐射β射线和 γ射线 ，用作γ辐射源，用于辐射育种、辐照储存食品、医疗器械的杀菌、癌症的治疗以及工业设备的γ探伤等工农业和医疗领域，具有持续的放射性和生物毒性。
可以从裂变产物中回收铯 同位素 ，通过在 硝酸 中消解过滤后，用 磷钨酸 来沉淀放射性磷钨酸铯。该技术可用于制备放射性金属铯或化合物。已经开发出多种工艺从放射性废物中分离出¹³⁷Cs，包括使用大环 聚醚多元醇 或 冠醚 的溶剂萃取和与四 苯基 硼钠共沉淀法。 放射性同位素 ¹³⁷Cs在过程控制和污水污泥灭菌方面具有重要的商业价值。但是，由于其具有较高的生物危害，必须进行良好的防护。 另一个重要的医用放射性同位素是铯-131（¹³¹Cs），它可通过加速器和反应堆制备，但加速器法制备产额较低，难以实现规模化生产。
生产制备
矿石处理
处理前需要将矿石研磨成粉。
直接还原法
在真空中，在钙的存在下将矿石加热到950 ℃，或在惰性气体氛围中，在钠或钾的存在下将矿石加热到750 ℃，可以直接还原铯榴石。此外，还需要过量的还原性金属，并进行 蒸馏 纯化，否则所得到的铯金属不纯净。因这一过程的工程难度很大，所以该方法没有得到商业应用。
碱分解法
通过在800-900 ℃下用 碳酸钙 氯化钙 混合物 或在600-800 ℃下用 碳酸钠 氯化钠混合物焙烧铯榴石，随后对焙烧物进行水浸，过滤后可得到不纯的 氯化铯 溶液，该溶液可转化为铯矾Cs₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·24H₂O，利用铯矾溶解度较小的性质提纯铯，至此，从铯榴石中提取铯已基本完成。
酸分解法
通过酸分解铯榴石是生产铯的主要工艺。可以使用 氢氟酸 、 氢溴酸 、 盐酸 和 硫酸 。用盐酸在高温下处理碳酸钙，产生铯、铝和 碱金属氯化物 的溶液，从 二氧化硅 残渣中分离出来。铯以氯化物的形式与铅、锑或锡混合析出。 水解 可使附属的金属析出，另一方案是用 硫化氢 沉淀或从浸出液中萃取或从氯化铯溶液中离子交换回收铯。
铯的生产
热化学法
卤化 铯可以较为容易地被钙或 还原。在真空或惰性气体氛围中，将 提纯 的 氯化铯 和钙以相同的比例混合加热到700-800 ℃，其中90-95%的铯会被 蒸馏 成金属。在300-400 ℃和更高的真空度下可以获得更高纯度的铯。
热分解法
叠氮化铯 CsN ₃，由 硫酸铯 和 迭氮化钡 水溶液 反应而成，在3268 ℃熔化，在3908 ℃下分解成金属铯。
电解还原法
铯金属的极端反应性和相对较高的 挥发性 使传统的 熔盐 电解 铯盐 不适合直接生产铯金属，但它可以作为金属铯生产中的一个阶段。例如，使用熔融铅 阴极 在700℃电解熔融 氯化铯 会得到含有8.5%铯的铯铅合金，随后可在600-700 ℃的真空下 蒸馏 出金属铯。或者，使用汞阴极电解浓缩的水性溶液，然后蒸馏 汞合金 ，得到铯金属。
分离方法
铯作为 碱金属 元素，与和它共生的同族元素钾、钠、锂等无论是在 物理性质 上或者 化学性质 上都十分相近，所以从多种伴生矿中提取金属铯难度很高。通用的提取铯的方法有离子交换法、沉淀法、 溶剂 萃取法等。
离子交换法
离子交换法适用于低浓度铯的富集和分离，是铯分离提取的一个重要方法。该法选择性好、工艺简单、回收率高并且易于实现工业化，可以作为从 盐湖 卤水 中分离提取铯的主要生产方法。根据 离子交换 剂的组成可以分为两大类： 无机化合物 材料离子交换法、有机 没药树 离子交换法。
（一）无机材料离子交换法。 无机离子 交换剂具有良好的稳定性、耐热性、抗辐射性、选择性和优良的机械性能等优点。 根据无机离子交换剂 骨架 化合物的不同，可分为如下五大类：（1） 铝 硅酸盐 ；（2）杂多酸盐；（3）多价金属酸性盐、水合 氧化物 ；（4）金属 亚铁 氰化物 及铁氰化物；（5）复合 吸附剂 。
（二） 有机树脂 离子交换法。有机树脂离子交换剂主要包括一些 螯合树脂 ，该类树脂交换容量大，但耐热性能和抗辐射性能均较差，易受高价金属离子的干扰且交换势较大，仅适合装柱用于流动注射、色谱等在线分离富集，在工业应用中价值不大。
沉淀法
沉淀法即利用溶液中的铯离子与某些试剂（如 硅钼酸 、 氯铂酸 、 四氯化锡 、 碘铋酸钾 等）反应生成 难溶化合物 或结晶沉淀的特性，将铯从溶液中沉淀出来，从而成功分离铯，特别适用于从 胆巴 中分离提取铯。在早期的铯提取过程中，沉淀法被大量使用，但由于在强放射性溶液中进行固液分离的操作较为困难，而且沉淀法属于间歇式操作，步骤较为复杂，人工劳动强度大，使其在实验研究和工业应用上受到制约。然而沉淀法可用于分析目的的研究或粗产品的进一步分离 提纯 。
溶剂萃取法
采用溶剂 萃取 技术能更简便地将痕量被测元素从 基体 中分离出来。在铯的分离方法中，溶剂萃取是近年来研究较多、应用较广、进展较快的一种分离技术。铯离子可与某些 有机化合物 发生 络合反应 或与某些大分子 有机试剂 上的一价 阳离子 发生交换，因此可以从 无机化合物 相进入有机相从而达到与其它金属离子分离目的。对铯离子具有较好萃取性能的有机试剂有酚醇类试剂、 冠醚 等。
挥发法
挥发法是利用铯本身在高温下挥发的特性，但是由于该法需在高温、高放射性条件下操作，对实验设备的要求高，安全性不佳，所以难以推广应用。
分步结晶法
分步结晶法是一种用于分离 化学性质 相近的金属化合物的古老方法。它主要依靠不同金属化合物之间 溶解度 的差异，通过重复操作，达到分离的目的。 耶鲁大学 的Browning教授就曾利用分步结晶法将铷、铯从其矿物资源 锂云母 中分离出来。
分析方法
化学分析法
化学分析法主要包括重量法和容量法两种，此法较适用于高浓度及中等浓度条件下的铷、铯含量的测定。铷、铯离子本身无明显的成络能力，而现有的 沉淀剂 又较少, 溶度积 一般较大，因此很少采用容量法，多采用重量法。重量法主要包括 四氯化锡 、碘铋酸盐法、 四苯硼钠 法等。
仪器分析法
仪器分析 法主要是依据于利用光谱对铯进行测定，其中包含了 分光光度法 和 原子 发射光谱 法（ AES ）和原子 吸收光谱 （ AAS ）等方式。此外，随着分析仪器的不断发展，科学家们还创造出了多种新型的仪器分析方法，比如 质子 激发X 荧光 分析法（PIXE）、 电感 耦合 等离子体 质谱法 （ ICP -MS）和 离子色谱法 （IC）等。
放射性¹³⁷Cs的检测
根据¹³⁷Cs裂变产物的特性及 物理化学 性质，可以将放射性铯的测定方法分为γ能谱法和β计数法。
γ能谱法
¹³⁷Cs是一个纯β辐射体，但是它有一个子体¹³⁷ Bam ，可以发射 γ射线 、 半衰期 为2.55 min ，20 min可与¹³⁷Cs达到放射性平衡。γ谱仪可以对这些 射线 的能量峰进行测量。
γ能谱法的优点是 γ射线 的 穿透力 较强，测量前处理过程较为简单，并能同时测量多种放射性 核素 ，缺点则是灵敏度较低。
β计数法
β计数法是先采用 放射 化学 方法 将铯离子富集、分离、纯化和制源后，利用β 探测器 测量其放射性。
此方法的关键在于如何富集和分离铯离子，其优点为灵敏度很高，但缺点是测量前样品处理步骤较为繁琐，且实验易发生危险。
应用领域
铯原子钟
铯原子最外层的电子绕原子核旋转的速度极其精确，能在几十亿分之一秒内转完一圈，其产生的辐射频率也具有长时间的稳定性，利用这一特点可作成一种准确度极高、体积小、质量轻的时钟———铯原子钟，它能准确地测量出十亿分之一秒的时间，可在370万年中的走时误差不超过一秒，其精确度和稳定性远远超过世界上以往任何一种表，也超过了长期以地球自转作基准的天文时间，这对科学研究（如对原子弹和氢弹爆炸、火箭和导弹发射及宇宙航行实行高度精确控制）、交通运输、远程飞行和航海都有重大意义。
能量转换装置
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带正电的铯离子，因其极易电离的特性，因此可被用于磁流体发电机、离子推进 发动机 和热离子发电器。以铯作为高温 流体 添加剂的磁流体发电机具有效率高、污染小、启动快、造价低和发电费用低等优点。同时，用铯离子来推进飞船，还可以避免因带着巨量液体或 固体酒精 飞行时可能发生的爆炸危险。此外，利用铯的热离子活性可把 热能 直接转化为电能，美国已进行将这种热电转换器置于反应堆的裂变区内作为宇航 中核集团 电转换的应用研究装置。
真空管
在制造用于 极化 离子源 的 真空管 时， 汽化 铯用作 真空管 中残余气态杂质的 吸气剂 ，并用作 涂层 以降低 钨丝 或 真空管 阴极 的功函数。铯蒸气是在850 ℃下在密封和抽真空的管内烧制 铬酸铯 颗粒和锆而产生的。
闪烁计时器
碘化铯 和 氟化铯 可用于 闪烁 计数器 ，将 电离辐射 的能量转换为 可见光 脉冲 。这些单元在医学诊断、石油和矿产 勘探 、分析、空间、军事和 核物理 研究等领域有特殊的应用。有铊 活化 的碘化铯 单晶 被纳入同步 加速器 ，用于探测高能 γ射线 。碘化铯和 溴化铯 用于制备用于 红外光谱仪 的 透镜 、 棱镜 和试管，特别是在500-550 nm范围内。
医学治疗
铯能从液体中分离 脱氧核糖核酸 ( 脱氧核糖核酸 )。铯化合物在 生物医学 和化学研究中用作 催化剂 ，并用于标记或追踪化合物。研究者们发现 氯化铯 对治疗各种癌症有效，并展现出新疗法的巨大潜力。铯的 放射性同位素 长期以来一直被用于 放射性治疗 ，例如治疗 食道癌 、 直肠癌 。
其他应用
氢氧化铯 可以作为多种有机和 无机化学 反应的催化剂，推动反应进行，加快反应 速率 。
铯的一些盐类可以用作 分析化学 试剂和有机合成反应催化剂。
在医药学中 铯盐 也可用于处置癫痫病，用于麻醉剂及止痛剂等。
在制作光学元件和 电子器件 时，含有铯的 玻璃 可以很好地适配它们。
安全事宜
GHS危害声明
H260（100%）：与水接触释放出可自燃的易燃气体
H314（ 100% ）：造成严重的皮肤灼伤和眼部损伤
H318（14%）：造成严重眼睛损伤和刺激
急救措施
拨打急救电话。确保医务人员了解所涉及的材料，并采取预防措施保护自己。在安全的情况下，把受害者转移有新鲜空气的地方。如果受害者没有呼吸，则进行人工呼吸。如果 呼吸困难 ，则吸氧。脱下并隔离受污染的衣服和鞋子。如果与物质接触，请立即擦拭皮肤；用水流冲洗皮肤或眼睛至少20分钟。让受害者保持冷静和温暖。
消防灭火
铯会与水、湿气或蒸汽剧烈反应释放出 氢气 ，引发爆炸，所以着火时请勿使用水或泡沫进行灭火。
小火：干粉、纯碱、 石灰 或 沙子 。
大火：干沙、干粉、纯碱或 生石灰 或退出着火区域，让火燃烧。在安全的情况下，可将未损坏的容器从着火周围区域移开。
贮存、运输
由于铯金属的高反应性，其储存、运输和使用都需要特别的预防措施。少量的通常装在抽真空的玻璃 壶中 ，大量的铯装在 不锈钢 容器中，容器本身需有外包装，以确保金属不受水分或空气的影响。大多数铯化合物是吸湿的，尤其是 卤化物 ，因此必须干燥储存。大多数产品都是装在内置有夹紧的 环形 钢桶 的 聚乙烯 瓶子 中。铯化合物的 毒理学 、职业健康危害和运输法规是由铯的 阴离子 而不是铯的 阳离子 引起的。