（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，是一种银白色的固体，很软，莫氏硬度是所有元素中最低的，具有延展性。铯有40种同位素，是拥有同位素最多的元素之一。

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。铯的光电导效应也十分地明显，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、电子管、计时器、医学治疗、催化剂等研究中。

1860年，德国化学家本森（R.W.Bunen）和基尔霍夫（G.R.Kirchhoff）在研究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）的名字来源于拉丁语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。

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，主要分布在江西省的宜春市、新疆的富蕴县、四川省的康定市、湖南省的香花岭和青海省。江西的锂云母含Cs₂O 0.3%，也是中国最大的铯资源基地。中原地区盐湖卤水多，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%。

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）。

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。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、燃烧，产生紫红色火焰，生成多种氧化物的混合物。铯和水，甚至和温度低到-116 ℃的冰均可发生猛烈反应产生氢气、氢氧化物，并伴随着氢爆炸，生成的氢氧化铯是氢氧化碱中碱性最强的。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，当汞齐铯与三苯甲基氯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。

天然存在的铯和铯矿物仅由稳定的同位素¹³³Cs组成。放射性铯同位素如¹³⁷Cs产生于核电站的燃料棒中，其半衰期约为三十年，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12-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。

处理前需要将矿石研磨成粉。

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。

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。至此，从铯榴石中提取铯已基本完成。

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。

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。

叠氮化铯CsN₃，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。

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。

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、有机树脂离子交换法。

（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，特别适用于从卤水中分离提取铯。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。

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。

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。

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。

¹³⁷Cs是一个纯β辐射体，但是它有一个子体¹³⁷Bam，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。

铯产生的辐射频率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，它能准确地测量出几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，这对科学研究、交通运输、远程航海都有重大意义。

铯因为其极易电离的特性，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燃料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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。