米拉Senthilingam

本周,一见钟情。彼得Wothers。

彼得Wothers

我曾多次被问到我最喜欢的元素是什么。我以前也这么认为氧气-都很有趣-但那是在我的样本当他们一见钟情的时候。现在很多人觉得有一个最喜欢的元素有点奇怪,但当他们也看到我的铯时,他们就明白为什么它如此特别了。谁不会被这种美丽的元素所吸引呢?

首先,只有三种金属元素不是银色的。有两点是众所周知且相当明显的——黄金而且.第三种大多数人都猜不到,是铯。显然,如果样品非常纯净,美丽的黄金就会减少,因为捕获的微量氧气会使它变色。这有点令人失望——它的颜色相当惊人,如果它真的在净化后消失了,我会很伤心。

复利-铯

来源:©Andy Brunning/英万博代理国皇家化学学会

英国皇家万博代理化学与复利学会用这些元素图形来庆祝国际年,这些图形将在全年发布

关于铯的另一个令人兴奋的事情是,我的爱不是单相思的,它对我的触摸有反应。严格来说,是手的热量融化了它,因为它的熔点只有28.4°C。所以只要拿着它的容器,晶体固体就会变成液态黄金。液态金属总是迷人的——每个人都喜欢;想象一下和液体黄金玩耍吧!

但有一个问题增加了我对这种金属的迷恋——它有一个相当暴躁的脾气。事实上,你不能触摸金属本身,因为它在空气中会自发燃烧,并与水发生爆炸反应。尴尬的。我的铯被密封在玻璃管里,在化学惰性气体的环境下.所以要玩它,你必须抓住玻璃管,知道如果你不小心压碎了它,或者把它掉在地上,一切都会失控。

罗伯特本生

来源:Universitätsbibliothek海德堡- CC BY-SA 4.0

罗伯特·本生(1811 - 1899)

铯的名字来源于希腊语中天蓝的意思。不是因为它的眼睛(它只是一种元素!),而是因为它在分光镜中发射光谱的外观。铯是由罗伯特·本生(以燃烧器而闻名)和物理学家古斯塔夫·基尔霍夫(Gustav Kirchhoff)于1860年发现的。前一年,他们发明了一种被称为分光镜的仪器来帮助进行化学分析。当原子被能量激发时,例如当化合物被引入火焰时,电子可以暂时被提升到更高的能级。当它们回到较低的能量状态时,能量以光的形式释放出来。分光镜用棱镜把光分开,显示出由一系列尖锐的彩色线组成的光谱。每个元素都有自己独特的谱线,就像彩虹条形码一样。本生和基尔霍夫在检查一些温泉矿泉水残留物的光谱时,发现了一系列与任何已知元素都不对应的谱线。他们将这种新元素命名为铯,因为光谱中有明显的蓝线。

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来源:©RSC图书馆

古斯塔夫·基尔霍夫(1824 - 1887)

正是铯的另一种电子跃迁给了我们地球上最精确的时钟。所谓的铯原子钟在一百多万年中可以精确到一秒,用于精确计时至关重要的场合,例如跟踪航天飞机。

正是因为它愿意完全失去一个电子,形成一个正电荷离子,才使得铯成为元素周期表中最活泼的金属,是的,我把它的亲戚也包括了在内!所有的碱金属都有反应性,因为它们最外层有一个电子,很容易被移除,但随着基团的向下移动,原子变得越来越大,最外层的电子平均离带正电的原子核越来越远。更重要的是,在元素周期表中,从第一族与等等,和第二组以此类推,移走最外层的电子变得越来越难。这意味着最容易移去电子并形成阳离子的元素位于元素周期表的左下角,也就是铯所在的位置。

电视上的一个伪科学节目展示了水和不同的碱金属之间的反应,这些碱金属包括锂、钠、钾、和铯。至少他们是这么说的。实际上,他们伪造了铷和铯与水的反应,因为他们认为这些反应在电视上不够壮观。他们还说,元素周期表中铯下面的元素——钫,甚至更容易反应。他们错了。事实证明,对于非常重的元素,电子开始变得比预期的更难去除。

为了理解其中的原因,你需要考虑爱因斯坦的相对论效应。理论预测,原子开始变得稍微小一些,实际上,从钫中去除最外层的电子比从铯中更难。值得注意的是,这个实验已经进行,预测也得到了证实。这意味着,不管你可能听到或期待什么,铯是最活泼的金属。这很好,因为钫只能以极小的比例制造,并且只能持续几分钟,所以你永远不会看到任何。另一方面,铯很容易获得,并且在它的保护环境中会永远存在。这意味着我们实际上可以看到、握住和玩大自然赋予我们的最活泼的金属元素。它很漂亮,但小心,它会咬人!

米拉Senthilingam

看到了这种元素融化的过程,我必须承认它是相当美丽的。这是剑桥大学的彼得·沃特斯和他最喜欢的元素铯的化学反应。这是你最喜欢的吗?好吧,如果没有的话,请听下周我们将发现一种由冷聚变产生的元素。

Eric Scerri

bohrium它在另一个方面也很特别,它是第一个在两个原子核之间通过冷聚变而不是热聚变过程合成的元素。这个想法是使两个原子核在低激发能量下碰撞,从而利用这种结合原子的衰变趋势。1981年,在德国达姆施塔特(Darmstadt),铋-209与铬-24融合,形成半衰期约85毫秒的bohrium-262,首次成功地实现了bohrium的冷聚变合成。从那以后,人们又制造出了许多其他的硼同位素,其中包括迄今为止寿命最长的同位素bohrium-270,其半衰期为61秒。

米拉Senthilingam

和加州大学洛杉矶分校的Eric Scerri一起在下周的化学元素中讨论这种融合所产生的化学反应。在那之前感谢大家的收听,我是Meera Senthilingam。