ProfessorMeow Chem 全世界最活潑的金屬，與水反應沒鉀更好看？原子鐘怎麼回事？【118個元素的故事 No.55 銫】

118個元素的故事帶你走進奇幻的化學世界 當你展開元素週期表 聚焦金屬區域的時候 有三個元素會顯得比較另類 在金屬元素這所學校裏 大家都穿着銀白色的校服 只有紅、金和色存在着特殊 閃耀着不同的光澤、色、美麗又神奇的元素 1860年 德國的本申和傑爾霍夫創立了光譜分析法 光譜分析法比化學分析靈敏度更高 技巧中含量較少的色、如、塌、陰 在逃過了分析化學家們的手之後 都被光譜分析逮住了 本申和傑爾霍夫在研究山泉的礦物成分時 他們總共蒸發掉了40噸的礦泉水 把石灰、絲土和苦土沉澱後 用碳酸鞍去除泥土 得到的綠葉在分光鏡中除顯示出 鈉、鉀和鋰的譜線外 發現還有兩條明亮的藍線 位於絲線的附近 現在並無已知的簡單物質 能夠在光譜的這一部分顯示出這兩條藍線 經過研究可以得出結論 必有一未知的簡單物質存在 而且屬於鹼金屬組 他們把這一物質叫做色 符號定爲CS 命名來自於拉丁文 古代人用它指晴朗天空的藍色 其實早在1846年 德國的普拉特勒教授曾在分析 鈴雲母礦石時就得到了硫酸色 但是因爲分析方法的原因 他誤將硫酸色當成了 硫酸鈉和硫酸鉀的混合物 非常遺憾地錯過了色元素的發現 本身和傑爾霍夫從泉水的樣本中 提取了7克氯化色 但並沒有得到色單質 他們試圖通過電解熔融的氯化色 來獲取單質色 但他們得到的是一種藍色的物質 在肉眼和顯微鏡下 都觀察不到金屬的任何特徵 因此他們認爲這是氯化亞色 但實際上該物質可能是 金屬色和氯化色的消體混合物 單質色最終由凱庫勒和本身的學生 德國化學家卡爾·塞特貝格 通過電解熔融的氰化色獲得 鈉和鉀與水的反應 我們可以看到很酷炫的現象 那麼比鈉鉀更活潑的色 與水反應會更酷炫嗎 這可能就會讓你失望了 金屬色的確具有高度的活性 並且非常容易自燃 除了在空氣中能夠自發的燃燒以外 色在很低的溫度下 就能夠與水發生爆炸性的反應 比鹼金屬中的其他元素更劇烈 色可以在溫度低達 零下116攝氏度的條件下 與冰發生反應 然而色與水的爆炸威力 通常比同樣量的鈉與水的威力更小 這是由於色在接觸到水的時候 立即爆炸 使得聚集起氫氣的時間很少 所以說自然科學中 處處充滿了燒焙原理 色很好地詮釋了物極必反的道理 色55號元素是一種非常柔軟 延展性很強的蒼白色金屬 其模式硬度在所有元素中最低 僅0.2 它在存在恆亮氧氣的情況下會變暗 對於色的顏色 很多人會把它描述成金黃色 這實際上是錯誤的 由於色極爲活潑 它可以和極其微量的氧發生反應 生成氧化色 你所能買到的所謂單質色 其實表面都是有一層氧化色的 氧化色的含量越多 你所看到的顏色也就越深 純的氧化色是橙黃色的 色具有輕微的毒性 但它是一種危險的有害材料 非專業人士看到它還是跑的好 雖然它的同位素不會在人體內聚集 但它對人體的危害性還是很大的 在切爾諾貝利核事故之後 人們高度擔心色137在湖水中聚集 用狗進行的實驗表明 每千克體重 三甲八毫距離的劑量 會在三週內致死 較小的劑量可能導致不育或者癌症 至此色看起來是挺恐怖的 可是它卻在很多領域大顯神通 每一種原子都有自己特徵的振動頻率 這些振動頻率是由原子的超精細能級間的 躍遷所產生的輻射所導致的 處於某一特定超精細能級的一束原子 穿過一個振動電磁場 場的振動頻率與原子超精細 躍遷的頻率越接近 原子從電磁場吸收的能量就會越多 並且因此經歷從原先的超精細能級 到另一能級的躍遷 反饋迴路可調節振動電磁場的頻率 直到所有原子均能躍遷 原子中就是利用振動電磁場的頻率 作爲節拍器產生時間脈衝 從而記錄穩定的時間間隔 鳥的最新定義就是 色133原子基態超精細能級之間的 躍遷所對應的時間脈衝的 9192631770個週期所持續的時間 色原子中是目前應用最爲廣泛的原子中 第一個精確的色原子中 是由路易斯·艾森於1955年 在英國國家物理實驗室建造的 色原子中在過去半個世紀中得到了改善 被認爲是人類尚未實現的單位 最精確的實現 今天名爲NSTF-1的原子中 是世界上最精確的鐘表 但它並不能直接顯示終點 它的任務是提供 秒這個時間單位的準確計量 這一計時裝置安放在 美國科羅拉多州伯爾德的 國家準確和技術研究所 物理實驗室的時間和頻率部內 在2000萬年內 它既不會少一秒 也不會多一秒 具有非常高的準度 色是一種非常活潑的鹼金屬 它非常容易失去電子 可見光的能量就足以使它電離 因此色具有非常優良的光電特性 它能夠將光轉化爲電流 很多色的化合物 廣泛應用於光電倍增管 電視攝像管 光電發射管等一系列光電子器件 色光電子器件靈敏度高 在醫療設備 夜視裝備中是重要的組成部分 色的重要作用遠不止如此 它在石油工業中是至關重要的元素 目前非放射性色的最大用途是 用於製造石油工業中所使用的 鉀酸色鑽井液 碗井液 鑽井液的功能是潤滑鑽頭 並將沿線切割到地面 並在鑽井期間保持地層上的壓力 而碗井液則有助於在鑽井之後 但在生產之前 通過保持壓力來安置控制硬件 鉀酸色的性質相對溫和且無毒 可以減少鑽井液中有毒高密度懸浮物的含量 具有重要的技術工程和環境優勢 此外鉀酸色也是一種可生物降解的 並可循環利用的材料 這大概降低了它的使用成本 總之它是一種對環境友好的材料 鉀酸色也可以與鉀和鈉的鉀酸鹽共混 從而實現溶液密度的均勻變化 色是一種相對稀有的元素 在所有元素的丰度中排第45名 色硫石是主要的色礦石 目前加拿大是最大的色生產國 全球每年色礦石開採量5至10噸 現在探明的儲量可開採數千年 這就是它相對稀少的原因 以上就是色的故事 我是喵教授 一隻專注於化學的兩腳獸 我們下期見