金属铯制取(preparation  of  metalliccesium)

铯化合物被还原或热分解成金属的过程。金属铯是碱金属中性质最活泼的金属，常温下为液态，暴露在空气中会燃烧，遇水会爆炸。在157K温度下能分解冰。当加热到573K温度下时能置换出玻璃中的硅。因此，金属铯的制取操作必须始终在矿物油或惰性气体保护下或者在真空中进行。金属铯的制备方法有电解法，热分解法和金属热还原法。

电解法     塞特伯格(C．Setlterberg)于1881年通过电解氰化铯一氰化钡熔体首次制得金属铯，氰化钡仅起降低熔体熔点的作用。也可以先用汞阴极从含铯浓的水溶液中电解析出金属铯形成汞齐，再从汞齐中回收铯。熔盐电解最合适的电解质体系是卤化物体系。由于铯的性质极活泼和挥发性大，而卤化物的熔点又较高，因此需向熔融卤化物中加入能降低电解质熔点的助熔物质。用铅作阴极，在943～973K温度下电解熔融氯化铯可得到铯铅合金，真空蒸馏铯铅合金即可得到金属铯。由于铯的性质活泼使金属收集复杂化，且金属损失大，此法未得到广泛应用。

热分解法   制取少量高纯金属铯的一种可行方法。用叠氮化钡置换硫酸铯水溶液中的铯，或用叠氮酸中和碳酸铯均可制得叠氮化铯。叠氮化铯性质稳定，但加热时容易分解，在623K温度附近可热分解放出氮。在约10Pa真空压力和约773K温度下进行热分解，即可得到不含气体的较纯的金属铯。热分解反应为：

              2CsN₃=3N₂+2Cs

另外，也可采用氢化铯热分解制取金属铯。

金属热还原法金属热还原法是制取金属铯的最简便方法。以氢氧化铯、碳酸铯、卤化铯、硫酸铯、铬酸铯和硝酸铯等作原料，用强还原性金属如锂、钠、钙、镁、锆或硅等作还原剂，在较高温度下还原这些铯化物，然后用真空蒸馏法使铯由反应带中移出。金属铯蒸气在真空抽力下引导至冷凝部位，冷凝成液滴后流入收集器中。最好的金属热还原方法是用金属钙在真空下热还原氯化铯。

用金属钙真空热还原氯化铯是在不锈钢反应管内进行的。将不锈钢反应管及其他器皿清洗洁净，连接玻璃收集器后于423K温度下烘干2h。氯化铯于423K温度下烘干2h后，与过量200％～300％的钙屑或钙粉充分混合，装入反应皿中。将盛混合料的反应皿放入反应管内，连接真空系统并抽真空至1Pa，然后将混合料加热至973K，恒温0.5～1.0h，混合料中90％以上的氯化铯被还原成金属铯。反应为：

                2CsCl+Ca=CaCl₂+Cs

金属铯成蒸气状态，由真空抽力引导至冷凝带冷凝成液滴，流入收集器中。反应完毕，收集器经烧封即得金属铯。还原产出的金属铯于573K温度下进行真空蒸馏，可进一步除去杂质，获得纯度更高的产品。

用镁还原氢氧化铯、碳酸铯或铝酸铯(煅烧铯矾的残渣)，亦可得到金属铯。反应为：

               2CsOH+2Mg=2MgO+H₂+2Cs

               Cs₂CO₃+3Mg=3MgO+C+2Cs

              Cs₂O•A1₂O₃+Mg=MgO•A1₂O₃+2Cs

用作放电管材料的铯通常是在真空管内还原铯化物制取的。如铬酸铯在973K温度的真空中用金属锆粉还原，几乎可以定量产出金属铯。反应为：

              4Cs₂CrO₄+5Sr=2Cr₂O₃+5SiO₂+8Cs

用金属锆还原铬酸铯可得到高质量的金属铯，但还原速度快，会产生爆炸，对反应装置和操作条件要求严格。

用硅还原铬酸铯，可控制铯的蒸气在恒速下排出。这种方法已广泛用于在光电管面板沉积铯。反应为：

           4Cs₂CrO₄+5Si=2Cr₂O₃+5SiO₂+8Cs

铯榴石(2Cs₂O•2Al₂O₃•9SiO₂•H₂O)在1073K温度的真空中用钠还原，或用钙于1173K温度下还原，均可得到金属铯。先将铯榴石矿石粉碎，加热除去水分，然后加入理论量过量200％～300％的钠或钙，在1～10Pa真空压力和1073～1173K温度下还原，可得到钠、钾和其他杂质含量较高的粗金属铯。由于钠、钾的蒸气压在一定温度下与铯的不同，粗金属铯经多次蒸馏即可得到纯度较高的金属铯。