鹼金屬元素是指其氧化物溶於水後會生成強鹼的一類元素。這類元素的化學性質通常很活潑，自然狀態下只以鹽類形式存在。其中有一種鹼金屬元素，它的單質是自然界中最軟的金屬，熔點只有28攝氏度，即使放在水中也會自燃並爆炸。它在21世紀具有巨大的潛在應用價值。
鮮為人知的是，這種特別危險、一般存於特殊設備的金屬，是100多年前科學家們從礦泉水中提煉出來的。
本生燈和分光鏡
19世紀50年代中葉，德國科學家羅伯特·威廉·本生髮明瞭一種用煤氣做燃料的實驗燈，人稱本生燈。它的火焰沒有顏色，溫度高達2000多度。由於價廉實用，本生燈沿用至今。
本生把已發現的、含有不同元素的物質放進本生燈的火焰裡，觀察其火焰顏色。當放進含鈉的物質後，火焰呈黃色；放進含鉀的物質後，火焰呈紫色……這個發現讓他有些興奮，因為可以藉機推測一些新的化學元素。發現新元素可是對科學界巨大的貢獻啊~
本生燈（網絡圖）
可是，接下來的事情讓本生頭痛不已，因為他遇到兩種現象：一是把幾種元素混合後，多劑量元素的顏色十分醒目，少劑量元素的顏色卻不見了；二是不同的物質燃燒，火焰呈現出肉眼分辨不出的相同顏色。“如果有一種比眼睛更專業的東西就好了。”他不禁喃喃自語。
不久，本生研究新元素的事被漢堡城的另一位科學家古斯塔夫·羅伯特·基爾霍夫知道了。基爾霍夫主攻物理學，在實驗中發明了一種叫分光鏡的新設備。分光鏡又叫光譜分析儀，把一架直筒望遠鏡和三稜鏡連在一起，設法讓光線通過狹縫進入三稜鏡進行分光。它可以將白色的太陽光分成七種顏色並用光譜的方式清晰地顯示出來。
當時所用的光譜實驗裝置（復原圖，來源於網絡）
基爾霍夫主動聯繫本生，希望合作研究找出新元素，本生自然應允。他們先將物體加熱變成蒸汽，再將蒸汽透過改裝過的分光鏡，觀察不同物質發出的不同顏色光線。比如鉀蒸汽的光譜裡除了紫線外還有紅線，鈉蒸汽的光譜則是兩條極近的黃線，銅蒸汽的光譜裡除了橙線外還有其它線……
他們很興奮，因為他們找到了一種分析物質成分、發現新元素的方法，即光譜分析法。這種方法的優點是靈敏度非常高，連千萬分之一克重量物質的顏色也可以分析出來。
用礦泉水做實驗
本生和基爾霍夫在實驗中總結出實用的光譜分析法後，決定先用鹼金屬系列元素試刀。因為當時已發現鉀、鈉、鈣、鋰等鹼金屬元素，是否有其它元素沒人知道。
選什麼物質來進行分光實驗呢？本生想起前些天有位朋友送給他一瓶產自瑞典丟克海姆的礦泉水。朋友覺得這種水與一般的礦泉水有些不同，但究竟哪裡不同也搞不清楚，於是送給他來研究。
本生和基爾霍夫將丟克海姆礦泉水的濃縮液放入本生燈的火焰上，再用分光鏡進行觀察，很快便看到了鉀、鈉、鈣、鋰等元素的光譜線，和一些未知元素的光譜線。於是，他們用碳酸銨除去濃縮液裡的鉀、鈉、鈣、鋰等元素以後，再將剩下的溶液放入本生燈的火焰上，並通過分光鏡進行觀察。這時，他們發現分光鏡裡有兩條靠得很近很近的藍色光線。
“我敢說，沒有一種已知物質在光譜的這個位置會顯示兩條藍線，絕不會。”本生做過很多實驗，完全有把握地說。
為了保險起見，兩人重複做了多次實驗。確定他們找到一種未知的鹼金屬元素後，便正式寫入報告，並於1860年5月10日提交給柏林科學院。
比同行早14年
提交報告前，肯定要為新發現的元素取一個恰如其分的名字。經過兩人一番討論，最終決定借用詞語“天藍色”的拉丁文“Caesius”，將新元素命名為“Caesium”，元素符號為Cs。若干年後，西學東漸，清朝末年科學家引入西方化學元素表，將Cs譯作“鏭”；後來從簡潔出發，又譯作“銫”，沿用至今。
銫元素在元素週期表的位置。（網絡圖）
本生和基爾霍夫都沒想到，其實早在14年前，一位科學家由於技術落後曾與銫元素“擦肩而過”。1846年，德國冶金和礦物分析教授普拉特納無意間得到一塊產生埃爾巴島的銫榴石礦石。他在實驗中經過反覆分析，發現已知元素的質量總和湊不夠100%。他覺得主要原因是礦石裡面有新元素存在。但由於技術無法達到，所以無法確定新元素是什麼。直到1864年，一位名叫比薩尼的德國科學家藉助本生和基爾霍夫發現銫元素的論文，重新分析銫榴石，才將不純淨的銫分離出來。
提純銫的路才剛剛開始。1882年，德國化學家塞特貝格通過電解氰化鋇與氰化銫混合物的方法，終於獲得較純淨的銫。100多年後，純度達99.99%的銫終於用於現代科學實驗中。
銫榴石（網絡圖）
“脾氣”大的貴金屬
銫是在室溫條件下為液體的五種金屬元素之一，其物理和化學性質與鉀很相似。熔點只有28.44℃，很不好保存。被科學家們發現後，但由於它的“脾氣”大，在相當長時間內未被運用於生產。比如，金屬銫因為化學性質過於活潑，放進水裡後，會開始產生大量白煙，併產生噼裡啪啦產的爆響。所以，如果你偶然看到了一個金黃色的銫塊，最好有多遠跑多遠。
銫在水裡發生爆炸（網絡圖）
上世紀中葉，銫之放射性同位素、半衰期達30年的銫-137，開始用於用於工業測量儀器、醫學及水文學等。上世紀80年代開始，銫元素開始在航天航空領域大顯身手。星際宇宙飛行的火箭發動機需要非常大的推動力。普通的化學燃料難以擔任火箭發動機的重任，必須藉助銫元素才能完成。將金屬銫加熱到1650攝氏度成為蒸汽，再用電子束轟擊銫原子，使其電離。銫離子在高電壓和強磁場組共同作用力的加速下，形成速度15千米/秒的粒子流從火箭尾部噴出。這就是每小時飛行十幾萬公里的離子火箭的原理。銫產生的推力是普通燃料產生推力的幾十倍，這樣終於將離子火箭推向太空。
銫主要分佈在含礦物質較多的水中。科學家提取銫的主要原料，正是當年普拉特納分析的銫榴石。地球上銫的含量是千萬分之一，屬於稀有金屬。特以稀為貴，銫金屬的市場價比黃金貴很多，每克價值約700元人民幣。從礦泉水中提煉出比黃金還值錢的銫，當年本生和基爾霍夫肯定萬萬沒有想到。
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1、 論文《銣銫資源開發利用淺析》，作者王晨雪，《新疆有色金屬》 2017年06期。
2、論文《“天藍”與“深紅”——銫與銣》，作者葉蕊，出自《化學工程師》1997年第05期。
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