碱金属元素是指其氧化物溶于水后会生成强碱的一类元素。这类元素的化学性质通常很活泼，自然状态下只以盐类形式存在。其中有一种碱金属元素，它的单质是自然界中最软的金属，熔点只有28摄氏度，即使放在水中也会自燃并爆炸。它在21世纪具有巨大的潜在应用价值。
鲜为人知的是，这种特别危险、一般存于特殊设备的金属，是100多年前科学家们从矿泉水中提炼出来的。
本生灯和分光镜
19世纪50年代中叶，德国科学家罗伯特·威廉·本生发明了一种用煤气做燃料的实验灯，人称本生灯。它的火焰没有颜色，温度高达2000多度。由于价廉实用，本生灯沿用至今。
本生把已发现的、含有不同元素的物质放进本生灯的火焰里，观察其火焰颜色。当放进含钠的物质后，火焰呈黄色；放进含钾的物质后，火焰呈紫色……这个发现让他有些兴奋，因为可以借机推测一些新的化学元素。发现新元素可是对科学界巨大的贡献啊~
本生灯（网络图）
可是，接下来的事情让本生头痛不已，因为他遇到两种现象：一是把几种元素混合后，多剂量元素的颜色十分醒目，少剂量元素的颜色却不见了；二是不同的物质燃烧，火焰呈现出肉眼分辨不出的相同颜色。“如果有一种比眼睛更专业的东西就好了。”他不禁喃喃自语。
不久，本生研究新元素的事被汉堡城的另一位科学家古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫知道了。基尔霍夫主攻物理学，在实验中发明了一种叫分光镜的新设备。分光镜又叫光谱分析仪，把一架直筒望远镜和三棱镜连在一起，设法让光线通过狭缝进入三棱镜进行分光。它可以将白色的太阳光分成七种颜色并用光谱的方式清晰地显示出来。
当时所用的光谱实验装置（复原图，来源于网络）
基尔霍夫主动联系本生，希望合作研究找出新元素，本生自然应允。他们先将物体加热变成蒸汽，再将蒸汽透过改装过的分光镜，观察不同物质发出的不同颜色光线。比如钾蒸汽的光谱里除了紫线外还有红线，钠蒸汽的光谱则是两条极近的黄线，铜蒸汽的光谱里除了橙线外还有其它线……
他们很兴奋，因为他们找到了一种分析物质成分、发现新元素的方法，即光谱分析法。这种方法的优点是灵敏度非常高，连千万分之一克重量物质的颜色也可以分析出来。
用矿泉水做实验
本生和基尔霍夫在实验中总结出实用的光谱分析法后，决定先用碱金属系列元素试刀。因为当时已发现钾、钠、钙、锂等碱金属元素，是否有其它元素没人知道。
选什么物质来进行分光实验呢？本生想起前些天有位朋友送给他一瓶产自瑞典丢克海姆的矿泉水。朋友觉得这种水与一般的矿泉水有些不同，但究竟哪里不同也搞不清楚，于是送给他来研究。
本生和基尔霍夫将丢克海姆矿泉水的浓缩液放入本生灯的火焰上，再用分光镜进行观察，很快便看到了钾、钠、钙、锂等元素的光谱线，和一些未知元素的光谱线。于是，他们用碳酸铵除去浓缩液里的钾、钠、钙、锂等元素以后，再将剩下的溶液放入本生灯的火焰上，并通过分光镜进行观察。这时，他们发现分光镜里有两条靠得很近很近的蓝色光线。
“我敢说，没有一种已知物质在光谱的这个位置会显示两条蓝线，绝不会。”本生做过很多实验，完全有把握地说。
为了保险起见，两人重复做了多次实验。确定他们找到一种未知的碱金属元素后，便正式写入报告，并于1860年5月10日提交给柏林科学院。
比同行早14年
提交报告前，肯定要为新发现的元素取一个恰如其分的名字。经过两人一番讨论，最终决定借用词语“天蓝色”的拉丁文“Caesius”，将新元素命名为“Caesium”，元素符号为Cs。若干年后，西学东渐，清朝末年科学家引入西方化学元素表，将Cs译作“鏭”；后来从简洁出发，又译作“铯”，沿用至今。
铯元素在元素周期表的位置。（网络图）
本生和基尔霍夫都没想到，其实早在14年前，一位科学家由于技术落后曾与铯元素“擦肩而过”。1846年，德国冶金和矿物分析教授普拉特纳无意间得到一块产生埃尔巴岛的铯榴石矿石。他在实验中经过反复分析，发现已知元素的质量总和凑不够100%。他觉得主要原因是矿石里面有新元素存在。但由于技术无法达到，所以无法确定新元素是什么。直到1864年，一位名叫比萨尼的德国科学家借助本生和基尔霍夫发现铯元素的论文，重新分析铯榴石，才将不纯净的铯分离出来。
提纯铯的路才刚刚开始。1882年，德国化学家塞特贝格通过电解氰化钡与氰化铯混合物的方法，终于获得较纯净的铯。100多年后，纯度达99.99%的铯终于用于现代科学实验中。
铯榴石（网络图）
“脾气”大的贵金属
铯是在室温条件下为液体的五种金属元素之一，其物理和化学性质与钾很相似。熔点只有28.44℃，很不好保存。被科学家们发现后，但由于它的“脾气”大，在相当长时间内未被运用于生产。比如，金属铯因为化学性质过于活泼，放进水里后，会开始产生大量白烟，并产生噼里啪啦产的爆响。所以，如果你偶然看到了一个金黄色的铯块，最好有多远跑多远。
铯在水里发生爆炸（网络图）
上世纪中叶，铯之放射性同位素、半衰期达30年的铯-137，开始用于用于工业测量仪器、医学及水文学等。上世纪80年代开始，铯元素开始在航天航空领域大显身手。星际宇宙飞行的火箭发动机需要非常大的推动力。普通的化学燃料难以担任火箭发动机的重任，必须借助铯元素才能完成。将金属铯加热到1650摄氏度成为蒸汽，再用电子束轰击铯原子，使其电离。铯离子在高电压和强磁场组共同作用力的加速下，形成速度15千米/秒的粒子流从火箭尾部喷出。这就是每小时飞行十几万公里的离子火箭的原理。铯产生的推力是普通燃料产生推力的几十倍，这样终于将离子火箭推向太空。
铯主要分布在含矿物质较多的水中。科学家提取铯的主要原料，正是当年普拉特纳分析的铯榴石。地球上铯的含量是千万分之一，属于稀有金属。特以稀为贵，铯金属的市场价比黄金贵很多，每克价值约700元人民币。从矿泉水中提炼出比黄金还值钱的铯，当年本生和基尔霍夫肯定万万没有想到。
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【参考资料】
1、 论文《铷铯资源开发利用浅析》，作者王晨雪，《新疆有色金属》 2017年06期。
2、论文《“天蓝”与“深红”——铯与铷》，作者叶蕊，出自《化学工程师》1997年第05期。
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