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[[ヨウ化セシウム]] (CsI) は、エックス線蛍光倍増管・ガンマ線検出用単結晶に用いられる。
====錯体====
全ての金属陽イオンのように、Cs<sup>+</sup>は溶液中でルイス塩基と反応して[[錯体]]を形成する。セシウムのサイズは非常に大きいため、セシウムは通常6配位より多い配位数を取り、それはセシウムよりも軽い他の典型的なアルカリ金属元素の陽イオンとは異なっている。この傾向は、8配位を取る塩化セシウムによって既に明らかであり（塩化セシウム型構造）、他のアルカリ金属の塩化物が塩化ナトリウム型構造を取るのと対照的である。その高い配位数と柔らかさ（[[共有結合]]を作りやすい傾向）は、セシウムイオンを他の陽イオンから分離するための基礎であり、放射性の<sup>137</sup>Cs<sup>+</sup>を大量の非放射性のカリウムイオン中から分離するために用いられるなど、核廃棄物の改善において研究が重ねられている<ref>{{cite journal |last1=Moyer |first1=Bruce A. |last2=Birdwell |first2=Joseph F. |last3=Bonnesen |first3=Peter V. |last4=Delmau |first4=Laetitia H. |title=Use of Macrocycles in Nuclear-Waste Cleanup: A Realworld Application of a Calixcrown in Cesium Separation Technology |pages=383–405 |year=2005 |doi=10.1007/1-4020-3687-6_24}}.</ref>。
====ハロゲン化合物====
[[塩化セシウム]]の結晶は単純な立方晶系である。「塩化セシウム型構造」<ref name="HollemanAF"/>と呼ばれるこの構造は、塩素原子が立方格子の角の部分に位置し、セシウム原子が立方格子の中央のホールに位置するような、2種の原子からなる8配位の単純な立方格子から成っている。この構造は臭化セシウム (CsBr)やヨウ化セシウム (CsI)、その他多くのセシウムを含まない化合物と共有される。対照的に、他のアルカリ金属類のハロゲン化物は塩化ナトリウム型構造を取る<ref name="HollemanAF"/>。塩化セシウム型構造は、Cs<sup>+</sup>のイオン半径が174ピコメートル、Cl<sup>-</sup>のイオン半径が181ピコメートルと近い大きさであるために形成される<ref>{{cite book|last=Wells|first = A.F.| year=1984| title=Structural Inorganic Chemistry| edition=5|publisher=Oxford Science Publications|isbn=0-19-855370-6}}</ref>。
====酸化物====
[[File:Cs11O3 cluster.png|thumb|left|100px|Cs<sub>11</sup>O<sub>3</sub>クラスター。頂点の紫の球はセシウムを表し、3つの赤い球は酸素を表す。]]
セシウムは他のアルカリ金属元素よりさらに多くの酸素との二元化合物を形成する。セシウムが空気中で燃焼する際、[[超酸化物]]のCsO<sub>2</sub>が主に生成物する<ref name=cotton >{{cite book|last = Cotton|first = F. Albert |coauthors=Wilkinson, G.|title =Advanced Inorganic Chemistry|year =1962 |publisher = John Wiley & Sons, Inc.|page = 318|isbn = 0-471-84997-9}}</ref>。「通常の」セシウム酸化物であるCs<sub>2</sub>Oは黄色からオレンジ色をした六方晶であり<ref name="CRC">{{citation | editor-last = Lide | editor-first = David R. | title = CRC Handbook of Chemistry and Physics | edition = 87th | location = Boca Raton, FL | publisher = CRC Press | date = 2006 | isbn = 0-8493-0487-3 | pages =451,514}}</ref>、唯一の逆塩化カドミウム型構造を取る酸化物である<ref name="ReferenceA">{{cite journal|doi = 10.1021/j150537a022|year = 1956|last1 = Tsai|first1 = Khi-Ruey|last2 = Harris|first2 = P. M.|last3 = Lassettre|first3 = E. N.|journal = Journal of Physical Chemistry|volume = 60|pages = 338–344|title = The Crystal Structure of Cesium Monoxide}}</ref>。250度で蒸発し、400度で金属セシウムと過酸化物Cs<sub>2</sub>O<sub>2</sub>に分解する<ref name="autogenerated2">{{cite web|url=http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/770945-AFCMWR/webviewable/770945.pdf |format=PDF|title=Information Bridge: DOE Scientific and Technical Information |publisher=Office of Scientific and Technical Information — U.S. Department of Energy|date=2009-11-23 |accessdate=2010-02-15}}</ref>。過酸化物およびオゾン化物CsO<sub>3</sub><ref>{{cite journal|doi =10.1007/BF00845494|title =Synthesis of cesium ozonide through cesium superoxide|year =1963|last1 =Vol'nov|first1 =I. I.|last2 =Matveev|first2 =V. V.|journal =Bulletin of the Academy of Sciences, USSR Division of Chemical Science|volume =12|pages =1040–1043}}</ref><ref>{{cite journal|doi =10.1070/RC1971v040n02ABEH001903|title =Alkali and Alkaline Earth Metal Ozonides|year =1971|last1 =Tokareva|first1 =S. A.|journal =Russian Chemical Reviews|volume =40|pages =165–174}}</ref>を除いて、いくつかの明るい色をした亜酸化物についても研究されている<ref name=Simon>{{Cite journal|last = Simon|first = A.|title = Group 1 and 2 Suboxides and Subnitrides — Metals with Atomic Size Holes and Tunnels|journal = Coordination Chemistry Reviews |year = 1997|volume = 163|pages = 253–270|doi = 10.1016/S0010-8545(97)00013-1}}</ref>。これらはCs<sub>7</sub>O、Cs<sub>4</sub>O、Cs<sub>11</sub>O<sub>3</sub>、Cs<sub>3</sub>O（暗緑色<ref>{{cite journal|doi =10.1021/j150537a023|year =1956|last1 =Tsai|first1 =Khi-Ruey|last2 =Harris|first2 =P. M.|last3 =Lassettre|first3 =E. N.|journal =Journal of Physical Chemistry|volume =60|pages =345–347|title=The Crystal Structure of Tricesium Monoxide}}</ref>）、CsO、Cs<sub>3</sub>O<sub>2</sub><ref>{{cite journal|doi =10.1007/s11669-009-9636-5|title =Cs-O (Cesium-Oxygen)|year =2009|last1 =Okamoto|first1 =H.|journal =Journal of Phase Equilibria and Diffusion|volume =31|page =86}}</ref>ならびにCs<sub>7</sub>O<sub>2</sub>が含まれる<ref>{{cite journal|doi = 10.1021/jp036432o|title = Characterization of Oxides of Cesium|year = 2004|last1 = Band|first1 = A.|last2 = Albu-Yaron|first2 = A.|last3 = Livneh|first3 = T.|last4 = Cohen|first4 = H.|last5 = Feldman|first5 = Y.|last6 = Shimon|first6 = L.|last7 = Popovitz-Biro|first7 = R.|last8 = Lyahovitskaya|first8 = V.|last9 = Tenne|first9 = R.|journal = The Journal of Physical Chemistry B|volume = 108|pages = 12360–12367}}</ref><ref>{{cite journal|doi =10.1002/zaac.19472550110|title =Untersuchungen ber das System Csium-Sauerstoff|year =1947|last1 =Brauer|first1 =G.|journal =Zeitschrift fr anorganische Chemie|volume =255|page =101}}</ref>。これらの酸化物と対になった硫化物、セレン化物およびテルル化物も存在する<ref name="USGS"/>。
=== 同位体 ===
{{main|セシウムの同位体}}
セシウムは112から151までの幅の質量数（すなわち、[[原子核]]中の[[核子]]数）を持つ39個の既知の同位体を有する。これらの内のいくつかは、古い星の中での遅い[[中性子捕獲]]プロセス（[[s過程]]）<ref>{{cite journal | doi=10.1146/annurev.astro.37.1.239 | author=Busso, M.; Gallino, R.; Wasserburg, G. J. | title=Nucleosynthesis in Asymptotic Giant Branch Stars: Relevance for Galactic Enrichment and Solar System Formation | journal=Annula Review of Astronomy and Astrophysics | volume=37 | year=1999 | pages=239–309 | url=http://authors.library.caltech.edu/1194/1/BUSaraa99.pdf | format=PDF|accessdate=2010-02-20 | bibcode=1999ARA&A..37..239B}}</ref>ならびに超新星爆発内（[[R過程]]）で軽い元素から合成される<ref>{{cite book | first=David | last=Arnett | year=1996 | title=Supernovae and Nucleosynthesis: An Investigation of the History of Matter, from the Big Bang to the Present | publisher=Princeton University Press | page=527 | isbn=0-691-01147-8 }}</ref>。しかしながら、唯一の安定同位体は78個の中性子を持つ<sup>133</sup>Csのみである。それは大きな[[スピン角運動量]]を持ち (7/2+)、[[核磁気共鳴]]の研究は、11.7メガヘルツの共鳴振動数において、この同位体を用いて行われる<ref name=NMR>{{cite journal|doi=10.1016/0277-5387(96)00018-6|title=Complexation of caesium and rubidium cations with crown ethers in N,N-dimethylformamide|year=1996|last1=Goff|first1=C|journal=Polyhedron|volume=15|page=3897}}</ref>。
[[File:Cs-137-decay.svg|thumb|250px|<sup>137</sup>Csの崩壊|alt=A graph showing the energetics of caesium-137 (nuclear spin: I=7/2+, half-life of about 30 years) decay. With a 94.6% probability, it decays by a 512 keV beta emission into barium-137m (I=11/2-, t=2.55min); this further decays by a 662 keV gamma emission with an 85.1% probability into barium-137 (I=3/2+). Alternatively, caesium-137 may decay directly into barium-137 by a 0.4% probability beta emission.]]
放射性同位体である<sup>135</sup>Csは230万年という非常に長い半減期を有しており、<sup>137</sup>Csおよび<sup>134</sup>Csはそれぞれ30年および2年という半減期である。<sup>137</sup>Csは[[ベータ崩壊]]によって短命な<sup>137m</sup>Baに壊変し、その後非放射性のバリウムとなる。<sup>134</sup>Csは直接<sup>134</sup>Baに壊変する。質量数129、131、132および136の同位体は、半減期が1日から2週間の間であり、他の大部分の同位体の半減期は2、3秒から数分の1秒である。少なくとも21種類の準安定な[[核異性体]]が存在する。3時間未満の半減期を持つ<sup>134m</sup>Cs以外は非常に不安定で、2、3分以下の半減期で崩壊する<ref>{{cite journal|doi = 10.1016/0022-1902(55)80027-9|title = The half-life of Cs137|year = 1955|last1 = Brown|first1 = F.|last2 = Hall|first2 = G.R.|last3 = Walter|first3 = A.J.|journal = Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry|volume = 1|pages = 241–247}}</ref><ref name=nuclidetable>{{cite web|url=http://www.nndc.bnl.gov/chart/|title=Interactive Chart of Nuclides|publisher=Brookhaven National Laboratory|author=Sonzogni, Alejandro|location=National Nuclear Data Center|accessdate=2008-06-06}}</ref>。
同位体元素の<sup>135</sup>Csは、ウランの核反応によって生成する長寿命核分裂生成物の一つである<ref>{{cite conference| conference = Seventh Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation|date = 14–16 October 2002|place = Jeju, Korea|first1 = Shigeo|last1 = Ohki|first2 = Naoyuki|last2= Takaki|title =Transmutation of Cesium-135 with Fast Reactors|url = http://www.nea.fr/html/pt/docs/iem/jeju02/session6/SessionVI-08.pdf|format = PDF|accessdate=2010-09-26}}</ref>。しかしながら、<sup>135</sup>Csの前駆体の<sup>135</sup>Xeが非常に強力な中性子毒であり、また、しばし<sup>135</sup>Csに壊変する前に安定同位体である<sup>136</sup>Xeに変わるため、たいていの原子炉においてその核分裂収量は減少する<ref>{{cite report|url=http://canteach.candu.org/library/20040720.pdf |title=CANDU Fundamentals|format=PDF|publisher=CANDU Owners Group Inc.|chapter=20 Xenon: A Fission Product Poison|accessdate=2010-09-15}}</ref><ref>{{cite journal|journal = Journal of Environmental Radioactivity|title = Preliminary evaluation of 135Cs/137Cs as a forensic tool for identifying source of radioactive contamination|first1 = V. F.|last1= Taylor|first2 = R. D.|last2 = Evans|first3 = R. J.|last3= Cornett|doi = 10.1016/j.jenvrad.2007.07.006 |volume = 99 |issue = 1|year = 2008|pages = 109–118|pmid = 17869392}}</ref>。
<sup>137</sup>Csは<sup>137m</sup>Baへとベータ崩壊するため、[[ガンマ線]]の強い発生源である<ref>{{cite web|url=http://www.epa.gov/rpdweb00/radionuclides/cesium.html |title=Cesium | Radiation Protection |publisher=U.S. Environmental Protection Agency|date=2006-06-28|accessdate=2010-02-15}}</ref>。
<sup>135</sup>Csは<sup>90</sup>Srと同様に主要な中寿命核分裂生成物となる。これらは使用済み核燃料の放射能の原因となり、使用後、数年から最高で数100年間の冷却を必要とする<ref>{{cite report|url=http://www.ieer.org/reports/transm/hisham.html |title=IEER Report: Transmutation – Nuclear Alchemy Gamble |publisher=Institute for Energy and Environmental Research |date=2000-05-24 |accessdate=2010-02-15|first=Hisham|last=Zerriffi}}</ref>。例えば、<sup>135</sup>Csと<sup>90</sup>Srは現在、[[チェルノブイリ原子力発電所事故]]の周囲の地域で発生している放射能の発生源の大部分を占めている<ref>{{cite report|url=http://www.iaea.org/Publications/Booklets/Chernobyl/chernobyl.pdf |title=Chernobyl's Legacy: Health, Environmental and Socia-Economic Impacts and Recommendations to the Governments of Belarus, Russian Federation and Ukraine |publisher=International Atomic Energy Agency|format=PDF |accessdate=2010-02-18}}</ref>。<sup>137</sup>Csは中性子の捕獲率が低いため、中性子捕獲による<sup>137</sup>Cの処理ができず、その結果、崩壊することを許容する必要がある<ref>{{cite journal|doi=10.3327/jnst.30.911| title = Transmutation of Cesium-137 Using Proton Accelerator|first1 = Takeshi|last1= Kase|first2 = Kenji|last2= Konashi|first3 = Hiroshi|last3 = Takahashi|first4 = Yasuo|last4= Hirao|volume = 30|issue = 9|year = 1993|pages = 911–918|journal = Journal of Nuclear Science and Technology}}</ref>。
ほとんど全てのセシウムは、ヨウ素やキセノンの様々な同位体元素を経由して、始めのものよりも中性子が豊富になった核分裂生成物のベータ崩壊に由来する核分裂によって生成される<ref>{{cite book|isbn = 978-1-56032-088-3|publisher = Taylor & Francis|year = 1992|first = Ronald Allen|last = Knief|url = http://books.google.com/?id=EpuaUEQaeoUC&pg=PA43|page= 42|chapter = Fission Fragments|title = Nuclear engineering: theory and technology of commercial nuclear power|accessdate=2010-09-26}}</ref>。ヨウ素およびキセノンは揮発性であるため、核燃料や空気を通じて拡散され、放射性セシウムはしばし初めに核分裂した場所から離れたところで生成される<ref>{{cite journal|title = Release of xenon-137 and iodine-137 from UO2 pellet by pulse neutron irradiation at NSRR | last = Ishiwatari|first = N.|last2 = Nagai|first2 = H.|pages = 843–850|volume = 23|issue = 11|journal = Nippon Genshiryoku Gakkaishi|url = http://www.osti.gov/energycitations/product.biblio.jsp?osti_id=5714707|accessdate=2010-01-01}}</ref>。およそ1945年頃から核兵器の実験が始まり、<sup>137</sup>Csは空気中に放出され、[[放射性降下物]]の構成物質として地表に降り注いだ<ref name="USGS"/>。
人工的に作られる（[[ウラン]]の核分裂により生ずる）[[セシウム137]]は、[[半減期]]30.07年の放射性同位体である。医療用の放射線源に使われるが、体内に入ると血液の流れに乗って腸や肝臓にベータ線とガンマ線を放射し、[[カリウム]]と置き換わって筋肉に蓄積したのち、腎臓を経て体外に排出される。セシウム137は、体内に取り込まれてから体外に排出されるまでの100日から200日にわたってベータ線とガンマ線を放射し、体内被曝の原因となるため大変危険である。セシウム137に汚染された空気や飲食物を摂取することで、体内に取り込まれる。なお、[[ヨウ素剤]]を服用してもセシウム137の体内被曝を防ぐことはできない。[[1987年]]には、[[ブラジル]]の[[ゴイアニア]]で廃病院からセシウム137が盗難に遭った上、光るセシウム137の塊に魔力を感じた住民が体に塗ったり飲んだりしたことで250人が[[被曝]]、4人が死亡する大規模な被曝事件が発生している（[[ゴイアニア被曝事故]]）。
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セシウムの放射性同位体である、セシウム137は、原子爆弾が投下された広島市及び長崎市の両方で記録が残っている「[[黒い雨]]」（原子爆弾投下後に地上に「降下する」放射性降下物の一形態）に含まれていたと考えられていて、原子爆弾が投下後の広島における降雨範囲を特定するために土壌中のセシウム137の測定結果が利用されている。
==産出==
[[File:Pollucite-RoyalOntarioMuseum-Jan18-09.jpg|thumb|セシウム鉱石のポルサイト|alt=A white mineral, from which white and pale pink crystals protrude]]
セシウムは地殻中に平均およそ3 ppmの濃度で存在していると見積もられており、比較的珍しい元素である<ref>{{cite journal|last1=Turekian|first1=K.K.|last2=Wedepohl|first2=K. H.|year=1961|title=Distribution of the elements in some major units of the Earth’s crust|journal=Geological Society of America Bulletin|volume=72|issue=2|pages=175–192|doi=10.1130/0016-7606(1961)72[175:DOTEIS]2.0.CO;2}}</ref>。これは、全ての元素の中で45番目の存在量であり、全ての金属の中では36番目である。それでもセシウムは、[[アンチモン]]や[[カドミウム]]、[[スズ]]、[[タングステン]]のような元素よりは豊富であり、[[水銀]]や[[銀]]よりは2桁多く存在するが、セシウムと化学的に密接に結び付いている[[ルビジウム]]はさらに30倍ほど多い<ref name=USGS/>。
その大きなイオン半径のため、セシウムは「不適合元素 ([[:en:Incompatible element|en]])」の一つである<ref>{{cite web|url=http://www.asi.org/adb/02/13/02/cesium-occurrence-uses.html|title=Cesium as a Raw Material: Occurrence and Uses|first=Simon|last=Rowland|publisher=Artemis Society International|date=1998-07-04|accessdate=2010-02-15}}</ref>。[[マグマ]]が結晶化する間、セシウムは液相に濃縮されて後に結晶化する。したがってセシウムは、これらの濃縮過程によって形成されるペグマタイト鉱物に最も大きく堆積する。ルビジウムはカリウムと置換する性質があるが、セシウムはルビジウムほどすぐには置換しないため、アルカリ蒸発岩のカリ岩塩（シルビン、KCl）やカーナライト (KMgCl<sub>3</sub>・6H<sub>2</sub>O)には0.002パーセントのセシウムのみを含むことがある。したがって、セシウムは鉱石ではほとんど見られない。パーセント単位のセシウムは[[緑柱石]] (Be<sub>3</sub>Al<sub>2</sub>(SiO<sub>3</sub>)<sub>6</sub>およびアボガドロ石 ((K, Cs)BF<sub>4</sub>)で見られるかもしれない。また、最高15重量パーセントをのCs<sub>2</sub>Oを含む物として密接に関連した鉱石[[ペツォッタイト]] (Cs(Be<sub>2</sub>Li)Al<sub>2</sub>Si<sub>6</sub>O<sub>18</sub>)が、最高8.4重量パーセントのCs<sub>2</sub>Oを含む物として希少鉱石のロンドン石 ((Cs, K)Al<sub>4</sub>Be<sub>4</sub>(B, Be)<sub>12</sub>O<sub>28</sub>)が、セシウム濃度がより少なく広範囲にわたるものとしてローディズ石がある<ref name="USGS"/>。唯一の経済的に重要なセシウム源の鉱石はポルサイト (Cs(AlSi<sub>2</sub>O<sub>6</sub>))である。これらは、世界中において数か所しかないベグマタイト地帯でのみ見つかり、より商業的に重要なリチウム鉱石である[[リシア雲母]]およびペタライトと関係している。ペグマタイトの内部では、粒度が大きく、鉱物を強く強く分離させることで、採鉱のための高級な鉱石が作られる<ref name="Cerny">{{cite journal|title=The Tanco Pegmatite at Bernic Lake, Manitoba: X. Pollucite|first1=Petr|last1=Černý|authorlink1=Petr Černý|first2=F. M.|last2=Simpson|journal=Canadian Mineralogist|volume=16|pages=325–333|year=1978|url=http://rruff.geo.arizona.edu/doclib/cm/vol38/CM38_877.pdf|format=PDF|accessdate=2010-09-26}}</ref>。
世界で最も重要で豊富なセシウム金属源の一つは、[[メキシコ]]の[[マニトバ州]]のBernic Lake ([[:en:Bernic Lake|en]])にあるTanco mine ([[:en:Tanco Mine|en]])である。そこの鉱床は350,000[[トン]]のポルサイト鉱石が埋蔵されていると見積られており、これは世界の埋蔵量の2/3を占めていると言われている<ref name="Cerny"/><ref name="USGS-Cs2"/>。しかし、ポルサイトに含まれるセシウムの化学量論的容量は42.6パーセントであるが、この鉱床から採掘された純粋なポルサイト試料ではおおよそ34パーセントのセシウムしか含まれず、平均容量は24重量パーセントでしかない<ref name="USGS-Cs2">{{cite web|title=Cesium|last=Polyak|first=Désirée E.|url=http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cesium/mcs-2009-cesiu.pdf|format=PDF|publisher=U.S. Geological Survey|accessdate = 2009-10-17}}</ref>。商用のポルサイトでは19パーセントを超えるセシウムを含む<ref>{{cite book|last=Norton|first=J. J.|year=1973|chapter=Lithium, cesium, and rubidium—The rare alkali metals|editor=Brobst, D. A., and Pratt, W. P.|title=United States mineral resources|publisher=U.S. Geological Survey Professional|volume=Paper 820|pages=365–378|url=http://pubs.er.usgs.gov/usgspubs/pp/pp820|accessdate=2010-09-26}}</ref>。[[ジンバブエ]]のBikita ([[:en:Bikita District|en]])におけるペグマタイト鉱床ではペタライトのために採掘されるが、かなりの量のポルサイトも含んでいる。注目に値する量のポルサイトは、[[ナミビア]]の[[エロンゴ州]]でも採掘されている<ref name="USGS-Cs2"/>。現在のセシウムの世界の鉱山からの採掘量は年間5から10トンであり、可採年数は数千年にもなる<ref name=USGS/>。
== 外部リンク ==
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