氙
对于最实用的目的而言,氙是高贵的:有惰性并且无反应性,就像周期表这一纵列中的其他气体一样。它甚至是最昂贵的。但是在1962年发生了一件只能被描写成皇家公主下嫁贫民窟穷小子的惊世骇俗的事情:氙被发现与普通元素作用形成了化合物。自那以后已经发现并制备了大约一打的氙化合物,通常都与氟(9)有关。例如,二氟化氙就可以从任何一个试剂公司购买到,平淡无奇地装在瓶子里。真是令人震惊,这简直不是高贵气体应该做的事。
撇开上述的轻率举动不提,氙的大多数用途仍然是与它的典型的高贵惰性有关。由于氙的低热导电性,充了氙气的白炽灯泡可以燃烧得更热更亮。但是弧光灯才是氙的真正的用武之地。
电影院放映机和聚光灯的核心问题是通过使用从小型强光源发出并从抛物面聚焦镜反射出来的光来制造平行光束。在镜子聚焦点上的光越是紧密,光束的品质就越好。IMAX放映机使用具有难以置信的亮度为15千瓦的氙短弧灯来创造巨大的放映图像。这种氙短弧灯泡内充满了高压氙气,以至于必须把它放在特制的保护装置中保存和搬运,以避免发生爆炸。
使用规模比较小的是安装在某些高价位汽车上的氙金属卤化物灯,当你在夜间遇到这种恼人的新品种前大灯的时候,你会被它照得眼花目眩。
就像惰性气体紧跟着卤素一样自然,碱金属紧跟着惰性气体登场了。下面接着登场表演的是活性最强的部落。
铯
铯被公认为反应活性最高的碱金属,从技术上讲确实如此。把一小块铯丢进一碗水中,它会立即爆炸,使水飞溅到四面八方。但这并不等于在所有的碱金属中它的爆炸发出的响声最大。钠(11)在水里上下翻滚,要经过比较长的时间才发生爆炸。在你等待的全部时间里,一股氢气正在形成,而当全部的氢气都点燃的时候,它的爆炸声要比铯引起的爆炸声大得多。
但是铯的主要业务不是爆炸,而是时间。秒的最近的官方定义是:“秒是铯-133原子基态的两个超精细能级之间的跃迁所对应的辐射的9192631770个周期所持续的时间。”为了在实践中实现这个标准,我们可以用一个频率相当的信号照射一簇铯原子,并在目标值上下缓慢调节该频率,同时观察该信号被铯原子吸收了多少。在吸收到达最大值的时候,就表明我们的信号与跃迁能级完全相等。如果这些铯原子是彼此完全隔离的,并且没有杂散的电场,磁场和重力场的影响,那么,信号频率在定义上就恰好是9192.63177000000……兆赫。
构成更为通用的“协调世界时间”基础的“国际原子时间”是通过分布在全世界的300个铯原子钟的同步运行来控制的。最精确的铯原子钟是铯喷泉钟,在其中,激光在真空室里将几百万个孤立的铯原子的原子束向上抛出,并在它们自由降落的时候进行测量,几乎完全没有外界的干扰。如果科罗拉多州鲍尔德市的NIST-F1铯喷泉钟是在七千万年前由恐龙建造的,那么到现在它的误差也不超过1秒。
现在我们要从漂浮的铯原子转向下一种元素,它的名字意味着沉重。