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Caesium

chemisches Element mit dem Symbol Cs und der Ordnungszahl 55, Teil der Gruppe der Alkalimetalle
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Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Caesium, Cs, 55
Elementkategorie
Gruppe, Periode, Block 1, 6, s
Aussehen silberweiß glänzend
Massenanteil an der Erdhülle 6 · 10-4
Atomar
Atommasse 132,9054 u
Atomradius (berechnet) 265 (-) pm
Kovalenter Radius 225 pm
Elektronenkonfiguration [Xe] 6s1
1. Ionisierungsenergie 382
Physikalisch
Aggregatzustand fest
Modifikationen 1
Kristallstruktur kubisch-raumzentriert
Dichte 1879
Mohshärte ?
Schmelzpunkt 301,60 K (28,45 °C)
Siedepunkt 944,15 (671 °C)
Molares Volumen 70,94 · 10-6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie 67,74
Schmelzenthalpie 2,092 kJ·mol−1
Dampfdruck 1,4 · 10-4 Pa
Schallgeschwindigkeit ? m·s−1
Spezifische Wärmekapazität 240 J·kg−1·K−1
Austrittsarbeit 2,1
Elektrische Leitfähigkeit 4,89 · 106 S·m−1
Wärmeleitfähigkeit 36 W·m−1·K−1
Chemisch
Oxidationszustände +1
Normalpotential -2,92 V (Cs+ + e- → Cs)
Elektronegativität 0,7 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP
129Cs {syn.} 32,06 h ε 1,195 129Xe
130Cs {syn.} 29,21 min ε 2,983 130Xe
β- 0,373 130Ba
131Cs {syn.} 9,689 d ε 0,352 131Xe
132Cs {syn.} 6,479 d ε 2,120 132Xe
β- 1,280 132Ba
133Cs 100 % Stabil
134Cs {syn.} 2,0648 a β- 2,059 134Ba
135Cs {syn.} 2 · 106 a β- 0,2 135Ba
136Cs {syn.} 13,16 d β- 2,548 136Ba
137Cs {syn.} 30,17 a β- 0,5; 1,2 137Ba
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung{{{GHS-Piktogramme}}}
H- und P-Sätze H: {{{H}}}
EUH: {{{EUH}}}
P: {{{P}}}
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Caesium (Schreibweise nach IUPAC auch Cesium), umgangssprachlich auch Cäsium oder Zäsium, ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Cs und der Ordnungszahl 55. Das extrem reaktive, goldfarbene, in hochreinem Zustand silbrig glänzende Alkalimetall schmilzt bei Körpertemperatur.

Geschichte

Caesium wurde erstmals 1860 zusammen mit Rubidium von dem deutschen Chemiker Robert Wilhelm Bunsen und dem deutschen Physiker Gustav Robert Kirchhoff, den Erfindern der Spektralanalyse, im Dürkheimer Mineralwasser nachgewiesen. Der Name Caesium ist vom lateinischen caesius abgeleitet, was „himmelblau“ bedeutet. Der Name nimmt Bezug auf die typischen Spektrallinien des Caesiums, welche im blauen Bereich liegen, und wurde 1861 von Bunsen/Kirchhoff vergeben.

Im Jahr 1882 stellte Carl Setterberg erstmals metallisches Caesium durch Schmelzelektrolyse des Cyanids her.

Vorkommen

 
Das Mineral Pollucit

Kommerziell nutzbar ist nur das Mineral Pollucit, welches auch Pollux genannt wird und im Bernic Lake in Manitoba, Kanada abgebaut wird. Die Herstellung des reinen Metalls erfolgt durch Reduktion von Caesiumchlorid mit Calcium.


Eigenschaften

 
Goldgelbes Caesium in Ampulle unter Argongas

Caesium weist von allen stabilen Elementen des Periodensystems mit 0,274 nm den größten Atomradius auf.

Allgemein wenig bekannt ist, dass hochreines Caesium eine silberweiße Farbe aufweist. Bereits geringste Sauerstoffspuren, zum Beispiel aus dem Glas einer evakuierten Aufbewahrungsampulle, reichen aus, um den bekannten goldfarbenen Glanz des Metalls zu erzeugen. Die eigentliche Farbe des Metalls ist so nur für kurze Zeit nach seiner Destillation sichtbar.

Caesium ist das weichste aller Metalle und äußerst dehnbar. Es hat nach Quecksilber und dem radioaktiven, in der Natur praktisch nicht vorhandenen Francium den niedrigsten Schmelzpunkt aller Metalle. Dieser liegt bei 28,45 °C, der Siedepunkt liegt bei 671 °C.

Caesium ist nach Fluor das reaktionsfähigste stabile Element; es reagiert mit praktisch allen anderen Elementen. Bei der äußerst heftigen, stark exothermen Reaktion mit Wasser, entsteht neben Wasserstoff auch noch Caesiumhydroxid, die absolut stärkste Metallhydroxidbase.

 

In Luft verbrennt Caesium mit blauvioletter Flamme zu Caesiumhyperoxid.

 

Oberhalb 300 °C greift es auch Glas an. Caesium ist auch das Element mit dem größten thermischen Ausdehnungskoeffizient (9,4 · 10-5 pro °C).

 
Goldgelbe Caesiumnadeln in einer Ampulle

Isotope

Natürlich kommt nur 133Cs vor, es zählt somit zu den anisotopen Elementen beziehungsweise Reinelementen.

Die anderen, allesamt radioaktiven Caesium-Isotope kommen nur als künstliche Spaltprodukte bei Kernreaktionen vor. Das bedeutendste künstliche Isotop ist der Beta- und Gammastrahler 137Cs mit einer Halbwertszeit von 30 Jahren. Bekannt wurde es vor allem durch die radioaktive Belastung nach dem Reaktorunglück von Tschernobyl 1986, wobei der anthropogen verursachte Eintrag in die Natur (hauptsächlich Böden) jedoch vorwiegend auf die oberirdischen Atomwaffentests der 50er und 60er Jahre zurückzuführen ist. Besonders angereichert hat es sich in bestimmten Pilzen (beispielsweise Maronenröhrlinge in Süddeutschland und Österreich) und in Wildtieren (maßgeblich Schwarzwild, in welchem sich auch heute noch bis zu 9000 Bq messen lassen (Süddeutschland, Schluchsee)). Der Grenzwert für Lebensmittel beträgt in der EU 600 Bq/kg.

Verwendung

Sicherheitshinweise

An Luft entzündet sich Caesium spontan, weshalb es unter reinem Stickstoff oder Argon aufbewahrt werden muss. In Wasser reagiert es exotherm unter Entwicklung gasförmigen Wasserstoffs. Wegen seiner hohen Reaktionsfähigkeit reagiert es mit Wasser explosiv. Die Explosivität kann durch die Entzündung des dabei entstehenden Wasserstoffs verstärkt werden.

Verbindungen

Caesium ist eines der elektropositivsten Elemente. Aufgrund des großen Elektronegativitätsunterschieds zu den meisten anderen Elementen ist es fast ausschließlich in ionischen Verbindungen anzutreffen, wie zum Beispiel:

Andere Verbindungen sind z. B.:

Besonderheit

In gasförmigem Caesium ist die Brechzahl kleiner als 1. Das bedeutet, dass die Phasengeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle - in diesem Fall Licht - größer als im Vakuum ist. Dieses Phänomen ist insbesondere von Plasmen her bekannt und steht in völligem Einklang mit der speziellen Relativitätstheorie, da weder Materie noch Information übertragen wird.

Quellen

  1. ↑ a b Sicherheitsdatenblatt (acros)
  2. ↑ C. W. Lohkamp USP 3 733 223, The United States as represented by the Secretary of the Navy, USA, (1973)
  3. ↑ M. Weber DE 32 38 444, Pyrotechnische Fabrik F. Feistel GmbH & Co. KG, Göllheim, Germany, (1982)
Wiktionary: Caesium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons: Caesium – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

Video

Siehe auch

Goiânia-Unfall - Diebstahl von Caesium-137, das dann unter Freunden und Bekannten verteilt wurde

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