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Caesium

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Der Artikel Caesium gehört zur Kategorie: Chemisches Element, Alkalimetall, Periode-6-Element

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}} 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 sehr reaktive, im hochreinem Zustand silberweiß 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.
1882 stellte Carl Setterberg metallisches Caesium durch Schmelzelektrolyse des Cyanids her.

Vorkommen

Abbildung
Das Mineral Pollucit
Bildherkunft

Kommerziell nutzbar ist nur das Mineral Pollucit (auch Pollux genannt) aus Bernic Lake (Manitoba/Kanada). Die Herstellung des reinen Metalls erfolgt durch Reduktion von Cäsiumchlorid mit Calcium.


Eigenschaften

Abbildung
Goldgelbes Caesium in Ampulle unter Argongas
Bildherkunft

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, z.B. 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 hat als Gettermetall das Bestreben, Fremdatome in sich aufzunehmen.

Caesium ist sehr weich (das weichste aller Elemente) und dehnbar. Caesium hat nach Quecksilber und dem radioaktiven, in der Natur praktisch nicht vorhandenem Francium den niedrigsten Schmelzpunkt aller Metalle. Dieser liegt bei 28,45 °C und der Siedepunkt bei 669 °C.

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

[Formel]

In Luft verbrennt Caesium mit blauvioletter Flamme zu Caesiumhyperoxid.

[Formel]

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

Abbildung
Goldgelbe Caesiumnadeln in einer Ampulle
Bildherkunft

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 antropogen 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 wie die anderen Alkalimetalle 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.:

  • Caesiumiodid (CsI)

Besonderheit

Bei gasförmigem Caesium ist die Brechzahl kleiner als 1, was bedeutet, dass die Lichtgeschwindigkeit in Cäsium größer ist als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Es können in Caesium aber keine Informationen mit Überlichtgeschwindigkeit übermittelt werden, so dass die Relativitätstheorie weiterhin korrekt ist.

Quellen

Weblinks

Video

simple:Caesium

Diskussion der Autoren über den Artikel: Caesium

Cäsiumchlorid kann man doch nicht mir Calcium reduzieren ?! Oder bin ich da im Irrtum ?!
Bei webelements.com ist es mit Natrium beschrieben, die Reaktion CsCl + Na <--> NaCl + Cs hat ein bestimmtes Reaktionsgleichgewicht, aber Cs ist leicht flüchtig (die Reaktion findet im geschmolzenen Salz statt) und verdampft, danach wird das verdampfte Caesium - Natrium - Gemisch durch Destillation in reineres Caesium umgewandelt.

Wieso brauchen wir die Isotopentabelle doppelt? 193.171.121.30 16:23, 6. Dez 2004 (CET)

Aus welcher Quelle stammt der Wert des Dampfdrucks? Irgendwie kann ich mir nicht vorstellen, daß der Dampfdruck bei Raumtemperatur 2,5 kPa beträgt, auch wenn die englische Wikipedia ebenfalls diesen Wert verwendet. Laut dem 'Chemikerkalender' (C.Synowietz, K. Schäfer, 3. Auflage, 1984, Springer-Verlag Berlin) beträgt der Dampfdruck von Cs bei 109,6 °C erst 0,1333 Pa. Eine weitere Quelle, die ich allerdings nicht persönlich nachgeschlagen habe: Band 3 des Buchs 'Praktische Physik' (F. Kohlrausch, 1968, Teubner Verlag Stuttgart) beziffert den Dampfdruck bei 274,7 K auf [Formel]. Leider habe ich derzeit keine Quelle für den Dampfdruck bei Raumtemperatur zur Hand. --Laborfaktotum 20:15, 26. Mai 2005 (CEST)

Der Dampfdruck stammt wohl von EnviromentalChemistry.com. Da sind einige Daten falsch. Ich habe nur alte Dampfdruckdaten, die noch einen Siedepunkt von 955 K ausweisen. Weit liegen wir aber nicht auseinander und habe den Wert deshalb angepasst. Danke für den Hinweis.-- Thomas 19:18, 27. Jun 2005 (CEST)

== Brechungsindex kleiner 1 = Fehler ? ==

Brechungsindex kleiner 1 ? D.h. Lichtgeschwindigkeit größer Vakuumlichtgeschwindigkeit ?

Vielen Dank für den Hinweis. Habe den Eintrag gelöscht. Eintrag vermutlich motiviert wg. des Experiments von L.Wang ("300 fache Lichtgeschwindigkeit" im Cäsimdampf) -- Thomas 18:31, 27. Jun 2005 (CEST)

Bist du dir sicher, dass das nicht stimmt? Habe gerade online die Alpha Centauri Folge "Gibt es Überlichtgeschwindigkeit?" vom 7.7.04 angesehen und dort wurde nach ca 10 Minuten gesagt, dass Cäsium tatsächlich einen Brechungsindex von kleiner 1 hat. Gibt es darüber inzwischen neuere Informationen, denn die Erklärung in dieser Folge, warum dies kein Widerspruch zur Relativitätstheorie ist, fand ich jetzt nicht sonderlich überzeugend... -- 21:01, 10. Jul 2005 (CEST)

"Scheiße"

In dem Artikel unter Herstellung steht "Die Herstellung der reinen Scheiße erfolgt durch Reduktion [...]" Ich hab so die eingebung das das ncht stimmt und da irgendjemand rummanipuliert hat, aber auch keine Ahnung wie das richtig heisst.

Erledigt - unter "Versionen/Autoren" (ganz oben auf der Seite) kannst Du dir alte Versionen des Artikels ansehen... --Jmsanta 11:55, 18. Sep 2005 (CEST)

Halbwertszeiten der Isotope

Ich hab' die Halbwertszeit von Cs137 gebraucht und bin bei allen Quellen auf 30,07y gestoßen, nur dieser Artikel gibt 30,17y an. Weiters war mir die Auswahl der angeführten Isotope nicht ganz klar Environmentalchemistry.com beispielsweise führt wesentlich mehr Isotope an.

Es dürfe eine Untergrenze der Halbwertszeit von ca. 30Min. gesetzt worden sein, aber dann sollte Cs138 (T1/2 33,41Min) wohl auch in die Liste.

Weiters habe ich eine Diskrepanz bei der Halbwertszeit von Cs135, Artikel: 2*10^6, oben zitierte Website: 2,3*10^6 festgestellt.

Da ich kein Physiker bin, wollte ich nicht gleich den Artikel ändern. Kann das jemand mit fundierterem Wissen bitte überprüfen ?

--WOTLmade 18:52, 2. Jan 2006 (CET)

Da jemand weiter oben die Vertrauenswürdigkeit der Quelle environmentalchemistry.com anzweifelt, hier eine weitere Quelle für den Wert 30,07y von Cs137: WWW Table of Radioactive Isotopes

--WOTLmade 19:37, 2. Jan 2006 (CET)

Cäsium ist nicht goldgelb!

Hochreines Cäsium ist silberweiß. Erst Verunreinigungen mit Sauerstoff lassen die goldene Farbe erkennen. Da schon extrem geringe Mengen Sauerstoff dazu ausreichen (schon der O2 der im Glas einer Ampulle enthalten ist), ist es fast unmöglich das Metall in silberweißer Farbe zu sehen. Nur frisch nach der Destillation ist das für einige Momente möglich. Das sind die Nachteile eines Gettermetalls. Cäsium hat das extreme Bestreben sofort Fremdatome in die eigene Struktur einzulagern, am liebsten O2.

2. niedrigster Schmelzpunkt

Der Autor dieses Artikels behauptet Caesium hätte nach dem Quecksilber den niedrigsten Schmelzpunkt aller Metalle, was jedoch falsch ist. Das Alkalimetall "Francium" hat einen Schmelzpunkt von 27°C, daher sollte das noch berichtigt werden.

Der Schmelzpunkt von Fr kann allerdings nur geschätzt oder annähernd berechnet werden, da dieses Element nicht in wägbaren Mengen verfügbar ist.

Schreibweise

Im Römpps Chemie Lexikon, 8. Auflage 1979, wird Cäsium als einzige Schreibweise angegeben. Im Duden, 22. Aufl. 2000, Zäsium, aber Caesium und Cäsium als fachsprachlich und nicht als umgangssprachlich.


Diese Definition bzw. Erklärung des Begriff Caesium und dessen Bedeutung wurde zuletzt am 24.7.2007 aktualisiert (Glossar Lexikon Enzyklopädie).