Cäsium

Caesium ist das Himmelblaue unter den chemischen Elementen - seinen Namen erhielt es von den Entdeckern Gustav Robert Kirchhoff und Robert Wilhelm Bunsen im Jahre 1861 wegen seiner blauen Spektrallinien, abgeleitet vom lateinischen Begriff caesius für das Himmelsblau.

Das Caesium befindet sich im Periodensystem in der ersten Gruppe und ist damit ein Hautgruppenelement und den Alkalimetallen zugeordnet. In reinem Zustand zeigt es sich als wachsweiches, mit dem Messer schneidbares Leichtmetall, das an den frischen Schnittstellen silbrig oder - auf Grund von Verunreinigungen durch andere Metalle - goldgelb glänzt und das in kubisch-raumzentriertem Gitter kristallisiert.

Cäsium zählt zu den Pyrophoren: An der Luft reagiert das frisch angeschnittene Metall heftig unter Verbrennungserscheinunungen mit dem Luft-Sauerstoff unter Bildung von Caesiumhyperoxid gemäß der Reaktionsgleichung

Cs + O₂ → CsO₂.

Ebenso heftig ist die Reaktion mit Wasser und selbst Wassereis (bis zu - 116 Grad Celsius), bei der neben Caesiumhydroxid Wasserstoff entsteht und sich entzündet:

2 Cs + 2 H₂O → 2 CsOH + H₂

 

Übersicht: Allgemeine Daten zum Caesium

 

Das Cs-Atom - und damit das chemische Element Cäsium - ist eindeutig durch die 55 positiv geladenen Protonen im Atomkern definiert. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Cäsium-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Cäsium-Isotope zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die irdischen Cäsium-Vorkommen bestehen nur einem Cäsium-Nuklid; es besitzt die Massenzahl 133. Die relative Atommasse des Cäsiums wird mit 132,90545196(6)u angegeben.

 

Elektronenkonfiguration

Symbol

OZ

Kurzform

1s

2s

2p

3s

3p

3d

4s

4p

4d

4f

5s

5p

5d

5f

6s

6p

6d

6f

Cs

55

[Xe] 6s1

2

2

6

2

6

10

2

6

10

2

6

1

 

Ionisierungsenergien

1. IE:

3,893905 eV

2. IE:

23,15744 eV

3. IE:

eV

4. IE:

eV

5. IE:

eV

6. IE:

eV

 

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Caesium-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p1/2	2p3/2
35985	5714	5359	5012

 

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p1/2	3p3/2	3d3/2	3d5/2
1211	1071	1003	740,5	726,6

 

NI	NII	NIII	NIV	NV	NVI	NVII
4s	4p1/2	4p3/2	4d3/2	4d5/2	4f5/2	4f7/2
232,3	172,4	161,3	79,8	77,5	-	-

 

OI	OII	OIII	OIV	OV
5s	5p1/2	5p3/2	5d3/2	5d5/2
22,7	14,2	12,1

 

Weitere Daten

 

Spektrallinien des Caesiums

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Cäsiums mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

 

 

Als Element der ersten Hauptgruppe ist die Chemie des Cäsiums geprägt von dem einen Valenzelelektron, das sich in der 6s-Schale aufhält und bereitwillig an elektronegativere Bindungspartner abgegeben wird.

 

Chemische Daten

 

Standardpotentiale

Normalpotential des Caesiums:

E0 (V)	Nox	Name Ox.	Ox.	e-	⇔	Red.	Name Red.	Nox
-3,026	+ I	Cäsium-Kation	Cs+	+ e-	⇔	Cs	Cäsium	0

 

Die nachfolgende Tabelle führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen Cäsiums auf.

 

 

Die nachfolgende Tabelle führt die Cäsium-Verteilung in verschiedenen geologischen Medien auf.

 

(Allgemeine Hinweise ohne Gewähr auf Richtigkeit und Vollständigkeit)

Cäsiummetall ist eines der reaktivsten Elemente und in Gegenwart von Wasser hochexplosiv. Das durch die Reaktion erzeugte Wasserstoff-Gas wird durch die gleichzeitig freigesetzte Wärmeenergie erhitzt, was zu einer Entzündung und einer heftigen Explosion führt. Im Gegensatz zu den anderen Alkalimetallen ist die Reaktion des Cäsiums ist so stark, dass diese explosive Reaktion auch durch kaltes Wasser ausgelöst werden kann.

Brennendes Caesium wird mit Metallbrandlöschern oder mit trockenem Sand gelöscht.

 

Gefahren-Hinweise (H-Sätze):

H260 - Bei Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase, die sich spontan entzünden können.
H314 - Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.

 

Sicherheitshinweise-Hinweise (S-Sätze):

P223 - Keinen Kontakt mit Wasser zulassen.
P231+P232 - Inhalt unter inertem Gas/… handhaben und aufbewahren. Vor Feuchtigkeit schützen.
P280 - Schutzhandschuhe / Schutzkleidung / Augenschutz / Gesichtsschutz tragen.
P305+P351+P338 - Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
P370+P378 - Bei Brand: … zum Löschen … verwenden.

 

Entsorgung von Caesium:

Zur Entsorgung wird dem Metall ein wasserfreier Alkohol wie 2-Pentanol, tert-Butanol oder Octanol zugetropft und die entstandene basische Lösung mit einer Säure neutralisiert.

 

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Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 31.01.2020.

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