Chemisches Element · Referenzseite

55Cs

Cäsium

Cäsium ist Element 55 (Cs) in Periode 6, Gruppe 1 und im s-Block. Bei Raumtemperatur ist der Referenzzustand fest. Die Elektronenkonfiguration lautet [Xe] 6s1.

Ordnungszahl55

Standard-Atomgewicht132.90545196(6)

Gruppe1

Periode6

Blocks

Elektronenkonfiguration[Xe] 6s1

Elektronenstruktur

Was seine Chemie bestimmt

Alkalimetalle besitzen ein einziges Valenzelektron. Sie geben es leicht ab und bilden dadurch überwiegend Ionen mit der Ladung +1; diese Elektronenstruktur erklärt einen großen Teil ihrer hohen Reaktivität.

Die Konfiguration [Xe] 6s1 lässt ein relativ leicht entfernbares Außenelektron erkennen. Innerhalb der Gruppe nimmt sein Abstand zum Kern nach unten zu, wodurch sich typische Trends der Reaktivität ergeben.

Chemische Formen

Verbindungen, Ionen und Materialien

Cäsium tritt in Verbindungen fast immer in der Oxidationsstufe +1 auf. Häufig sind Halogenide, Hydroxide sowie Salze mit sauerstoffhaltigen Anionen; das freie Metall muss wegen seiner Reaktivität vor Luft und Feuchtigkeit geschützt werden.

Physikalisches Verhalten

Aggregatzustand und Phasenübergänge

Der Referenzzustand von Cäsium bei Raumtemperatur ist fest. Zu den angegebenen Stoffdaten gehören Dichte: 1.93 g/cm³; Schmelzpunkt: 301.7 K (28.5 °C); Siedepunkt: 944 K (670.9 °C). Messwerte können von Reinheit, Druck, Kristallstruktur oder allotroper Form abhängen.

Vorkommen und Anwendungen

Wo Cäsium vorkommt und wofür es verwendet wird

Cäsium kommt in natürlichen Rohstoffen, Mineralen oder chemischen Verbindungen vor und wird technisch unter anderem in Bereichen wie Atomuhren, Bohrspülungen und Wissenschaftliche Forschung eingesetzt.

In der Praxis

Konkrete Anwendungsbeispiele

Atomuhren

Cäsium kann als atomare Frequenzreferenz dienen, weil bestimmte Übergänge zwischen Energieniveaus äußerst reproduzierbar sind.

Bohrspülungen

Verbindungen von Cäsium können Bestandteil von Bohrspülungen sein und dort Dichte, Chemie oder Stabilität des Fluids beeinflussen.

Wissenschaftliche Forschung

Cäsium wird vor allem erzeugt, isoliert oder gemessen, um atomare, chemische oder kernphysikalische Eigenschaften zu untersuchen; eine großtechnische Nutzung spielt dabei keine Rolle.

Position im Periodensystem

Was die Nachbarelemente zeigen

Cäsium steht in Periode 6, Gruppe 1 und im s-Block. Im dargestellten Ausschnitt liegen links davon Rubidium, Strontium; rechts davon Barium, Francium. Solche Vergleiche zeigen, welche Eigenschaften sich innerhalb einer Periode oder Gruppe regelmäßig verändern und welche Besonderheiten das Element selbst besitzt.

Referenzdaten

Physikalische und atomare Eigenschaften

KlassifikationAlkalimetall

Aggregatzustand bei RaumtemperaturFest

Elektronenschalen2 · 8 · 18 · 18 · 8 · 1

Dichte1.93 g/cm³

Schmelzpunkt301.7 K (28.5 °C)

Siedepunkt944 K (670.9 °C)

Pauling-Elektronegativität0.79

Erste Ionisierungsenergie375.7 kJ/mol

Elektronenaffinität45.51 kJ/mol

Die Werte beziehen sich, soweit anwendbar, auf das Element oder das neutrale Atom. Stoffdaten können von allotroper Form, Druck, Reinheit und Messbedingungen abhängen.

Geschichte

Entdeckung und Identifizierung

Die Entdeckung beziehungsweise Identifizierung von Cäsium wird mit Robert Bunsen verbunden. Entdeckung, Isolierung einer reinen Probe und Einordnung über die moderne Ordnungszahl erfolgten historisch nicht immer im selben Schritt.

Isotope und Atomgewicht

Wie die Isotopenzusammensetzung die Zahlen verändert

Das Standard-Atomgewicht beträgt 132.90545196(6). Es beschreibt die mittlere natürliche Isotopenzusammensetzung terrestrischen Materials und nicht die Masse eines einzelnen Atoms.

Isotope von Cäsium besitzen dieselbe Protonenzahl, unterscheiden sich aber in der Zahl der Neutronen. Dadurch ändern sich Atommasse und bei radioaktiven Isotopen auch Kernstabilität und Halbwertszeit.

Sicherheit

Umgang und Exposition

Elementares Cäsium reagiert leicht mit Feuchtigkeit und kann mit Wasser heftig reagieren. Es wird deshalb unter kontrollierten Bedingungen von Wasser und Luft ferngehalten.