Quelltext der Seite Caesium

{{Infobox Chemisches Element
<!--- Periodensystem --->
| Name         = Caesium
| Symbol       = Cs
| Ordnungszahl = 55
| Serie        = Am
| Gruppe       = 1
| Periode      = 6
| Block        = s
<!--- Allgemein --->
| Hauptquelle  = <ref>Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus [http://www.webelements.com/caesium/ www.webelements.com (Caesium)] entnommen.</ref>
| Aussehen     = goldgelb glänzend 
| CAS          = {{CASRN|7440-46-2}}
| EG-Nummer    = 231-155-4
| ECHA-ID      = 100.028.323
| Massenanteil = 6,5&nbsp;ppm<ref name="Harry H. Binder">Harry H. Binder: ''Lexikon der chemischen Elemente.'' S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.</ref>
<!--- Atomar --->
| Atommasse = 132,90545196(6)<ref name="CIAAW">[http://www.ciaaw.org/atomic-weights.htm CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013].</ref>
| Atomradius = 265
| AtomradiusBerechnet = 298
| KovalenterRadius = 244
| VanDerWaalsRadius = 343<ref>Manjeera Mantina, Adam C. Chamberlin, Rosendo Valero, Christopher J. Cramer, Donald G. Truhlar: ''Consistent van der Waals Radii for the Whole Main Group.'' In: ''[[J. Phys. Chem. A]].'' 113, 2009, S.&nbsp;5806–5812, [[doi:10.1021/jp8111556]].</ref>
| Elektronenkonfiguration = <nowiki>[</nowiki>[[Xenon|Xe]]<nowiki>]</nowiki> 6[[S-Orbital|s]]<sup>1</sup>
| Austrittsarbeit = 2,14 [[Elektronenvolt|eV]]<ref>Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Rainer Kassing: ''[[Bergmann-Schaefer Lehrbuch der Experimentalphysik|Lehrbuch der Experimentalphysik]].'' Band 6: ''Festkörper.'' 2. Auflage. Walter de Gruyter, 2005, ISBN 3-11-017485-5, S.&nbsp;361.</ref>
| Ionisierungsenergie_1 = {{ZahlExp|3,893905695|suffix=(24)|post=[[Elektronenvolt|eV]]<ref name="NIST-ASD-cesium">{{NIST-ASD|cesium|Abruf=2020-06-11}}</ref>}} ≈ {{ZahlExp|375,7|post=[[Joule|kJ]]/[[mol]]<ref name="Webelements-cesium">{{Webelements|caesium|atoms|Abruf=2020-06-11}}</ref>}}
| Ionisierungsenergie_2 = {{ZahlExp|23,15745|suffix=(6)|post=eV<ref name="NIST-ASD-cesium" />}} ≈ {{ZahlExp|2234,35|post=kJ/mol<ref name="Webelements-cesium" />}}
| Ionisierungsenergie_3 = {{ZahlExp|33,195|suffix=(4)|post=eV<ref name="NIST-ASD-cesium" />}} ≈ {{ZahlExp|3202,8|post=kJ/mol<ref name="Webelements-cesium" />}}
| Ionisierungsenergie_4 = {{ZahlExp|43,0|suffix=(1,7)|post=eV<ref name="NIST-ASD-cesium" />}} ≈ {{ZahlExp|4150|post=kJ/mol<ref name="Webelements-cesium" />}}
| Ionisierungsenergie_5 = {{ZahlExp|56,0|suffix=(1,9)|post=eV<ref name="NIST-ASD-cesium" />}} ≈ {{ZahlExp|5400|post=kJ/mol<ref name="Webelements-cesium" />}}
<!--- Physikalisch --->
| Aggregatzustand = fest
| Magnetismus = [[Paramagnetismus|paramagnetisch]] ([[Magnetische Suszeptibilität|''χ<sub>m</sub>'']] = 5,2 · 10<sup>−6</sup>)<ref>Robert C. Weast (Hrsg.): ''CRC Handbook of Chemistry and Physics''. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.</ref>
| Modifikationen = 
| Kristallstruktur = kubisch-raumzentriert
| Dichte = 1,90 g/cm<sup>3</sup> (20 [[Grad Celsius|°C]])<ref name="Greenwood">N. N. Greenwood, A. Earnshaw: ''Chemie der Elemente.'' 1. Auflage. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S.&nbsp;97.</ref>
| RefTempDichte_K = 
| Mohshärte = 0,2
| Schmelzpunkt_K = 301,59
| Schmelzpunkt_C = 28,44
| Siedepunkt_K = 963,2 K<ref name="Zhang">Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: ''Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks.'' In: ''[[Journal of Chemical & Engineering Data]].'' 56, 2011, S.&nbsp;328–337, [[doi:10.1021/je1011086]].</ref>
| Siedepunkt_C = 690
| MolaresVolumen = 70,94 · 10<sup>−6</sup>
| Verdampfungswärme = 66,1 kJ/mol<ref name="Zhang" />
| Schmelzwärme = 2,09
| Dampfdruck = 
| RefTempDampfdruck_K = 
| Schallgeschwindigkeit = 
| RefTempSchallgeschwindigkeit_K = 
| SpezifischeWärmekapazität = <!--240-->
| ElektrischeLeitfähigkeit = 4,76 · 10<sup>6</sup>
| Wärmeleitfähigkeit = 36
<!--- Chemisch --->
| Oxidationszustände = +1
| Normalpotential = −2,923 [[Volt|V]] (Cs<sup>+</sup> + e<sup>−</sup> → Cs)
| Elektronegativität = 0,79
| Quelle GHS-Kz   = <ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=Cäsium|ZVG=7550|CAS=7440-46-2|Abruf=2020-10-20}}</ref>
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|02|05}}
| GHS-Signalwort  = Gefahr
| H               = {{H-Sätze|260|314}}
| EUH             = {{EUH-Sätze|014}}
| P               = {{P-Sätze|231+232|260|280|305+351+338|370+378|422}}
| Quelle P        = <ref name="GESTIS" />
| Radioaktiv      = 
<!--- Isotope --->
| Isotope = 
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Cs
| Massenzahl = 131
| NH = 0
| Halbwertszeit = 9,689 [[Tag|d]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]
| Zerfallstyp1ZE = 0,352
| Zerfallstyp1ZP = [[Xenon|<sup>131</sup>Xe]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Symbol = Cs
| Massenzahl = 132
| NH = 0
| Halbwertszeit = 6,479 [[Tag|d]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]
| Zerfallstyp1ZE = 2,120
| Zerfallstyp1ZP = [[Xenon|<sup>132</sup>Xe]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]
| Zerfallstyp2ZE = 1,280
| Zerfallstyp2ZP = [[Barium|<sup>132</sup>Ba]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Cs
| Massenzahl = 133
| NH = '''100'''
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Cs
| Massenzahl = 134
| NH = 0
| Halbwertszeit = 2,0648 [[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]
| Zerfallstyp1ZE = 2,059
| Zerfallstyp1ZP = [[Barium|<sup>134</sup>Ba]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Cs
| Massenzahl = 135
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| Halbwertszeit = 2,3 · 10<sup>6</sup> [[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]
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{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
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| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]
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}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Symbol = Cs
| Massenzahl = 137
| NH = 0
| Halbwertszeit = 30,17 [[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]
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| Zerfallstyp1ZP = [[Barium|<sup>137m</sup>Ba]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]
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| Zerfallstyp2ZP = [[Barium|<sup>137</sup>Ba]]
}}
| NMREigenschaften= 
}}

'''Caesium''' (nach [[International Union of Pure and Applied Chemistry|IUPAC]])  [{{IPA|ˈʦɛːzi̯ʊm}}] {{Audio|de-Caesium.ogg}}, standardsprachlich '''Cäsium''' oder ''Zäsium'' (im amerikanischen Englisch ''Cesium''), ist ein [[chemisches Element]] mit dem [[Elementsymbol]] Cs und der [[Ordnungszahl]] 55. Im [[Periodensystem]] steht es in der 1. [[Hauptgruppe]], bzw. der 1.&nbsp;[[Gruppe des Periodensystems|IUPAC-Gruppe]] und gehört zu den [[Alkalimetalle]]n. Caesium ist das schwerste stabile Alkalimetall.

Caesium wurde 1861 von [[Robert Wilhelm Bunsen]] und [[Gustav Robert Kirchhoff]] im [[Bad Dürkheim|Dürkheimer]] Mineralwasser der [[Alte Maxquelle (Bad Dürkheim)|Maxquelle]] entdeckt. Aufgrund der zwei blauen [[Spektrallinie]]n, mit denen das Element nachgewiesen wurde, benannten sie es nach dem lateinischen ''caesius'' für himmelblau. Das Reinelement konnte erstmals 1881 von [[Carl Theodor Setterberg]] dargestellt werden.

Caesium ist ein extrem reaktives, sehr weiches, goldfarbenes Metall. Da es sofort und sehr heftig mit Luft reagiert, wird es in abgeschmolzenen [[Ampulle (Behälter)|Glasampullen]] unter [[Inertgas]] aufbewahrt.

Eine biologische Bedeutung des nicht toxischen Elements ist nicht bekannt. Aufgrund der Ähnlichkeit zu Kalium wird es allerdings im Magen-Darm-Trakt resorbiert und analog zu Kalium vorwiegend im Muskelgewebe gespeichert. Deshalb fand das [[Radioaktivität|radioaktive]] [[Isotop]] ''Caesium-137'' (<sup>137</sup>Cs), ein Produkt der [[Kernspaltung]], in der Öffentlichkeit besondere Beachtung, als es infolge der [[Katastrophe von Tschernobyl]] am 26.&nbsp;April 1986 in größeren Mengen in die Umwelt gelangte. Durch die großflächige Verteilung – und damit vergleichsweise geringe Konzentration – im Falle Tschernobyl ist von akuter Radiotoxizität nicht auszugehen, jedoch können chronische Effekte, insbesondere durch [[Bioakkumulation]],  nicht ausgeschlossen werden. Unfälle mit größeren Mengen Caesium-137 aus unsachgemäß entsorgten Abfällen der [[Nuklearmedizin]] wie der [[Goiânia-Unfall]] haben mehrfach zu Todesfällen durch die [[Strahlenkrankheit]] geführt, da hierbei sehr hohe akute Dosen auftraten.<ref>{{Internetquelle |url=http://large.stanford.edu/courses/2012/ph241/wessells1/ |titel=Cesium-137: A Deadly Hazard |abruf=2022-04-20}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.cdc.gov/nceh/radiation/emergencies/isotopes/cesium.htm |titel=CDC Radiation Emergencies {{!}} Radioisotope Brief: Cesium-137 (Cs-137) |datum=2019-04-22 |sprache=en-us |abruf=2022-04-20}}</ref>

== Geschichte ==
[[Datei:Robert Bunsen.jpg|mini|links|Robert Bunsen]]
Caesium wurde erstmals 1861 von [[Gustav Robert Kirchhoff]] und [[Robert Wilhelm Bunsen]] beschrieben. Sie untersuchten Mineralwasser aus [[Bad Dürkheim|Dürkheim]] und entdeckten nach der Abtrennung von [[Calcium]], [[Strontium]], [[Magnesium]] und [[Lithium]] zwei bisher unbekannte [[Spektrallinie|Linien]] im blauen [[Lichtspektrum|Spektralbereich]]. Sie schlossen aus ihren Beobachtungen, dass es im untersuchten Mineralwasser ein weiteres, bisher unbekanntes Element geben müsse, das sie wegen der blauen Spektrallinien ''Caesium'', nach dem lateinischen ''caesius'' für „himmelblau“, nannten.<ref name="bunsen">G. Kirchhoff, R. Bunsen: ''Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen.'' In: ''[[Annalen der Physik|Annalen der Physik und Chemie]].'' 189, 7, 1861, S.&nbsp;337–381, [[doi:10.1002/andp.18611890702]].</ref>

Bunsen versuchte ebenfalls Caesium von den anderen Alkalimetallen zu trennen, um weitere Eigenschaften des Elements zu erforschen. Dazu versetzte er die Lösung mit einer [[Platin(IV)-chlorid|Platinchlorid]]-Lösung, um [[Kalium]] und die neuentdeckten schwereren Alkalimetalle [[Rubidium]] und Caesium als unlösliches [[Hexachloridoplatinat]] auszufällen. Das Kalium konnte durch mehrmaliges Aufkochen in wenig Wasser entfernt werden. Zur Gewinnung der reinen Chloride wurde das Platin mit [[Wasserstoff]] zum Element reduziert, so dass die nun wasserlöslichen [[Caesiumchlorid|Caesium-]] und [[Rubidiumchlorid]]e ausgelaugt werden konnten. Die Trennung von Caesium und Rubidium erfolgte unter Ausnutzung der unterschiedlichen Löslichkeit der Carbonate in absolutem [[Ethanol]], worin Caesiumcarbonat im Gegensatz zur entsprechenden Rubidiumverbindung löslich ist. Caesiumchlorid diente Bunsen und Kirchhoff auch für eine erste Bestimmung der [[Molare Masse|molaren Masse]] des neuen Elements, wofür sie den Wert von 123,35&nbsp;g/mol fanden.<ref name="bunsen" />

Die beiden Forscher konnten kein elementares Caesium gewinnen, denn bei der [[Elektrolyse]] von geschmolzenem Caesiumchlorid entstand anstelle des Metalls eine blaue Verbindung, die sie als ''Subchlorid'' bezeichneten, bei der es sich aber wahrscheinlich um eine kolloide Mischung von Caesium und Caesiumchlorid handelte.<ref>Richard Zsigmondy: ''Colloids and the Ultramicroscope''. Read books, 2007, ISBN 978-1-4067-5938-9, S.&nbsp;69 ({{Google Buch |BuchID=Ac2mGhqjgUkC |Seite=PA69 |Linktext=Colloids and the Ultramicroscope}}).</ref> Bei der Elektrolyse einer wässrigen Lösung mit einer [[Quecksilber]]anode bildete sich das leicht zersetzbare Caesium[[amalgam]].<ref name="bunsen" />

Die Darstellung des elementaren Caesiums gelang schließlich 1881 [[Carl Theodor Setterberg]], der die Probleme mit dem Chlorid vermied, indem er für die [[Schmelzflusselektrolyse]] [[Caesiumcyanid]] verwendete. Dabei störte zunächst die zum Schmelzen des Caesiumcyanids nötige relativ hohe Temperatur, die er jedoch durch das [[Eutektikum]] mit [[Bariumcyanid]] herabsetzen konnte.<ref>Carl Setterberg: ''Ueber die Darstellung von Rubidium- und Cäsiumverbindungen und über die Gewinnung der Metalle selbst.'' In: ''[[Justus Liebigs Annalen der Chemie]].'' 221, 1, 1881, S.&nbsp;100–116, [[doi:10.1002/jlac.18822110105]].</ref>

== Vorkommen ==
[[Datei:Pollucite-RoyalOntarioMuseum-Jan18-09.jpg|mini|links|Pollucit]]
Mit einem Gehalt von 3&nbsp;[[Parts per million|ppm]] in der kontinentalen [[Erdkruste]]<ref name="CRC">{{CRC Handbook |Auflage=90 |Titel=Geophysics, Astronomy, and Acoustics; Abundance of Elements in the Earth's Crust and in the Sea |Kapitel=14 |Startseite=18 |Endseite= }}</ref> ist Caesium auf der Erde ein seltenes Element. Es ist nach dem instabilen [[Francium]] das seltenste Alkalimetall. Auf Grund seiner hohen Reaktivität kommt es nicht elementar, sondern immer nur in Form von Verbindungen vor. Meist ist Caesium ein seltenes Begleitelement in Kalium- oder anderen Alkalimetallsalzen wie [[Lepidolith]], es sind jedoch auch einige Caesium[[mineral]]e bekannt. Das häufigste Caesiummineral ist [[Pollucit]], (Cs,Na)<sub>2</sub>Al<sub>2</sub>Si<sub>4</sub>O<sub>12</sub>&nbsp;·&nbsp;H<sub>2</sub>O, das in größeren Vorkommen vor allem am [[Bernic Lake]] in der Nähe von [[Lac du Bonnet]] in der [[Kanada|kanadischen]] Provinz [[Manitoba]] in der [[Tanco-Mine]] vorkommt. Weitere größere Vorkommen liegen in [[Bikita]], [[Simbabwe]] und in [[Namibia]]. Die Vorkommen in der Tanco Mine bei Lac du Bonnet sind die einzigen, in denen Caesium abgebaut wird.<ref>[[U.S. Geological Survey]]: ''[http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cesium/mcs-2009-cesiu.pdf Caesium].'' (PDF-Datei; 82&nbsp;kB) In: ''Mineral Commodity Summaries.'' Januar 2009.</ref> Seltenere Caesiumminerale sind beispielsweise [[Cesstibtantit]] (Cs,Na)SbTa<sub>4</sub>O<sub>12</sub> und [[Pautovit]] CsFe<sub>2</sub>S<sub>3</sub>.

Auf Grund der Wasserlöslichkeit der meisten Caesiumverbindungen ist das Element im [[Meerwasser]] gelöst; ein Liter enthält dabei durchschnittlich 0,3 bis 4&nbsp;Mikrogramm Caesium. In vergleichbaren Mengen finden sich dort auch häufigere, aber schlechter lösliche Elemente wie [[Nickel]], [[Chrom]] oder [[Kupfer]].<ref name="CRC" />

== Gewinnung und Darstellung ==
[[Datei:Cesium.jpg|mini|links|Caesium in einer abgeschmolzenen Ampulle unter Vakuum]]
Caesium wird nur in geringem Umfang hergestellt. Im Jahr 1978 betrug die weltweit produzierte Menge an Caesium und Caesiumverbindungen etwa 20&nbsp;Tonnen.<ref name="ullmann">Manfred Bick, Horst Prinz: ''Cesium and Cesium Compounds.'' In: ''Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry.'' [[Wiley-VCH]], Weinheim 2005 ([[doi:10.1002/14356007.a06_153]]).</ref> Ausgangsmaterial für die Gewinnung des elementaren Caesiums und aller Caesiumverbindungen ist [[Pollucit]], der mit Säuren oder Basen aufgeschlossen werden kann. Als Säuren können [[Salzsäure|Salz-]], [[Schwefelsäure|Schwefel-]] oder [[Bromwasserstoffsäure]] genutzt werden. Dabei entsteht jeweils eine caesium- und aluminiumhaltige Lösung, aus der durch [[Fällung]], [[Ionenaustausch]] oder [[Extraktion (Verfahrenstechnik)|Extraktion]] die reinen Caesiumsalze gewonnen werden. Eine weitere Möglichkeit ist es, Pollucit mit [[Calciumcarbonat|Calcium-]] oder [[Natriumcarbonat]] und den entsprechenden Chloriden zu erhitzen und anschließend mit Wasser [[Auslaugung|auszulaugen]]. Dabei entsteht eine unreine Caesiumchloridlösung.

Caesiummetall kann chemisch durch [[Reduktion (Chemie)|Reduktion]] von Caesiumhalogeniden mit [[Calcium]] oder [[Barium]] gewonnen werden. Dabei [[Destillation|destilliert]] das im Vakuum flüchtige Caesiummetall ab.<ref name="ullmann" />
:<math>\mathrm{2\ CsCl + Ca \longrightarrow 2\ Cs \uparrow + CaCl_2}</math>
: <small>Reduktion von Caesiumchlorid mit Calcium</small>

Weitere Möglichkeiten der Caesiummetallherstellung sind die Reduktion von [[Caesiumhydroxid]] mit [[Magnesium]] und die Reduktion von [[Caesiumdichromat]] mit [[Zirconium]].<ref name="HoWi1273">{{Holleman-Wiberg|Auflage=102.|Startseite=1273}}</ref>
:<math>\mathrm{Cs_2Cr_2O_7 + 2\ Zr \longrightarrow 2\ Cs + 2\ ZrO_2 + Cr_2O_3}</math>
: <small>Reaktion von Caesiumdichromat und Zirconium zu Caesium, [[Zirconium(IV)-oxid]] und [[Chrom(III)-oxid]]</small>

Hochreines Caesium lässt sich über die Zersetzung von [[Caesiumazid]], das aus [[Caesiumcarbonat]] gewonnen werden kann, und anschließende Destillation darstellen. Die Reaktion erfolgt bei 380&nbsp;°C an einem Eisen- oder Kupfer[[katalysator]].<ref name="blatter">Fritz Blatter, Ernst Schuhmacher: ''Production of high purity caesium.'' In: ''[[Journal of the Less Common Metals]].'' 115, 2, 1986, S.&nbsp;307–313, [[doi:10.1016/0022-5088(86)90153-0]].</ref>

== Eigenschaften ==
=== Physikalische Eigenschaften ===
[[Datei:Lattice body centered cubic.svg|mini|Kristallstruktur von Caesium, ''a''&nbsp;=&nbsp;614&nbsp;pm]]
[[Datei:CsCrystals.JPG|mini|[[Dendrit (Kristallographie)|Dendritisch-kristalline]] Erstarrungsform von Caesium]]
Caesium ist ein [[Leichtmetall]] mit einer Dichte von 1,873&nbsp;g/cm<sup>3</sup>, das anders als die leichteren Alkalimetalle goldfarben ist. Der Grund liegt in der geringeren [[Bandlücke]] und damit an der geringeren [[Anregungsfrequenz]], die in den blau-violetten Teil des sichtbaren Lichtspektrums reicht. Der blaue Anteil wird absorbiert, dadurch ist Caesium komplementär dazu gelb beziehungsweise goldfarben.<ref>{{cite book |last=Addison |first=C. C. |date=1984 |title=The chemistry of the liquid alkali metals |publisher=Wiley |page=7 |isbn=9780471905080}}</ref> In vielen Eigenschaften steht es zwischen denen des [[Rubidium]]s und – soweit bekannt – denen des instabilen [[Francium]]s. Es besitzt mit 28,7&nbsp;°C mit Ausnahme von Francium den niedrigsten Schmelzpunkt aller Alkalimetalle und hat zugleich nach Quecksilber und vergleichbar mit [[Gallium]] einen der niedrigsten Schmelzpunkte für Metalle überhaupt. Caesium ist sehr weich (Mohs-Härte: 0,2) und sehr dehnbar.

Wie die anderen Alkalimetalle kristallisiert Caesium bei [[Standardbedingungen]] im [[Kubisches Kristallsystem|kubischen Kristallsystem]] mit einer [[Kubisches Kristallsystem#Bravaisgitter|kubisch-raumzentrierten]] [[Elementarzelle]] in der {{Raumgruppe|Im-3m|lang}} mit dem [[Gitterparameter]] ''a''&nbsp;=&nbsp;614&nbsp;[[Pikometer|pm]] sowie zwei [[Formeleinheit]]en pro Elementarzelle. Unter einem Druck von 41&nbsp;kbar erfolgt eine [[Phasenübergang|Phasenumwandlung]] in eine kubisch-flächenzentrierte [[Kristallstruktur]] mit dem Gitterparameter ''a''&nbsp;=&nbsp;598&nbsp;pm.<ref>K. Schubert: ''Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente.'' In: ''[[Acta Crystallographica]].'' B30, 1974, S.&nbsp;193–204, [[doi:10.1107/S0567740874002469]].</ref>

Mit Ausnahme von [[Lithium]] lässt sich Caesium mit anderen Alkalimetallen beliebig mischen. Bei einem Verhältnis von 41 % Caesium, 12 % Natrium und 47 % Kalium entsteht eine [[Eutektikum|eutektische]] Legierung mit dem bisher niedrigsten bekannten [[Schmelzpunkt]] für Metallische Materialien von −78&nbsp;°C.<ref name="HoWi1274">{{Holleman-Wiberg|Auflage=102.|Startseite=1274}}</ref>

Das Caesiumatom und auch das Ion Cs<sup>+</sup> besitzen einen großen [[Atomradius|Radius]], sie sind – wiederum mit Ausnahme von Francium – die größten einzelnen Atome beziehungsweise Ionen. Dies hängt mit der besonders niedrigen [[Kernladung|effektiven Kernladung]] zusammen, wodurch vor allem das äußerste s-Elektron nur in geringem Maße an den Kern gebunden ist. Dies bewirkt neben dem großen Atomradius auch die geringe [[Ionisierungsenergie]] des Caesiumatoms und damit die hohe Reaktivität des Elements.<ref>Michael Binnewies, Michael Jäckel, Helge Willner: ''Allgemeine und Anorganische Chemie''. Spektrum Akademischer Verlag, Berlin 2003, ISBN 3-8274-0208-5, S.&nbsp;49–53.</ref>

Gasförmiges Caesium hat einen ungewöhnlichen [[Brechungsindex]] kleiner als eins. Das bedeutet, dass die [[Phasengeschwindigkeit]] der [[Elektromagnetische Welle|elektromagnetischen Welle]] –&nbsp;in diesem Fall [[Licht]]&nbsp;– größer als im [[Vakuum]] ist, was aber nicht im Widerspruch zur Relativitätstheorie steht.<ref>L. J. Wang, A. Kuzmich, A. Dogariu: ''Gain-assisted superluminal light propagation.'' In: ''[[Nature]].'' 406, 2000, S.&nbsp;277–279, [[doi:10.1038/35018520]].</ref>

=== Chemische Eigenschaften ===
Caesium ist das Element mit der niedrigsten [[Ionisierungsenergie]]. Für die Abspaltung des äußersten [[Elektron]]s weist es die niedrigste [[Elektronegativität]] auf. Caesium gibt dieses bei Kontakt mit anderen Elementen sehr leicht ab und bildet einwertige Caesiumsalze. Da durch die Abspaltung dieses einen Elektrons die [[Edelgaskonfiguration]] erreicht ist, bildet es keine zwei- oder höherwertigen Ionen.

Reaktionen mit Caesium verlaufen in der Regel sehr heftig, so entzündet es sich beim Kontakt mit [[Sauerstoff]] sofort und bildet wie Kalium und Rubidium das entsprechende [[Hyperoxid]].
:<math>\mathrm{Cs + O_2 \longrightarrow CsO_2}</math>
[[Datei:Cesium water.theora.ogv|mini|Reaktion von Caesium und Wasser]]
Auch mit Wasser reagiert es sehr heftig unter Bildung von [[Caesiumhydroxid]], diese Reaktion findet sogar mit Eis bei Temperaturen von −116&nbsp;°C statt.<ref>''[http://www.webelements.com/caesium/ Caesium]'' bei webelements.com, eingesehen am 5. September 2009.</ref>
:<math>\mathrm{2\ Cs + 2\ H_2O \longrightarrow 2\ CsOH + H_2 \uparrow}</math>
Beim Erhitzen mit [[Gold]] bildet sich [[Caesiumaurid]] (CsAu), eine Verbindung, die – trotz Bildung aus zwei Metallen – keine Legierung ist, sondern ein Halbleiter; in flüssigem CsAu liegen Cs<sup>+</sup>- und Au<sup>−</sup>-Ionen vor.<ref>{{RömppOnline|ID=RD-07-01627|Name=Gold|Abruf=2015-04-21}}</ref>

== Isotope ==
[[Datei:Cs-137-decay.svg|mini|Zerfallswege von <sup>137</sup>Cs]]

Insgesamt sind 41 Isotope und 29 weitere [[Isomer (Kernphysik)|Kernisomere]] des Caesiums bekannt. In der Natur kommt nur das Isotop <sup>133</sup>Cs vor. Caesium ist daher ein [[Reinelement]]. Von den künstlichen Isotopen haben <sup>134</sup>Cs mit 2,0644&nbsp;Jahren,<ref>[http://www.lnhb.fr/nuclides/Cs-134_tables.pdf LNE – LNHB/CEA – Table de Radionucleides]</ref> <sup>135</sup>Cs mit 2,33&nbsp;Millionen Jahren und <sup>137</sup>Cs mit 30,05&nbsp;Jahren<ref>[http://www.lnhb.fr/nuclides/Cs-137_tables.pdf LNE – LNHB/CEA – Table de Radionucleides]</ref> mittlere bis sehr lange Halbwertszeiten, während die der anderen Isotope zwischen 1&nbsp;µs bei <sup>111</sup>Cs und 13,16&nbsp;Tagen bei <sup>136</sup>Cs liegen.<ref name="nubase">G. Audi, F. G. Kondev, Meng Wang, W.J. Huang, S. Naimi: ''The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties.'' In: ''Chinese Physics C.'' 41, 2017, S.&nbsp;030001, [[doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001]] ([https://www-nds.iaea.org/amdc/ame2016/NUBASE2016.pdf Volltext]).</ref>

{{Anker|Caesium_137}}
Ein wichtiges künstliches Isotop ist <sup>137</sup>Cs, ein [[Betastrahlung|Betastrahler]] mit einer [[Halbwertszeit]] von 30,08&nbsp;Jahren.<ref name="nubase" /> <sup>137</sup>Cs zerfällt mit einer Wahrscheinlichkeit von 94,6 % zuerst in das metastabile Zwischenprodukt <sup>137m</sup>Ba, das sich mit einer Halbwertszeit von 2,552&nbsp;Minuten durch [[Gammazerfall]] in das stabile Barium-Isotop <sup>137</sup>Ba umwandelt (vgl. [[Cäsium-Barium-Generator]]). Bei den restlichen 5,4 % gibt es einen direkten Übergang zum stabilen Barium-Isotop <sup>137</sup>Ba. Zusammen mit weiteren Caesiumisotopen entsteht es entweder direkt bei der [[Kernspaltung]] in [[Kernreaktor]]en oder durch den Zerfall anderer kurzlebiger Spaltprodukte wie <sup>137</sup>I oder <sup>137</sup>Xe.
:<math>\mathrm{^{235}_{\ 92}U +\ ^{1}_{0}n \longrightarrow\ ^{236}_{\ 92}U \longrightarrow\ ^{137}_{\ 55}Cs +\ ^{96}_{37}Rb + 3\ ^{1}_{0}n}</math>
: <small>Bildung von <sup>137</sup>Cs bei der Kernspaltung von <sup>235</sup>U<ref>Martin Volkmer: ''Basiswissen Kernenergie''. Informationskreis Kernenergie, Bonn 1996, ISBN 3-925986-09-X, S.&nbsp;30.</ref></small>

<sup>137</sup>Cs ist neben dem Cobaltisotop <sup>60</sup>Co eine wichtige Gammastrahlenquelle und wird in der [[Strahlentherapie]] zur Behandlung von [[Krebs (Medizin)|Krebserkrankungen]], zur Messung der Fließgeschwindigkeit in Röhren und zur Dickenprüfung etwa von Papier, Filmen oder Metall verwendet.<ref name="CDC">''[http://emergency.cdc.gov/radiation/isotopes/cesium.asp Radioisotope Brief: Cesium-137 (Cs-137)]''. ''Centers for Disease Control and Prevention.'' Atlanta 2006, eingesehen am 25. September 2009.</ref> Daneben dient es in der Qualitätskontrolle in der [[Nuklearmedizin]] als langlebiges Nuklid in [[Prüfstrahler]]n.<ref>L. Geworski, Chr. Reiners. ''Qualitätsprüfung nuklearmedizinischer Messsysteme: Konstanzprüfung.'' In: L. Geworski, G. Lottes, Chr. Reiners, [[Otmar Schober|O. Schober]]. ''Empfehlungen zur Qualitätskontrolle in der Nuklearmedizin.'' Schattauer Verlag, Stuttgart/ New York 2003, ISBN 3-7945-2242-7, S.&nbsp;258 und S.&nbsp;263.</ref>

Größere Mengen des Isotops <sup>137</sup>Cs gelangten durch oberirdische [[Kernwaffentest|Kernwaffenversuche]] und durch die [[Katastrophe von Tschernobyl|Reaktorunglücke von Tschernobyl]] und [[Nuklearkatastrophe von Fukushima|Fukushima]] in die Umwelt. Die bei allen oberirdischen Kernwaffentests freigesetzte Aktivität an <sup>137</sup>Cs betrug 9,48·10<sup>17</sup>&nbsp;[[Becquerel (Einheit)|Bq]].<ref name="UNSCEAR2008">''UNSCEAR 2008 Report. Sources and effects of ionizing radiation''. Band 2. ''Annex D - Health effects due to radiation from the Chernobyl accident.'' New York 2011, S.&nbsp;49, [http://www.unscear.org/docs/reports/2008/11-80076_Report_2008_Annex_D.pdf (PDF)]</ref> Gemäß der [[spezifische Aktivität|spezifischen Aktivität]] von <sup>137</sup>Cs von 3,215 TBq/g<ref>https://www.umweltanalysen.com/radioaktivitaet/caesium-137/</ref> entspricht das etwas weniger als 300 Kilogramm. Die Gesamtmenge an <sup>137</sup>Cs, das durch die Tschernobyl-Katastrophe freigesetzt wurde, hatte eine Aktivität von etwa 8,5·10<sup>16</sup>&nbsp;Bq.<ref name="UNSCEAR2008" /> Dies entspricht etwa 26 Kilogramm. Hinzu kam eine Aktivität von etwa 4,7·10<sup>16</sup>&nbsp;Bq durch <sup>134</sup>Cs (entspricht etwa 15 Gramm) und 3,6·10<sup>16</sup>&nbsp;Bq durch <sup>136</sup>Cs (etwa 200 Milligramm).<ref name="UNSCEAR2008" /> Die Belastung durch die letzteren beiden Isotope ist noch im Verlaufe des Jahres 1986 (<sup>136</sup>Cs mit einer Halbwertszeit von 13,16 Tagen) bzw. binnen der folgenden Jahre (<sup>134</sup>Cs mit einer Halbwertszeit von 2,065 Jahren) auf nicht mehr nennenswerte Mengen abgeklungen. Nach 10 Halbwertszeiten liegt noch 1/2^10=1/1024 der ursprünglichen Menge vor, was sich mit jeder weiteren Halbwertszeit wiederum halbiert. Nach Masse - ''nicht'' nach Aktivität - dürfte eine vergleichbare Menge <sup>135</sup>Cs wie <sup>137</sup>Cs frei gesetzt worden sein, da größenordnungsmäßig ähnlich häufig der [[Isobar (Kernphysik)|Isobar]] mit Massezahl 137 wie jener mit Massezahl 135 bei der Spaltung von <sup>235</sup>U entsteht.<ref>https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003267015008387</ref> Dieser Isobar betazerfällt dann über kürzerlebige Zwischenprodukte zu den entsprechenden Caesium-Isotopen.<ref>https://www.liquisearch.com/long-lived_fission_product/the_7_long-lived_fission_products</ref>

Durch den [[Radioaktiver Niederschlag|Fallout]] wurden viele Gebiete in Europa, auch in Deutschland, mit radioaktivem Caesium in messbarem Ausmaß belastet. Besonders reichert sich <sup>137</sup>Cs in [[Pilze]]n an, die [[Lignin]] zersetzen können und dadurch einen leichteren Zugang zu Kalium und damit auch zu dem chemisch sehr ähnlichen Caesium haben als Pflanzen. Insbesondere der [[Maronen-Röhrling]] (''Boletus badius'') und der [[Flockenstieliger Hexen-Röhrling|Flockenstielige Hexen-Röhrling]] (''Boletus erythropus'') reichern Caesium an, während beispielsweise der verwandte [[Gemeiner Steinpilz|Gemeine Steinpilz]] (''Boletus edulis'') nur eine geringe Caesium-Anreicherung zeigt. Die Ursache für die hohe Caesium-Anreicherung der beiden erstgenannten Pilze ist durch deren Hutfarbstoffe [[Badion A]] und [[Norbadion A]] begründet, die Caesium komplexieren können.<ref>D. C. Aumann, G. Clooth, B. Steffan, W. Steglich: ''Komplexierung von Caesium-137 durch die Hutfarbstoffe des Maronenröhrlings (Xerocomus badius).'' In: ''[[Angewandte Chemie (Zeitschrift)|Angewandte Chemie]].'' Band 101, Nummer 4, 1989, S.&nbsp;495–496, [[doi:10.1002/ange.19891010429]].</ref><ref>P. Kuad, R. Schurhammer, C. Maechling, C. Antheaume, C. Mioskowski, G. Wipff, B. Spiess: ''Complexation of Cs+, K+ and Na+ by norbadione A triggered by the release of a strong hydrogen bond: nature and stability of the complexes.'' In: ''[[Phys Chem]] Chem Phys.'' 11, 2009, S.&nbsp;10299–10310, [[doi:10.1039/B912518C]].</ref>
Im Steinpilz sind diese beiden Derivate der [[Pulvinsäure]] nicht vorhanden.<ref>B. Steffan, W. Steglich: ''Die Hutfarbstoffe des Maronenröhrlings (Xerocomus badius).'' In: ''[[Angewandte Chemie (Zeitschrift)|Angewandte Chemie]].'' Band 96, Nummer 6, Juni 1984, S.&nbsp;435–437, [[doi:10.1002/ange.19840960619]].</ref>
Betroffen sind auch Wildtiere, die Pilze fressen.<ref>Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg: {{Webarchiv |url=http://www.lubw.baden-wuerttemberg.de/servlet/is/22436/ |text=''Radioaktivitätsbelastung in Wild.'' |wayback=20080619085438}} 2007.</ref> Die genaue Caesiumbelastung ist abhängig von der Menge an niedergegangenem Fallout und der Bodenbeschaffenheit, da Böden Caesium unterschiedlich stark binden und damit für Pflanzen verfügbar machen können.<ref name="römppCs137">{{RömppOnline|ID=RD-03-00065|Name=Caesium 137, Caesium 134|Abruf=2014-06-19}}</ref> Auch saisonale Unterschiede sind – insbesondere bei Wildbret – messbar. Im Winter suchen die Tiere in tieferen Bodenschichten nach Nahrung, welche gegebenenfalls mehr Caesium enthalten als der Oberboden. Da die [[biologische Halbwertszeit]] von Caesium relativ gering ist, sind diese saisonalen Schwankungen auch bei Untersuchung des Fleisches messbar.<ref>https://www.wissenschaft.de/erde-umwelt/preussisch-blau-fuer-die-sau/</ref> Dieser saisonale Effekt ist bei Rehwild stärker als bei Wildschweinen.<ref>https://www.umweltanalysen.com/radioaktivitaet/radioaktive-kontamination-von-rehen/</ref> Der in der EU geltende Grenzwert von 330 Bq/kg für Milch und Säuglingsnahrung und 600 Bq/kg für alle übrigen Lebensmittel<ref>https://www.laves.niedersachsen.de/startseite/lebensmittel/radioaktivitat/umweltradioaktivitaet-aktuelle-situation-in-niedersachsen-140194.html</ref> ist äußerst niedrig (600 Bq <sup>137</sup>Cs entspricht ca. 0,168 Nanogramm) und führt immer wieder dazu, dass Wildbret, welches die Grenzwerte überschreitet, vernichtet werden muss.<ref>https://www.welt.de/wissenschaft/article230648425/35-Jahre-nach-Tschernobyl-Ungeniessbares-Wildfleisch-in-Bayern.html</ref><ref>https://www.20min.ch/story/wildschweinfleisch-muss-entsorgt-werden-weil-es-radioaktiv-ist-400105930542</ref> Werte von 5000 Bq/kg und mehr in Wildschwein kommen durchaus immer wieder vor.<ref>https://www.researchgate.net/publication/281281718_Radionuclides_in_wild_game_meat</ref>

Ein Vorfall, bei dem Menschen aufgrund der Strahlenexposition durch <sup>137</sup>Cs starben, war der [[Goiânia-Unfall]] im Jahr 1987 in Brasilien, bei dem aus einer verlassenen Strahlenklinik zwei Müllsammler einen Metallbehälter entwendeten. Das darin enthaltene <sup>137</sup>Cs wurde aufgrund der auffälligen fluoreszierenden Farbe an Freunde und Bekannte verteilt.<ref>[[IAEO]]: Radiological Accident in Goiânia. Wien 1988, [http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PubDetAR.asp?pubId=3684 HTML (dort PDF)], eingesehen am 13. Dezember 2007.</ref> Die insgesamt involvierte Menge von 93 Gramm Caesiumchlorid enthielt 19 Gramm oder 50,9 Terrabecquerel <sup>137</sup>Cs von denen über 80 % in die Umwelt gelangten bzw. von den Opfern des Unfalls inkorporiert wurden.<ref>http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/Pub815_web.pdf</ref> Beim [[Nuklearunfall von Kramatorsk]] wurde eine <sup>137</sup>Cs-Quelle mit rund 5,2*10^10 Bq <sup>137</sup>Cs (entspricht etwa 16 Milligramm) versehentlich in die Betonwand eines Wohnhauses eingebaut.<ref>https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/30/060/30060443.pdf</ref>

Andere Radioisotope des Caesium sind im öffentlichen Bewusstsein weniger präsent, obwohl auch sie in nennenswerter Menge in die Umwelt abgegeben wurden. Hier ist zum einen Caesium-134 zu nennen, welches durch [[Neutroneneinfang]] aus stabilem Caesium-133 entsteht, aufgrund seiner relativ kurzen Halbwertszeit um die zwei Jahre allerdings mittelfristig weniger Relevanz hat – während 20 Jahre nach der Freisetzung noch mehr als die Hälfte des ursprünglichen Caesium-137 vorhanden ist, ist die Menge an Caesium-134 auf weniger als ein Tausendstel gesunken. Caesium-135 ist zwar relativ langlebig (Halbwertszeit über eine Million Jahre) jedoch aufgrund seiner geringen Radioaktivität weniger relevant. Das Verhältnis von Caesium-135 zu anderen Caesium-Isotopen kann auch genutzt werden um herauszufinden ob der Ursprung einer radioaktiven Kontamination eine Atombombe oder ein Kernkraftwerk ist. Caesium-135 entsteht bei der Kernspaltung nicht direkt, sondern als [[Tochternuklid]] von Xenon-135. Da Xenon-135 ein starkes [[Neutronengift]] ist, wird in einem Kernkraftwerk mit (genähert) konstantem [[Neutronenfluss]] ein erheblicher Teil des Xenon-135 durch Neutroneneinfang zu Xenon-136 umgewandelt, bevor es zu Caesium-135 zerfallen kann.<ref>https://canteach.candu.org/Content%20Library/20053712.pdf</ref> In Atombomben ist das Xenon-135 noch gar nicht aus seinem „Vorgänger“ Iod-135 entstanden wenn durch die Explosion der Bombe der Neutronenfluss abreißt.<ref>{{Literatur |Autor=Guosheng Yang, Hirofumi Tazoe, Masatoshi Yamada |Titel=<sup>135</sup>Cs activity and <sup>135</sup>Cs/<sup>137</sup>Cs atom ratio in environmental samples before and after the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident |Sammelwerk=[[Scientific Reports]] |Band=6 |Nummer=1 |Datum=2016-04-07 |DOI=10.1038/srep24119 |Seiten=24119}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Liuchao Zhu, Xiaolin Hou, Jixin Qiao |Titel=Determination of <sup>135</sup>Cs concentration and <sup>135</sup>Cs/<sup>137</sup>Cs ratio in waste samples from nuclear decommissioning by chemical separation and ICP-MS/MS |Sammelwerk=Talanta |Band=221 |Datum=2021-01-01 |DOI=10.1016/j.talanta.2020.121637 |PMID=33076157 |Seiten=121637}}</ref>

== Verwendung ==
Auf Grund der komplizierten Herstellung und hohen Reaktivität wird elementares Caesium nur in geringem Maße eingesetzt. Es hat seine Einsatzgebiete vorwiegend in der Forschung. Da Caesium eine kleine [[Austrittsarbeit]] hat, kann es als [[Glühkathode]] etwa zur Gewinnung freier Elektronen verwendet werden. Auch [[Magnetohydrodynamischer Generator|magnetohydrodynamische Generatoren]] werden mit Caesium als möglichem [[Plasma (Physik)|Plasmamaterial]] untersucht.<ref name="ullmann" /> In der Raumfahrt wird Caesium neben [[Quecksilber]] und [[Xenon]] auf Grund seiner hohen molaren Masse, die einen größeren Rückstoß als leichtere Elemente bewirkt, als Antriebsmittel in [[Ionenantrieb]]en eingesetzt.<ref>[[Europäische Weltraumorganisation]]: ''[http://www.esa.int/esaCP/SEMNRG0P4HD_Austria_0.html Ionentriebwerke: Der Ritt auf geladenen Teilchen].'' Stand September 2003, abgerufen am 26. September 2009.</ref>

Die [[Sekunde]] als [[Maßeinheit]] der Zeit ist seit 1967 über die Frequenz eines bestimmten atomaren Übergangs im Caesium-Isotop <sup>133</sup>Cs definiert.<ref name="CGPM-11-9" /><ref name="CGPM-26-1" /> Dazu passend ist Caesium das die Frequenz bestimmende Element in den [[Atomuhr]]en, die die Basis für die [[koordinierte Weltzeit]] bilden.<ref>Andreas Bauch: ''Lieferanten der Zeit.'' In: ''[[Physik in unserer Zeit]].'' 25, 4, 1994, S.&nbsp;188–198, [[doi:10.1002/piuz.19940250412]].</ref> Die Wahl fiel auf Caesium, weil dies ein [[Reinelement]] ist und in den 1960er Jahren der Übergang zwischen den beiden Grundzuständen mit ca. 9&nbsp;GHz mit den damaligen elektronischen Mitteln bereits detektierbar war. Die Breite dieses Übergangs und damit die Unsicherheit der Messung ist nicht durch Eigenschaften des Atoms bestimmt. Durch die niedrige Verdampfungstemperatur kann mit wenig Aufwand ein [[Atomstrahl]] mit geringer Geschwindigkeitsunsicherheit erzeugt werden.

Eine Wolke von Caesiumatomen kann in [[Magneto-optische Falle|magneto-optischen Fallen]] in der Schwebe gehalten und mit Hilfe von [[Laserkühlung|Lasern]] bis auf wenige Mikrokelvin an den [[Absoluter Nullpunkt|absoluten Nullpunkt]] abgekühlt werden. Mit dieser Technik war es möglich, die Frequenzstabilität und damit die Genauigkeit der Caesium-Atomuhr deutlich zu verbessern.<ref>Andreas Bauch: ''Zeitmessung mit Fontänen: Atomuhren.'' In: ''[[Physik in unserer Zeit]].'' 32, 6, 2001, S.&nbsp;268–273, {{DOI|10.1002/1521-3943(200111)32:6<268::AID-PIUZ268>3.0.CO;2-N}}.</ref>

Daneben wird Caesium in [[Vakuumröhre]]n verwendet, da es mit geringen Restspuren an Gasen reagiert und so für ein besseres Vakuum ([[Getter]]) sorgt. Dabei wird das Caesium [[in situ]] durch die Reaktion von Caesiumdichromat mit [[Zirconium]] erzeugt.<ref name="ullmann" /> Caesium ist – [[Legierung|legiert]] mit [[Antimon]] und anderen Alkalimetallen – ein Material für [[Photokathode]]n, die etwa in [[Photomultiplier]]n eingesetzt werden.<ref>Norbert Schaetti: ''Beeinflussung der Charakteristik einer Cs-Sb-Photokathode durch Zusatz fremder Elemente.'' In: ''[[Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Physik]] (ZAMP).'' 4, 5, 1953, S.&nbsp;450–459, [[doi:10.1007/BF02067902]].</ref>

== Nachweis ==
Zum Nachweis von Caesium können die [[Spektrallinie]]n bei 455 und 459&nbsp;nm<ref name="HoWi1274" /> im Blau genutzt werden. Quantitativ lässt sich dies in der [[Flammenphotometrie]] zur Bestimmung von Caesiumspuren nutzen.

In der [[Polarographie]] zeigt Caesium eine reversible kathodische Stufe bei −2,09&nbsp;V (gegen eine [[Kalomelelektrode]]). Dabei müssen als [[Elektrolyt|Grundelektrolyt]] [[quartäre Ammoniumverbindungen]] (beispielsweise [[Tetramethylammoniumhydroxid]]) verwendet werden, da andere Alkali- oder Erdalkalimetallionen sehr ähnliche Halbstufenpotentiale besitzen.<ref>J. Heyrovský, J. Kůta: ''Grundlagen der Polarographie.'' Akademie-Verlag, Berlin 1965, S.&nbsp;509.</ref>

[[Gravimetrie (Chemie)|Gravimetrisch]] lässt sich Caesium wie Kalium über verschiedene schwerlösliche Salze nachweisen. Beispiele hierfür sind das [[Caesiumperchlorat|Perchlorat]] CsClO<sub>4</sub> und das [[Hexachloridoplatinat]] Cs<sub>2</sub>[PtCl<sub>6</sub>].<ref>''Caesium.'' In: ''Lexikon der Chemie.'' Spektrum Verlag, Heidelberg 2000.</ref>

== Biologische Bedeutung ==
Mit der Nahrung aufgenommenes Caesium wird auf Grund der Ähnlichkeit zu Kalium im [[Magen-Darm-Trakt]] resorbiert und analog zu Kalium vorwiegend im [[Muskelgewebe]] gespeichert. Die biologische [[Halbwertszeit]], mit der Caesium vom menschlichen Körper wieder ausgeschieden wird, ist abhängig von Alter und Geschlecht und beträgt im Durchschnitt 110&nbsp;Tage.<ref name="römppCs137" />

Caesium ist chemisch nur in sehr geringem Maß [[Giftiger Stoff|giftig]]. Typische [[Letale Dosis|LD<sub>50</sub>-Werte]] für Caesiumsalze liegen bei 1000&nbsp;mg/kg (Ratte, oral).<ref name="ullmann" /> Von Bedeutung ist jedoch die Wirkung der [[Ionisierende Strahlung|ionisierenden Strahlung]] aufgenommener radioaktiver Caesiumisotope, die je nach [[Strahlendosis|Dosis]] die [[Strahlenkrankheit]] verursachen können. Wegen der guten Wasserlöslichkeit der meisten Caesiumsalze werden diese im Magen-Darm-Trakt vollständig resorbiert und vorwiegend im Muskelgewebe verteilt.<ref name="römppCs137" /> Durch die [[Ingestion|Aufnahme]] von radioaktivem <sup>137</sup>Cs nach der [[Katastrophe von Tschernobyl]] im Jahr 1986 ergab sich in den ersten drei Monaten eine durchschnittliche [[effektive Dosis]] von 0,6&nbsp;[[Sievert (Einheit)|μSv]] für einen Erwachsenen der Bundesrepublik Deutschland.<ref name="römppCs137" />

== Sicherheitshinweise ==
An [[Luft]] entzündet sich Caesium spontan, weshalb es in Ampullen unter reinem [[Argon]] oder im Vakuum aufbewahrt werden muss. Wegen seiner hohen Reaktionsfähigkeit reagiert es mit Wasser explosiv. Die Explosivität kann durch die Entzündung des dabei entstehenden [[Wasserstoff]]s verstärkt werden. Brennendes Caesium muss mit [[Löschpulver#D-Löschpulver|Metallbrandlöschern]] gelöscht werden. Bei kleinen Mengen (wenige Gramm), kann trockener Sand verwendet werden. Die Entsorgung erfolgt wie bei anderen Alkalimetallen durch vorsichtiges Zutropfen von Alkoholen wie [[2-Pentanol]], [[Tert-Butanol|''tert''-Butanol]] oder [[Octanol]] und anschließende [[Neutralisation (Chemie)|Neutralisation]].<ref name="GESTIS" />

== Verbindungen ==
Als typisches Alkalimetall kommt Caesium ausschließlich in ionischen Verbindungen in der Oxidationsstufe +1 vor. Die meisten Caesiumverbindungen sind gut wasserlöslich.

=== Halogenide ===
[[Datei:CsCl polyhedra.png|mini|Caesiumchlorid-Struktur]]
Caesium bildet mit allen Halogenen gut wasserlösliche [[Halogenid]]e der Form CsX (X = Halogenid). [[Caesiumchlorid]] besitzt eine charakteristische [[Kristallstruktur]], die einen wichtigen [[Strukturtyp]] bildet (Caesiumchloridstruktur). So kristallisieren mit Ausnahme von [[Caesiumfluorid]] auch die anderen Caesiumhalogenide. Caesiumchlorid ist Ausgangsstoff für die Gewinnung elementarem Caesiums. Da sich bei ausreichend langdauerndem Zentrifugieren automatisch ein [[Dichtegradient]] ausbildet, wird es zur Trennung und Reinigung von [[DNA]] in der [[Ultrazentrifuge]] verwendet.<ref name="ullmann" /> Hochreines [[Caesiumiodid]] und [[Caesiumbromid]] werden als [[Transparenz (Physik)|transparentes]] [[Szintillation (Strahlungsphysik)|Szintillationsmaterial]] in [[Szintillationszähler]]n eingesetzt.<ref>C. Zink u. a.: [http://www.abw-verlag.de/db_picture.php?44;BOOKS_BookList;Leseprobe ''Schering Lexikon Radiologie.''] 3. Auflage. Abw Wissenschaftsverlag, ISBN 3-936072-20-5, S.&nbsp;103.</ref><ref>Wissenschaft-Online-Lexika: ''Eintrag zu Caesiumverbindungen im Lexikon der Chemie.'' abgerufen am 14. November 2009.</ref>

=== Sauerstoffverbindungen ===
Caesium bildet eine ungewöhnlich große Zahl an [[Sauerstoff]]verbindungen. Dies hängt vor allem mit der niedrigen Reaktivität des Caesiumions zusammen, so dass die Bildung von Sauerstoff-Sauerstoff-Bindungen möglich ist. Bekannt sind mehrere [[Suboxide]] wie Cs<sub>11</sub>O<sub>3</sub> und Cs<sub>3</sub>O, bei denen ein Überschuss an Caesium vorliegt und die dementsprechend [[elektrische Leitfähigkeit]] zeigen. Daneben sind mit steigenden Sauerstoffgehalten das [[Caesiumoxid|Oxid]] Cs<sub>2</sub>O, das [[Caesiumperoxid|Peroxid]] Cs<sub>2</sub>O<sub>2</sub>, das [[Caesiumhyperoxid|Hyperoxid]] CsO<sub>2</sub> und das [[Caesiumozonid|Ozonid]] CsO<sub>3</sub> bekannt. Alle diese Verbindungen sind im Gegensatz zu den meisten übrigen Caesiumverbindungen farbig, die Suboxide violett oder blaugrün, die übrigen gelb, orange oder rot.

[[Caesiumhydroxid]] ist ein stark [[hygroskopisch]]er, weißer Feststoff, der sich gut in Wasser löst. In wässriger Lösung ist Caesiumhydroxid eine [[Starke Basen|starke Base]].

=== Weitere Caesiumverbindungen ===
[[Caesiumcarbonat]] ist ein weißer Feststoff und löst sich in vielen organischen Lösungsmitteln. Es wird in verschiedenen organischen Synthesen als Base beispielsweise für [[Veresterung]]en oder für die Abspaltung spezieller [[Schutzgruppe]]n eingesetzt.<ref name="Flessner">Timo Flessner, Sven Doye: ''Cesium carbonate: A powerful inorganic base in organic synthesis.'' In: ''[[Journal für praktische Chemie]].'' 341, 2, 1999, S.&nbsp;186–190, {{DOI|10.1002/(SICI)1521-3897(199902)341:2<186::AID-PRAC186>3.0.CO;2-6}}.</ref>

[[Caesiumnitrat]] findet in großem Umfang Verwendung in militärischer [[Pyrotechnik]],<ref>E.-C. Koch: '' Special Materials in Pyrotechnics, Part II: Application of Caesium and Rubidium Compounds in Pyrotechnics.'' In: ''[[J. Pyrotech.]]'' 15, 2002, S.&nbsp;9–24 ({{Webarchiv |url=http://www.jpyro.com/wp/?p=179 |text=Abstract |wayback=20110713122322}}).</ref> und zwar in [[Nahes Infrarot|NIR]]-[[Leuchtmunition]]<ref name="lohkamp">C. W. Lohkamp: USP 3 733 223, The United States as represented by the Secretary of the Navy, USA, (1973).</ref> und [[Rauchgranate|Infrarottarnnebeln]],<ref name="weber">M. Weber DE 32 38 444, Pyrotechnische Fabrik F. Feistel GmbH & Co. KG, Göllheim, (1982).</ref> Während die Verwendung in NIR-Leuchtsätzen auf den intensiven Emissionslinien des Elements bei 852, 1359 und 1469 nm beruht, basiert der Einsatz in Tarnnebeln auf der leichten Ionisierbarkeit des Elements. Die beim Abbrand der pyrotechnischen Wirkmassen in der Flamme gebildeten Cs-Ionen wirken als [[Kondensationskeim]]e und verstärken daher die für die Strahlungsabsorption wichtige Aerosolausbeute.

[[Caesiumchromat]] kann zusammen mit [[Zirconium]] als einfache Quelle für die Gewinnung elementaren Caesiums zur Beseitigung von Wasser- und Sauerstoffspuren in Vakuumröhren eingesetzt werden.<ref name="roempp">{{RömppOnline|ID=RD-03-00067|Name=Caesium-Verbindungen|Abruf=2014-06-19}}</ref>

Einen Überblick über Caesiumverbindungen gibt die [[:Kategorie:Caesiumverbindung]].

== Literatur ==
* Manfred Bick, Horst Prinz: ''Cesium and Cesium Compounds.'' In: ''[[Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry]]'', Wiley-VCH, Weinheim 2005 ([[doi:10.1002/14356007.a06_153]]).
* {{Holleman-Wiberg|Auflage=102.|Startseite=?}}
* {{RömppOnline|ID=RD-03-00064|Name=Caesium|Abruf=2014-06-19}}

== Weblinks ==
{{Wiktionary}}
{{Commonscat}}

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="CGPM-11-9">
{{Internetquelle
 |url=https://www.bipm.org/en/committees/cg/cgpm/11-1960/resolution-9
 |titel=Resolution 9 of the 11th CGPM. Definition of the unit of time (second)
 |werk=
 |hrsg=[[Internationales Büro für Maß und Gewicht|Bureau International des Poids et Mesures]]
 |datum=1960
 |sprache=en
 |abruf=2021-04-12}}
</ref>
<ref name="CGPM-26-1">
{{Internetquelle
 |url=https://www.bipm.org/en/committees/cg/cgpm/26-2018/resolution-1
 |titel=Resolution 1 of the 26th CGPM. On the revision of the International System of Units (SI)
 |titelerg=
 |werk=
 |hrsg=[[Internationales Büro für Maß und Gewicht|Bureau International des Poids et Mesures]]
 |datum=2018
 |sprache=en
 |abruf=2021-04-12
}}
</ref>
</references>

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{{Exzellent|21. November 2009|66964536}}

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