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Das Cäsiumatom

 

Cäsium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Cs und der Ordnungszahl 55. Im Periodensystem der Elemente steht es in der 1. Hauptgruppe und ist gleichzeitig das schwerste stabile Alkalimetall. Bekannt ist es möglicherweise für seine Eigenschaft als Einheit in Verbindung mit der Weltzeituhr. Doch Cäsium hat weitere interessante Eigenschaften.

Kleine Historie
Das extrem reaktive, sehr weiche, goldfarbene und im hochreinen Zustand silbrig glänzende Metall wurde erstmals im Jahr 1861 durch Gustav Robert Kirchhoff und Robert Wilhelm Bunsen beschrieben. Bei einer Untersuchung von Mineralwasser entdeckten die Wissenschaftler einen bislang unbekannten blauen Spektralbereich. Genau dieses neue und unbekannte Spektrum benannten sie dann nach dem lateinischen Namen für „himmelblau“: caesius.

Natürliches Vorkommen
Cäsium-Atome kommt nur sehr selten auf der Erde vor. Es ist nach Francium das am seltensten vorkommende Alkalimetall der Welt. Das Element kommt aufgrund seiner hohen Reaktivität auch niemals in Reinform, sondern fast ausschließlich in Verbindungen vor. So kann es in Alkalimetall- oder Kalium-Salzen enthalten sein. Das Element wird beispielsweise in einer speziellen Mine in Kanada und in Ländern, wie Simbabwe oder Namibia abgebaut. Das Cäsium-Atom findet sich vor allem in Meerwasser gelöst.
Im menschlichen Körper kommt Cäsium kaum vor. Der Magen-Darm-Trakt des Menschen wandelt das Element, ähnlich wie Kalium um und speichert gewisse Anteile im Muskelgewebe. Cäsium besitzt eine biologische Halbwertszeit von durchschnittlich 110 Tagen. Erst dann wird das Element wieder vom menschlichen Körper ausgeschieden.

Eigenschaften
Cäsium ist ein silberweißes Leichtmetall. Das Cäsium-Atom an sich besitzt einen sehr großen Radius und ist eines der größten Einzelatome, die natürlicherweise vorkommen. Durch die besonders niedrige Kernladung des Atoms besitzt Cäsium eine sehr hohe Ionisierungsenergie. Damit ist auch die hohe Reaktivität des Elements erklärbar.
Cäsium besitzt außerdem den niedrigsten Schmelzpunkt aller Metalle überhaupt und lässt sich mit bleiebigen anderen Alkalimetallen mischen. Reaktionen in Verbindung mit Cäsium verlaufen in der Regel recht heftig. Vor allem in Verbindung mit Sauerstoff kann man massive Reaktionsketten beobachten.

Einsatz von Cäsium
Da das Herstellungsverfahren von Cäsium-Atomen sehr komplex und das Element selbst äußerst reaktiv ist, wird Cäsium fast ausschließlich zu wissenschaftlichen Zwecken eingesetzt. Dort wird es etwa als Glühkathode zur Gewinnung freier Elektronen verwendet. In der Raumfahrt wird es aufgrund seiner hohen molaren Masse als Kraftstoff für Ionenantriebe benutzt. Außerdem ist die Sekunde als Zeiteinheit seit dem Jahr 1967 als ein bestimmtes Vielfaches der Periode einer atomaren Überbrückung in Caesium festgelegt. Atomuhren arbeiten nach dieser definierten Frequenz. Damit legt das Element Cäsium die Grundlage für die Synchronisation und Koordination der Weltzeit.

 
 
 

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