Cesium

Cesium (IUPAC: Caesium) är ett mycket reaktivt grundämne med kemiskt tecken^[2] Cs och atomnummer 55.^[3] Det tillhör gruppen alkalimetaller.

Cesium
Nummer 55 Tecken Cs Grupp 1 Period 6 Block s
Rb ↑ Cs ↓ Fr Xenon ← Cesium → Barium     [Xe] 6s1             55Cs                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         Emissionsspektrum
Generella egenskaper
Relativ atommassa	132,90545 u
Utseende	Metalliskt ljusgul
Fysikaliska egenskaper
Densitet	1 879 kg/m³ (273 K)
Aggregationstillstånd	Fast
Smältpunkt	301,59 K (28 °C)
Kokpunkt	944 K (678 °C)
Molvolym	70,94 × 10-6 m³/mol
Smältvärme	2,092 kJ/mol
Ångbildningsvärme	67,74 kJ/mol
Atomära egenskaper
Atomradie	260 (298) pm
Kovalent radie	225 pm
van der Waalsradie	inga data pm
Jonisationspotential	Första: 375,7 kJ/mol Andra: 2 234,3 kJ/mol Tredje: 3 400 kJ/mol (Lista)
Elektronkonfiguration
Elektronkonfiguration	[Xe] 6s1
e− per skal	2,8,18,18,8,1
Kemiska egenskaper
Oxidationstillstånd	1
Oxider (basicitet)	Cs2O (stark bas)
Elektronegativitet	0,79 (Paulingskalan)
Diverse
Kristallstruktur	Kubisk rymdcentrerad
Ljudhastighet	inga data m/s
Elektrisk konduktivitet	4,89·106 A/(V × m)
Magnetism	paramagnetisk[1]
Mohs hårdhet	0,2
Identifikation
Historia
Stabilaste isotoper
Huvudartikel: Cesiumisotoper Nuklid NF t1/2 ST SE (MeV) SP 133Cs 100% Stabil 134Cs {syn.} 2,0648 år ε β- 1,229 MeV 2,059 MeV 134Xe 134Ba 135Cs spår 23·106 år β- 0,269 MeV 135Ba 136Cs syntetisk 13,6 dagar β- 0,8633 MeV 136Ba 137Cs {syn.} 30,17 år β- 1,176 MeV 137Ba
SI-enheter och STP används om inget annat anges.

Historia

Cesium upptäcktes 1860 med hjälp av spektralanalys av de båda tyska kemisterna Gustav Kirchhoff och Robert Bunsen. Ämnet fick namn av latinets caesius, himmelsblå. Namnet syfter på de karakteristiska linjerna i spektrumet. Metalliskt cesium framställdes av Carl Setterberg år 1881.^[4][3]

Egenskaper

Cesium är självantändligt i luft och reagerar mycket kraftigt med vatten. Den radioaktiva isotopen Cs-137 är en del av restprodukterna från kärnkraftverkens reaktorer.^[3]

Om cesium antänds i luft brinner den med en klar blå låga. Om cesium får kontakt med vatten sker emellertid en explosiv reaktion:

2Cs+2H₂O →2CsOH+H₂

varvid vätet reagerar med luftens syre och i sin tur blir till vatten i en kraftigt exoterm reaktion.

Förekomst och framställning

Cesium förekommer i jordskorpan med ca 1 ppm. Några cesiumhaltiga mineral är pollucit och rhodizit. Den stabila isotopen Cs-133 är den vanligast naturliga förekommande. Cesium kan framställas genom reduktion av cesiumklorid med kalcium under reducerat tryck vid ca 750 °C.^[5]

Användning

Den största användningen av cesium är i form av cesiumformiat, vilket används i borroljor inom oljeindustrin. Cesium används också som ljuskänslig beläggning i fotoceller, och cesiumföreningar ingår i vissa specialglas.

Cesiumbromid och cesiumjodid används i scintillationsdetektorer för mätning av radioaktiva sönderfall. Cesium används även i atomur, så kallade cesiumur, vilka använder resonansfrekvensen hos ¹³³Cs som referenspunkt. Radioisotopen ¹³⁷Cs har mycket liten praktisk användning.^[5]

Atomur

Cesiumbaserade atomklockor använder elektromagnetiska övergångar i cesium-133 atomers hyperfinstruktur som referenspunkt.

Den första cesiumklockan konstruerads av Louis Essen år 1955 vid National Physical Laboratory i Storbritannien. Cesiumklockor är exakta på cirka en sekund när, under en tidsrymd på några hundratals miljoner år. Ännu högre precision har under 2010-talet nåtts med hjälp av atomur baserade på strontium; då uppnås en exakthet på en sekund över cirka 15 miljarder år.^[6]

Cesiumklockor reglerar tiden för mobiltelefoni och internet.^[7]

Källor

1. Robert C. Weast (editor), CRC Handbook of Chemistry and Physics, 57 ed., CRC Press Inc. 1976-1977, sidan E-123
2. Svenska Kemisamfundet, nomenklaturutskottet, Visste du att?, Kemin är ett teckenspråk
3. ”cesium - Uppslagsverk - NE.se”. www.ne.se. https://www.ne.se/uppslagsverk/encyklopedi/l%C3%A5ng/cesium. Läst 2 januari 2023.
4. Dronsfield, Alan (1 juli 2010). ”Look who discovered caesium...” (på engelska). RSC Education. https://edu.rsc.org/feature/look-who-discovered-caesium-/2020183.article. Läst 2 januari 2023.
5. Anders Lennartsson, Periodiska systemet, Studentlitteratur, 2011
6. Wilhelmsson, Wille (22 april 2015). ”Världens mest exakta klocka. Drar sig en sekund på 15 miljarder år.”. Feber / Pryl. https://feber.se/pryl/varldens-mest-exakta-klocka/325656/. Läst 2 januari 2023.
7. ”Where Timing Truly Is Everything; Internet, Cell Phones Rely on Master Clock's Precision [ Corrected: 08/05/03 - The Washington Post | HighBeam Research”]. web.archive.org. 29 april 2013. Arkiverad från originalet den 29 april 2013. https://web.archive.org/web/20130429044454/http://www.highbeam.com/doc/1P2-284155.html. Läst 21 oktober 2020.