Cesium (of cesium) is het scheikundige element met atoomnummer 55 in het periodiek systeem. Zijn symbool is Cs.

Eigenschappen

Cesium is een alkalimetaal en vormt net als de andere alkalimetalen gemakkelijk een +1‑ion (Cs+). Het metalen element heeft een zilverachtig‑gouden uiterlijk en is zeer zacht — het kan met een mes worden gesneden. Het smeltpunt is laag (ongeveer 28,5 °C), waardoor cesium bij warme kamertemperatuur vloeibaar kan zijn. De kookpunt ligt rond 671 °C en de dichtheid van vast cesium is ongeveer 1,9 g/cm³.

Chemisch is cesium uiterst reactief. Het reageert heftig met lucht en water; in lucht oxideert het snel en kan zelfs ontbranden, en bij contact met water kan het ontploffen door snelle vrijgave van waterstof en warmte. De reactiviteit met water is groter dan bij de meeste andere alkalimetalen. Vanwege die hoge reactiviteit wordt cesium meestal bewaard onder minerale olie of in een inert gasatmosfeer.

De elektronconfiguratie is [Xe]6s1. Het stabiele isotoop met massagetal 133 (133Cs) is het natuurlijk voorkomende isotoop en wordt gebruikt in precisie‑klokken (zie verder).

Voorkomen en winning

Cesium is een relatief zeldzaam element op de aarde. Het komt niet vrij in metallic vorm voor maar is gebonden in mineralen; het belangrijkste ertstype is polluciet (een cesium‑houdend aluminosilicaat). Omdat de voorraden beperkt zijn en winning gespecialiseerde verwerking vereist, is cesium relatief duur.

Toepassingen

  • Atomaire klokken: 133Cs wordt gebruikt voor de definitie van de seconde; de hyperfijnovergang van 133Cs in cesium‑klokken vormt de referentie voor zeer nauwkeurige tijdmetingen.
  • Industriële en wetenschappelijke toepassingen: cesiumzouten (zoals cesiumfluoride) worden gebruikt als katalysatoren of reagentia in de organische chemie; cesium wordt ook gebruikt in vacuümbuizen, fotokathoden en sommige types photocellen vanwege zijn lage ionisatiepotentiaal.
  • Boor- en olie-industrie: hoogdichte vloeistoffen op basis van cesiumformiaat worden gebruikt als boorvloeistoffen voor diepe of gespecialiseerde boorlocaties omdat ze hoge dichtheden combineren met goede oplosbaarheid en milieuaspecten die beter zijn dan sommige alternatieven.
  • Medisch en industrieel radioisotoopgebruik: radioactief 137Cs (een splijtingsproduct) is gebruikt in radiotherapie en industriële meetapparatuur (niveau‑ en diktemetingen), hoewel het door veiligheidsrisico's en alternatieven in sommige toepassingen wordt teruggedrongen.

Isotopen en radioactiviteit

Het stabiele isotoop 133Cs is van groot belang voor tijdstandaarden. Een andere veelbesproken isotoop is 137Cs, een radioactief splijtingsproduct met een halfwaardetijd van ongeveer 30 jaar. 137Cs zendt bèta‑ en gammastraling uit en is berucht vanwege milieu‑ en gezondheidsrisico's na kernrampen (bijvoorbeeld Chernobyl en Fukushima), omdat het zich kan verspreiden, langdurig aanwezig blijft en zich in het lichaam opweegt op plaatsen waar kalium ook voorkomt.

Gevaren en veiligheidsmaatregelen

Als elementair metaal is cesium pyroforisch en extreem reactief met water en lucht. Het is daarom gevaarlijke stof om onbeschermd mee te werken. Enkele belangrijke risico’s en aanbevelingen:

  • Bewaren onder minerale olie of in een inert gas (zoals argon) om contact met lucht en vocht te voorkomen.
  • Persoonlijke beschermingsmiddelen (handschoenen, spatbril, laboratoriumjas) en afgeschermde, goed geventileerde werkplek gebruiken. Werk met kleine hoeveelheden en bij voorkeur in een glovebox of inerte atmosfeer.
  • Vermijd contact met water en organische peroxiden; houd brandblusmiddelen geschikt voor metallenvuren paraat (metalenvuurblussers, droge zandlaag — niet met water blussen).
  • In geval van morsen of brand: evacueer en schakel gespecialiseerde gevaarlijke‑stoffenresponse in. Kleine hoeveelheden moeten door een erkende afvalverwerker worden afgevoerd; blussen met water is gevaarlijk.
  • Veel niet‑radioactieve chemische verbindingen van cesium zijn relatief weinig toxisch, maar in grotere hoeveelheden kunnen cesiumzouten giftig zijn doordat cesium zich in het lichaam gedraagt als kalium (gelegen bij kalium in het periodiek systeem). Radioactieve cesiumverbindingen vormen uiteraard een veel groter gezondheidsrisico door stralingsblootstelling en interne opname.

Geschiedenis en naam

Cesium werd ontdekt in 1860 door Robert Bunsen en Gustav Kirchhoff met behulp van spectroscopie. De naam komt van het Latijnse caesius, wat “hemelsblauw” betekent, naar de blauwe lijnen die in het spectrum van het element zichtbaar waren.

Samenvatting

Cesium is een zacht, zilver‑goudkleurig alkalimetaal met symbool Cs en atoomnummer 55. Het heeft een laag smeltpunt (≈28,5 °C) en is zeer reactief en brandgevaarlijk; vandaar dat het onder olie of inerte atmosfeer wordt opgeslagen. Hoewel het zeldzaam en relatief duur is, heeft het belangrijke toepassingen (vooral 133Cs‑klokken en gespecialiseerde industriële toepassingen). Radioactief 137Cs is een belangrijke bron van bezorgdheid bij nucleaire ongevallen door langdurige milieu‑en gezondheidsrisico's.