Cäsium - das flüssige Leichtgold

Man schreibt das Jahr 1860: gerade sind im Solnhofener Schiefer die versteinerten Überreste des 170 Millionen Jahre alten Urvogels Archäopterix entdeckt. Abraham Lincoln wird zum 16. Präsidenten der USA gewählt. Und was tat sich 1860 wissenschaftlich in Deutschland? Hier entdecken der Chemiker Bunsen zusammen mit dem Physiker Kirchhoff die Elemente Rubidium und Cäsium. Dies mit Hilfe eines Instruments, das beide ein Jahr zuvor ausgetüftelt hatten. Seitdem trat ihr Spektroskop den Siegeszug in der Wissenschaft und Technik an; es ermöglicht über die Spektralanalyse den Nachweis der einzelnen Elemente in einem Stoffgemisch.

Cäsium gehört zur ersten Hauptgruppe im Periodensystem, also zu den Alkalimetallen Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium, Francium. Mein gebastelter Merksatz dazu heißt: LIsa NAhm KArls RUbine - CÄsar FRauen.

Cäsium ist das absolute Weichei unter allen Elementen - dagegen ist ein Fingernagel so hart wie ein Messer. In der Natur kommt es nicht reinrassig vor, zu gern verbindet es sich nämlich mit anderen Stoffen: Cäsium hat nur ein Valenzelektron auf der äußersten Umlaufbahn (Atomorbital), daher seine große Sucht sich chemisch mit andern Stoffen zu verbinden. Die beiden Forscher Bunsen und Kirchhof wiesen erstmals mit ihrem Instrument Cäsium im Mineralwasser von Bad Dürkheim nach: Charakteristisch wie ein Fingerabdruck, zeigte sich im Emissionsspektrum eine deutliche helle Linie bei 455,5 nm im blauen Bereich des Spektrums. Deshalb nannte Bunsen das neu entdeckte Alkalimetall Cäsium, “das Blaue“.

Indessen zeigt Cs als einziges Element im Periodensystem eine goldgelbe Körperfarbe, wie sie nur dem Gold zu eigen ist. Das kuriose, extrem leichte Element ist nicht einmal doppelt so schwer wie Wasser und wartet mit weiteren Eigenarten auf. Weil es extrem reaktiv ist, muß es, wie im Handel üblich, in Ampullen unter dem Edelgas Argon oder im Vakuum aufbewahrt werden. Gönnen Sie sich als “Meister der Goldverflüssigung“ unter Freunden Ihre “Uri-Geller-Show“. Dazu holen Sie eine bei Zimmertemperatur gelagerte Cäsium-Ampulle und zeigen zunächst jedem Zuschauer das feste Element Cäsium im verschmolzenen Glasröhrchen, das Sie aber wegen seiner Farbe als Gold ausgeben. Dann halten Sie die Ampulle mit beschwörenden Zauberworten in Ihrer wärmenden Faust. Mit einigem Hokuspokus öffnen Sie nach einer Weile wieder Ihre Hand: das Metall ist allein durch Ihre Handwärme geschmolzen. Cäsium hat nämlich nach Quecksilber und dem radioaktiven, in der Natur nicht vorkommenden Francium, den drittniedrigsten Schmelzpunkt aller Metalle. Dieser liegt bei 28,5°C und sein Siedepunkt bei 671°C. Achten Sie unbedingt darauf, dass aus Ihrer Vorführung kein Bombenerfolg wird, nämlich dann, wenn die Ampulle unglücklich zerbricht und das Cäsium mit Luft in Kontakt kommt.

Das wichtigste Cäsiummineral ist Pollucit, ein Cäsium-Aluminium-Silicat. Pro Tonne dieses Erstarrungsgesteins lassen sich durchschnittlich sieben Gramm Cäsium nachweisen. Die jährliche Weltproduktion wird mit 5 bis 20 Tonnen angegeben. Pollucit findet sich z.B. auf der Insel Elba, ferner in Namibia, Kanada, Russland und Schweden. Auch aus dem Mineral Lepidolith läßt sich Cäsium extrahieren. Spuren von Cäsium finden sich selbst im Meerwasser zu 0,0000001 Prozent und in Mineralwässern, wie das erwähnte Mineralwasser aus Bad Dürkheim. Reines, metallisches Cäsium wurde erstmals 1882 von Carl Setterberg im Laboratorium von Bunsen durch Abtrennen aus Lepidolith hergestellt.