cæsium

Cæsium er det tungeste af alkalimetallerne. Med en ionradius på 167 pm (1,67 Å) ved koordinationstallet 6 er ionen markant større end de andre alkalimetalioner. Til sammenligning har rubidiumionen en radius på 148 pm (1,48 Å) og kaliumionen 133 pm (1,33 Å). Selvom cæsium kun udgør 3 g/t af den kontinentale jordskorpe mod rubidiums 90 g/t, danner det selvstændige mineraler.

Under magmaers krystallisation bliver cæsium koncentreret i restsmelten og kan i sene pegmatitsmelter opnå så høje koncentrationer, at mineralerne pollucit og rhodizit dannes. Vulkanske gasser kan også indeholde cæsium, hvilket ses af udfældning af mineralet avogadrit på overfladen af lava fra vulkanen Vesuv. Granitters forholdsvis høje indhold af cæsium skyldes, at en ringe mængde cæsium under magmastørkningen optages som en forurening i kaliummineralerne kalifeldspat og glimmer. Når bjergarter forvitrer, går cæsium i opløsning i overfladevandet, men bindes hurtigt af lermineraler. Flodvand og havvand er derfor meget fattigt på cæsium. Lermineralers evne til at binde cæsium er en vigtig egenskab, idet den radioaktive isotop cæsium-137 kan bindes i lerholdige bjergarter.

Cæsium udvindes af pollucit, der kan fås som et biprodukt ved brydning af beryllium- og lithiummineraler. De største reserver findes i Manitoba i Canada og i Zimbabwe. Der foreligger ikke sikre opgivelser af produktionens størrelse. De samlede kendte reserver er ca. 200.000 t målt som cæsiumindholdet i pollucit.

Blandt de mere end tredive kendte radioaktive isotoper af cæsium er cæsium-137 og cæsium-134 de to mest udbredte med halveringstider på hhv. 30 år og 2 år. De dannes i fissionsreaktorer som spaltningsprodukter, fissionsprodukter. I en kernekraftreaktor er der en aktivitet på ca. 10¹⁷ Bq af hver af de to isotoper. Cæsium-137 anvendes bl.a. i medicinske bestrålingsanlæg.

Ved Tjernobyl-ulykken i april 1986 blev der til atmosfæren frigjort ca. 10¹⁶ Bq af cæsium-134 og cæsium-137, som blev spredt over store dele af Europa. De største forureningsniveauer i Danmark med cæsium-137 var nogle tusinde Bq pr. m².

Ved kernevåbensprængningerne i atmosfæren i 1950'erne og 1960'erne blev der dannet i alt ca. 10¹⁸ Bq cæsium-137, der som fall-out nåede biosfæren på den nordlige halvkugle. Lige inden Tjernobyl-ulykken var der i Danmark ca. 3000 Bq pr. m² tilbage af cæsium-137 fra kernevåben-fall-out. Dette niveau blev forøget med ca. 1000 Bq pr. m² fra Tjernobyl-udslippet.

Nedfaldet cæsium vil optages i landbrugsprodukter og derved give strålingsdoser til mennesker via føden. I 1987 indtog hver dansker gennemsnitligt via føden ca. 300 Bq cæsium-137 fra Tjernobyl-nedfaldet. I 1995 var indtaget af cæsium-137 fra Tjernobyl ca. 50 Bq om året. Indtag af 50.000-100.000 Bq cæsium-134 eller cæsium-137 medfører en effektiv strålingsdosis på ca. 1 mSv. Til sammenligning indtager hver dansker dagligt ca. 100 Bq via føden af den naturligt forekommende radioaktive isotop kalium-40, hvilket giver en årlig dosis på ca. 0,2 mSv. Se også baggrundsstråling.

Cæsium optræder næsten udelukkende med oxidationstrinnet +1 i lighed med forbindelser af de øvrige alkalimetaller. Typiske eksempler er cæsiumhydrid, CsH, og halogeniderne, CsX, hvor X er et af grundstofferne fluor, F, klor, Cl, brom, Br eller jod, I. Cæsiumbromid, CsBr, og cæsiumjodid, CsI, anvendes som linser og prismer for det infrarøde spektralområde i spektrofotometre. CsI anvendes desuden i scintillationsdetektorer til måling af gammastråling. Den intermetalliske forbindelse cæsiumstibnid, Cs₃Sb, anvendes som fotoemitter i fotomultiplikatorer.