Cesio
El cesio es un elemento químico de símbolo Cs y número atómico 55. Es un metal alcalino blando de color dorado plateado con un punto de fusión de 28 °C, lo que lo convierte en uno de los cinco únicos metales elementales líquidos a temperatura ambiente o cercana. Es un metal alcalino con propiedades físicas y químicas similares a las del rubidio y el potasio.
Identidad
- Masa atómica
- 132.905 u
- Categoría
- Metales alcalinos
- Grupo
- 1
- Periodo
- 6
- Bloque
- s
- Estado(s) de oxidación
- +1
- Fase (25 °C)
- Sólido
- Apariencia
- dorado plateado
Estructura electrónica
- Configuración
- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s1
- Configuración abreviada
- [Xe] 6s1
- Electrones por capa
- 2, 8, 18, 18, 8, 1
- Electronegatividad (Pauling)
- 0.790
- Afinidad electrónica
- 45.5 kJ/mol
- 1.ª energía de ionización
- 376 kJ/mol
- Energías de ionización
- 376 · 2234 · 3400 kJ/mol
Propiedades físicas
- Punto de fusión
- 28.6 °C (302 K)
- Punto de ebullición
- 670.9 °C (944 K)
- Densidad
- 1.93 g/cm³
- Calor molar
- 32.2 J/(mol·K)
Comportamiento químico del cesio
El cesio posee un único electrón en el orbital 6s ([Xe] 6s¹), retenido con una energía electrostática ínfima por el voluminoso radio atómico y el efecto pantalla de 54 electrones internos. Cede instantáneamente este electrón para formar el catión Cs⁺ con configuración electrónica de gas noble (xenón). Es el metal más electropositivo, reactivo y básico de todos los elementos estables de la tabla periódica. Forma enlaces con carácter casi puramente iónico. Es un metal sumamente blando de tono dorado plateado que funde a 28,5 °C, licuándose con el calor de la mano.
Reactividad
2 Cs + 2 H₂O → 2 CsOH + H₂
Reacciona de forma violentamente explosiva con el agua líquida y el hielo incluso a −116 °C, destrozando el recipiente de vidrio e incendiando el hidrógeno generado al instante.
Cs + O₂ → CsO₂
Arde espontáneamente en contacto con el aire o el oxígeno formando superóxido de cesio naranja oscuro.
2 Cs + 2 H⁺ → 2 Cs⁺ + H₂
Ataca a los ácidos con violencia desmedida e instantánea, liberando hidrógeno en una reacción incontrolable.
2 Cs + Cl₂ → 2 CsCl
Se combina de forma vivaz y explosiva con el cloro y los demás halógenos dando sales iónicas con estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo.
Compuestos destacados
| Compuesto | Fórmula | Uso o importancia |
|---|---|---|
| Formiato de cesio | HCOOCs | Sal orgánica de descomunal solubilidad usada para elaborar fluidos de perforación petrolífera hiperdensos y no tóxicos |
| Cloruro de cesio | CsCl | Sal de estructura cristalográfica cúbica de referencia; empleada en ultracentrifugación en gradiente de densidad para separar ADN y virus |
| Hidróxido de cesio | CsOH | La base inorgánica más fuerte que se conoce, capaz de atacar y disolver el vidrio de laboratorio con gran rapidez |
| Yoduro de cesio | CsI | Cristal centelleador en detectores de radiación gamma, espectrometría infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y física médica |
Representación de la distribución electrónica por niveles
Ver en el constructor de átomosIsótopos
El cesio natural es exclusivamente monoisotópico, constituido al 100 % por el isótopo estable cesio-133 (¹³³Cs, con 78 neutrones). Entre sus cerca de cuarenta radioisótopos artificiales, el cesio-137 (¹³⁷Cs, semivida de 30,17 años) es uno de los productos de fisión nuclear más notorios: emite radiación beta y gamma penetrante, siendo un contaminante ambiental persistente en accidentes nucleares y una fuente potente de braquiterapia y radioterapia industrial.
Presencia y obtención
Es un elemento escaso en la corteza terrestre (unas 3 ppm). El mineral principal del que se explota es la polucita (un aluminosilicato de cesio hidratado, Cs(Si₂Al)O₆·nH₂O), cuyos mayores yacimientos mundiales se encuentran en el lago Bernic en Manitoba (Canadá), Zimbabue y China. Se obtiene mediante digestión ácida de la polucita con ácido clorhídrico o sulfúrico, seguida de precipitación como alumbre de cesio y reducción térmica al vacío del cloruro de cesio fundido con calcio metálico a 750 °C.
Historia y origen del nombre
Fue descubierto en 1860 por los químicos alemanes Robert Bunsen y Gustav Kirchhoff en agua mineral de Bad Dürkheim mediante el espectroscopio de llama recién inventado por ellos, constituyendo el primer elemento químico descubierto por espectroscopía. En el espectro óptico observaron dos líneas azules celestes extraordinariamente brillantes y definidas. Lo llamaron «caesium» a partir del adjetivo latino «caesius», término que usaban los romanos para describir el color azul claro del cielo o de los ojos azules.
Aplicaciones y relevancia del cesio
Usos del elemento
El cesio es el elemento base del Sistema Internacional de Unidades (SI): desde 1967, la definición oficial del segundo físico equivale a exactamente 9.192.631.770 periodos de la radiación asociada a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio-133 en reposo. Los relojes atómicos de haz de cesio sincronizan satélites GPS, telecomunicaciones globales y servidores de internet. También se utiliza en propulsores iónicos espaciales y células fotoeléctricas.
Usos de sus compuestos
El formiato de cesio es un fluido de alta densidad indispensable en pozos de perforación de gas a alta presión en el mar del Norte. El cloruro de cesio es la sal estándar en ultracentrifugación molecular de ADN; y el yoduro de cesio dopado con talio es el cristal detector en tomógrafos y experimentos de física de partículas.
Salud, seguridad y medio ambiente
Papel biológico
El cesio natural no cumple ninguna función fisiológica conocida. Al compartir propiedades químicas con el potasio, el ion Cs⁺ se absorbe con facilidad por el tracto gastrointestinal y se distribuye por el tejido muscular animal, siendo eliminado lentamente por vía renal sin toxicidad aguda en dosis naturales traza.
Seguridad
El cesio metálico es extremadamente pirofórico y peligroso: se inflama espontáneamente al aire y reacciona de forma explosiva instantánea con cualquier rastro de agua o humedad. Debe manipularse en ampollas de borosilicato selladas al vacío bajo gas argón ultrapuro. Sus quemaduras térmicas y químicas son fulminantes.
Medio ambiente
El radioisótopo cesio-137 liberado en Chernóbil o Fukushima se fija con tenacidad en los minerales arcillosos del suelo y es absorbido por setas, bayas y animales silvestres como jabalíes, persistiendo en cadenas tróficas forestales durante décadas.
Preguntas frecuentes sobre el Cesio
¿Cómo define el cesio la duración exacta de un segundo?
Hasta mediados del siglo XX el segundo se medía con la rotación de la Tierra, que no es del todo constante. Desde 1967, el segundo oficial se define midiendo la vibración interna del átomo de cesio-133. Cuando este átomo recibe microondas específicas, sus electrones saltan entre dos niveles de energía exactamente 9.192.631.770 veces en cada segundo, sirviendo de patrón maestro para la hora de todo el planeta.
¿Cómo se utiliza el cloruro de cesio para separar moléculas de ADN?
En algunos métodos de laboratorio, una disolución concentrada de cloruro de cesio se somete a centrifugación a gran velocidad. Esto crea un gradiente de densidad en el que las moléculas de ADN se desplazan hasta una zona donde su densidad coincide con la del líquido. La técnica permite separar ciertos tipos de ADN y fue importante en biología molecular, aunque hoy existen también métodos más rápidos y sencillos.
¿Por qué fue peligroso el accidente de cesio-137 de Goiânia?
En 1987, en Goiânia (Brasil), una fuente médica abandonada que contenía cesio-137 fue abierta y el material radiactivo se dispersó. Varias personas estuvieron expuestas y algunas sufrieron efectos graves. El accidente mostró el peligro de manipular fuentes radiactivas sin conocer su origen y la importancia de controlar los equipos médicos fuera de uso. El cesio-137 emite radiación ionizante y requiere almacenamiento, transporte y eliminación regulados.
¿Cómo se utiliza el vapor de cesio en la propulsión iónica de sondas de exploración espacial?
El cesio fue el propelente pionero de los motores iónicos espaciales debido a que posee la energía de ionización más baja de los elementos estables (3,89 electronvoltios) y una masa atómica considerable. Al poner en contacto vapor de cesio con una rejilla caliente de wolframio poroso, los átomos de cesio ceden espontáneamente su electrón al metal y se transforman en iones positivos. Campos electrostáticos aceleran estos iones a velocidades descomunales hacia el espacio exterior, generando un empuje continuo hipereficiente.
¿Por qué el cesio se derrite con el calor de la mano?
El cesio tiene un punto de fusión excepcionalmente bajo, de solo 28,4 °C. Esto significa que en un día caluroso de verano o sosteniendo una ampolla de cristal cerrada en la palma de la mano, el calor corporal derrite el metal en pocos minutos. Además, es uno de los poquísimos metales con un hermoso brillo dorado pálido, aunque nunca debe tocarse directamente por su extrema reactividad.
¿Por qué las salmueras de formiato de cesio son tan cotizadas en la perforación marina de petróleo?
El formiato de cesio es una sal orgánica monovalente con una solubilidad colosal en agua, generando salmueras transparentes con densidades de hasta 2,3 gramos por centímetro cúbico sin necesidad de partículas sólidas en suspensión. En pozos de petróleo y gas marino sometidos a presiones y temperaturas extremas (HPHT), este fluido lubrica la broca, equilibra la presión colosal del yacimiento para evitar reventones y no daña las paredes porosas de la roca productora de hidrocarburos.
¿Por qué el hidróxido de cesio es catalogado como la base más corrosiva que existe?
El hidróxido de cesio (CsOH) combina el catión metálico más voluminoso y electropositivo de la tabla periódica con el anión hidróxido. El enlace Cs-O es casi puramente iónico, de modo que en agua se disocia al 100 % liberando iones hidróxido sin ninguna restricción electrostática. Esta desmesurada basicidad le permite atacar vidrios de borosilicato, corroer cerámicas refractarias y disolver tejidos biológicos con una agresividad térmica y química muy superior a la de la sosa o potasa cáustica.
Principales fuentes consultadas: PubChem, Royal Society of Chemistry, NIST, IUPAC. Última revisión: noviembre de 2026.