Le césium est le métal le plus actif au monde.

Les métaux les plus réactifs sont ceux des groupes I et II, situés à gauche du tableau périodique. Un métal est dit réactif lorsqu'il réagit fortement et rapidement avec d'autres éléments. La réactivité d'un métal augmente lorsqu'on se déplace du haut vers le bas du tableau périodique.

L'hydrogène fait exception : il n'est pas considéré comme un métal et se situe dans le coin supérieur gauche du tableau périodique des éléments chimiques de Mendeleïev.

Les métaux les plus actifs au monde

Selon leur réactivité, les éléments métalliques répertoriés dans le tableau périodique des éléments chimiques sont divisés en trois groupes :

1. Métaux actifs.
2. Métaux à activité moyenne.
3. Métaux à faible activité.

Les métaux les plus actifs sur Terre sont le lithium, le césium et le francium.

Le césium est l'élément non radioactif le plus réactif. C'est un métal rare, d'un jaune argenté et brillant, dont le numéro atomique (le nombre de protons dans le noyau) est de 55. C'est un élément très mou qui fond au contact de la main, s'il n'explose pas avant, car il réagit fortement à l'humidité.

Il existe aussi un élément hautement radioactif, le francium, qui pourrait être plus réactif que le césium. On ne le saura probablement jamais, car le francium est non seulement extrêmement radioactif, mais aussi un métal extrêmement rare.

Le lithium, le dernier des trois métaux les plus réactifs, possède une propriété intéressante : il donne une couleur pourpre aux flammes.

Voici une démonstration vidéo de l'activité du lithium, du sodium, du potassium, du rubidium et du césium.

Qu'est-ce que le césium ?

Le césium est un métal alcalin. Il est très réactif et n'existe pas à l'état naturel. Ces métaux sont également très ductiles et de bons conducteurs thermiques et électriques.

Le césium fut le premier élément détectable au spectroscope. Il fut découvert en 1860 par les chimistes allemands Robert Bunsen et Gustav Kirchhoff lors de l'analyse du spectre de l'eau minérale de la source de Bad Dürkheim.

Le césium est présent naturellement dans la pollucite et la lépidolite. On le trouve également dans de nombreux aluminosilicates, comme le béryl, la pétalite et la carnallite. Le plus important gisement de césium connu se situe au Canada, sur les rives du lac Bernic. Il contient environ 701 téraoctets (TP3T) des réserves terrestres. Fait intéressant, ce lac accueille chaque année, le 24 février, un festival dédié au césium : des tonnes de cette substance sont brûlées dans la neige, et d’autres festivités liées à ce métal précieux se déroulent.

Le césium est également un sous-produit de la fission nucléaire dans les réacteurs.

Propriétés du césium

Bien que le césium ne soit pas le métal le plus lourd au monde, c'est le plus actif et il possède un certain nombre de propriétés uniques :

• Il brûle spontanément dans l'air et explose instantanément au contact de l'eau ou de l'humidité sous quelque forme que ce soit, même de la glace jusqu'à -116 °C.
• Elle brûle d'une flamme d'un bleu éclatant. Pour le profane, la flamme paraît violette plutôt que bleue, mais à force de méditation, d'étude de la chimie et de longues heures passées à contempler avec émerveillement la combustion du césium, la véritable nature bleue de sa flamme se révèle.
• Le nom « césium » provient des deux raies bleues brillantes présentes dans son spectre d'émission. Traduit du latin, « caesius » signifie « bleu ciel ».
• Son hydroxyde (à l'état liquide fondu) peut corroder la chair, le verre et de nombreuses autres substances. Seuls le rhodium métallique et certains de ses alliages peuvent résister à l'hydroxyde de césium fondu.
• L'iodure et le bromure de césium sont des composants essentiels à la fabrication d'optiques de haute précision, notamment pour les lunettes de vision nocturne, les lunettes de protection et les jumelles. Le césium a également été utilisé à titre expérimental dans les systèmes de propulsion ionique des engins spatiaux en raison de son faible potentiel d'ionisation.
• Le césium est utilisé pour fabriquer les horloges atomiques les plus précises. Même les meilleures montres-bracelets au monde peuvent perdre plusieurs secondes, voire une minute. Mais les horloges atomiques au césium ne perdent qu'une seconde tous les cinq milliards d'années.
• Le césium naturel est composé d'un seul isotope stable, le césium-133. On connaît trente autres isotopes radioactifs, allant du césium-114 au césium-145. Le césium-137 (également appelé radiocésium) est l'un des composants les plus dangereux pour la santé des organismes vivants, provenant des déchets radioactifs et des retombées nucléaires. Il s'accumule dans les organismes vivants et même dans les champignons, et les concentrations les plus élevées sont observées chez les rennes et les oiseaux aquatiques d'Amérique du Nord.

Les humains et les animaux sont constamment exposés à des quantités infimes de césium par l'alimentation, la respiration et l'hydratation. Bien qu'il soit peu probable que le césium seul provoque une maladie, une exposition prolongée peut entraîner des effets néfastes sur la santé, notamment des nausées, des vomissements, des saignements et des lésions cellulaires.

Césium et traitement du cancer

Paracelse affirmait même que tout est poison et remède. Tout est question de dosage. Et concernant le césium, les propos de Paracelse sont parfaitement justes.

L'efficacité du césium dans le traitement de plusieurs formes de cancer, notamment les tumeurs cérébrales, est actuellement à l'étude. Le césium-131, un isotope radioactif du césium, est placé dans une capsule de brachythérapie (« graine ») avec un autre isotope radioactif (l'iode-125).

Selon l'American Society of Brachytherapy, une capsule de brachythérapie est un dispositif radioactif implanté directement dans les tissus cancéreux. Ces grains radioactifs sont efficaces contre plusieurs types de cancer, notamment le cancer de la prostate, du col de l'utérus et de l'endomètre.

Dans une étude, un groupe de 24 patients atteints de tumeurs cérébrales a reçu des implants de curiethérapie au césium-131. Les effets secondaires observés étaient minimes et, globalement, les patients ont bien toléré ce traitement.

L'idée d'utiliser des grains de césium-131 en curiethérapie pour traiter le cancer a émergé dès les années 1960 et a été décrite dans une étude publiée dans la revue Radiology. Une étude de 2009, parue dans la revue Medical Physics, a examiné l'utilisation de ces grains pour le traitement du cancer de la prostate, avec des résultats positifs.

Des recherches supplémentaires sont nécessaires avant que la thérapie au césium puisse être solidement établie en médecine. Cependant, à ce jour, les recherches montrent que l'utilisation du césium-131 dans le traitement des tumeurs cancéreuses par curiethérapie est prometteuse.

Comparaison du césium et du francium

Tout comme le césium, le francium (Fr) est un métal alcalin (radioactif seulement) et possède une activité chimique extrêmement élevée.

• La densité du francium est de 1,87 gramme par centimètre cube, ce qui est comparable à la densité du césium - 1,879 gramme par centimètre cube.
• Le césium et le francium sont deux des quatre métaux liquides à température ambiante. Le mercure et le gallium présentent également cette propriété.
• Le césium réagit avec l'eau de manière spectaculaire, voire explosive, formant de l'hydroxyde de césium (CsOH) et du dihydrogène (H2). Le francium et l'eau ne font pas non plus bon ménage et, lorsqu'ils réagissent, ils forment l'alcali le plus fort : l'hydroxyde de francium.
• Comme le césium, le francium s'accumule dans les organismes vivants. Par conséquent, ses isotopes sont utilisés en médecine, dans le diagnostic du cancer et dans diverses recherches biologiques.
• En termes d'abondance, le césium surpasse largement le francium. Environ 20 tonnes de minerai de césium enrichi sont extraites chaque année dans le monde. Selon le tableau périodique des éléments, le césium est le 50e élément le plus abondant de la croûte terrestre. Le francium, quant à lui, représente environ 340 grammes de la croûte terrestre.

Autrement dit, en termes de propriétés, les deux métaux les plus actifs de la planète sont très similaires.

Comparaisons du césium et du lithium

Le lithium figure parmi les trois métaux les plus réactifs de la planète. C'est un composant essentiel des batteries qui alimentent les smartphones, les ordinateurs portables et les véhicules électriques. Plus de la moitié de l'approvisionnement mondial en lithium provient du « Triangle du lithium » (Bolivie, Chili et Argentine). La plus grande source de lithium extrait du sel se trouve dans le désert d'Atacama, au Chili.

• Tout comme le césium, le lithium est un métal alcalin. Et, comme le césium, il n'existe à l'état naturel que sous forme de composés. Cependant, on trouve des traces de lithium dans presque toutes les roches ignées et dans de nombreuses sources minérales. Il fait partie des trois éléments créés lors du Big Bang, avec l'hydrogène et l'hélium.
• La croûte terrestre contient peu de lithium et de césium - respectivement 21 g/t et 3,7 g/t.
• Alors que le césium s'enflamme à l'air au contact de l'oxygène, le lithium peut même être stocké à l'extérieur pendant un certain temps. Cette « tolérance » fait du lithium le seul métal alcalin qui ne nécessite pas d'être conservé dans du kérosène. Il peut également s'enflammer au contact de l'oxygène, mais seulement à haute température.
• Le lithium est le métal le moins dense (0,533 g/cm³). Le césium est beaucoup plus dense (1,879 gramme par centimètre cube). La légèreté du lithium lui permet de stocker de l'énergie sans alourdir les appareils.
• Le lithium, en revanche, a un point de fusion plus élevé que le césium. Son point de fusion est de 180,5 degrés Celsius, tandis que celui du césium est de 28,4 degrés Celsius.
• Cependant, le lithium bout rapidement – à 134 degrés –, tandis que porter le césium à ébullition n'est pas chose facile ; une température de 678 degrés est nécessaire.
• Le lithium et le césium se coupent facilement avec un couteau ordinaire.