Хлорид цезия

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}} Хлори́д це́зия (хло́ристый це́зий, химическая формула — CsCl) — неорганическая бинарная цезиевая соль хлороводородной кислоты.

В кристаллическом состоянии — бесцветное вещество с ионной структурой; нелетучее, термически устойчивое. Хлорид цезия хорошо растворим в воде и концентрированной соляной кислоте.

Нахождение в природе

Встречается в природе в виде примеси к минералу карналлиту (до 0,002 %), сильвину и каиниту^{:[стр. 210—211]}. Также содержится в небольших количествах в минеральных водах. Например, в Дюркхеймском минеральном источнике (Германия), где и был впервые обнаружен цезий, содержание CsCl достигает 0,17 мг/л^{:[стр. 206]}.

Молекулярная и кристаллическая структура

Хлорид цезия — типичный ионный кристалл, в котором каждый ион цезия Cs⁺ окружён восемью ионами хлора Cl⁻. Дипольный момент молекулы составляет 10,42 Д^{:[стр. 377]}. Энергия атомизации (E_св) равна 443 кДж/моль, длина связи (межъядерное расстояние между атомами) — 291 пм^{:[стр. 380]}. Энергия сродства к электрону 0,445 эВ^{:[стр. 10-150]}. Вторичная электронная эмиссия, δ_макс = 6,5^{:[стр. 12-125]}. Элементный состав соединения: Cs 78,94 %, Cl 21,06 %. Хлорид цезия в газообразном состоянии содержит молекулы димера Cs₂Cl₂ плоской ромбической формы .

Структура решётки CsCl

Кристаллическая решётка соединения примитивная кубическая (α-CsCl), кристаллографическая группа P m3m (O_h¹), параметры ячейки a = 0,410 нм, Z = 1 . При нагревании выше 454 °С α-CsCl переходит в гранецентрированную модификацию β-CsCl пространственная группа F 3m3, параметры ячейки a = 0,694 нм, Z = 4 . Постоянная Маделунга для CsCl равна 1,763.

Показатель преломления у кристаллического CsCl при различной длине волны^{:[стр. 10-227]}:

Длина волны, нм	300	589	750	1000	2000	5000	10000	20000
Показатель преломления	1,712	1,640	1,631	1,626	1,620	1,616	1,606	1,563

Числа Аббе для хлорида цезия: V_d = 43,92; V_e = 43,58.

Энергия кристаллической структуры (U) составляет 650,7 кДж/моль.

Кристаллическая структура CsCl выбрана в качестве типовой примитивной кристаллической решётки для соединений вида AX (тип CsCl), где центральный атом A (Cs) окружён восемью атомами (группами атомов) X (Cl).

Физические свойства

Хлорид цезия при нормальных условиях представляет собой бесцветное (в крупно-кристаллическом виде) или белое (в виде порошка) соединение, хорошо растворимое в воде (186,5 грамм CsCl в 100 г H₂O при 20 °С, 250 г при 80 °С, 270,5 г при 100 °С)^{:[стр. 620]}. Гигроскопичен, на воздухе расплывается; более летуч, чем хлорид калия. Не образует кристаллогидратов.

Зависимость растворимости хлорида цезия (в массовых процентах) в воде от температуры^{:[стр. 8-112]}:

Температура	0 °С	10 °С	20 °С	25 °С	30 °С	40 °С	50 °С	60 °С	70 °С	80 °С	90 °С	100 °С
Растворимость, %	61,83	63,48	64,96	65,64	66,29	67,50	68,60	69,61	70,54	71,40	72,21	72,96

Растворимость в некоторых неводных неорганических средах:

• в диоксиде серы при 25 °С: 0,295 грамм/100 г растворителя;
• в аммиаке при 0 °С: 0,38 грамм/100 г растворителя.

Растворим в метаноле, малорастворим в этаноле (3,17 и 0,76 грамм CsCl в 100 г растворителя соответственно при 25 °С); хорошо растворим в муравьиной кислоте (107,7 грамм CsCl в 100 г растворителя при 18 °С) и гидразине^{:[стр. 97]}.

Зависимость растворимости хлорида цезия (в граммах на 100 г растворителя) в метаноле и этаноле от температуры:

Температура	0 °С	15 °С	25 °С	40 °С	50 °С	60 °С
метанол	2,37	2,93	3,16	3,45	3,53	н/д
этанол	0,483	0,626	0,757	0,840	0,968	0,919

Плохо растворим в ацетоне (0,004 % при 18 °С) и ацетонитриле (0,0083 грамм в 100 г растворителя при 18 °С). Практически не растворим в этилацетате и других сложных эфирах, метилэтилкетоне, ацетофеноне, пиридине, хлорбензоле.

В отличие от NaCl и KCl хорошо растворяется в концентрированной соляной кислоте. Ниже представлен график зависимости растворимости хлорида цезия от температуры и концентрации HCl.

Плотность водного раствора CsCl при 20 °C^{:[стр. 645]}:

	1 %	2 %	4 %	6 %	8 %	10 %	12 %	14 %	16 %
Плотность, г/л	1005,9	1013,7	1029,6	1046,1	1062,9	1080,4	1098,3	1116,8	1135,8
	18 %	20 %	22 %	24 %	30 %	35 %	40 %	50 %	60 %
	1155,5	1175,8	1196,8	1218,5	1288,2	1352,2	1422,5	1585,8	1788,6

Коэффициенты активности для водных растворов CsCl различной концентрации при 25 °С^{:[стр. 5-95]}:

Моляльность, моль/кг	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Коэффициент активности	0,756	0,694	0,656	0,628	0,606	0,589	0,575	0,563	0,553	0,544

Некоторые физические параметры водных растворов CsCl при 20 °C^{:[стр. 8-61,62]}:

Физические параметры водных растворов CsCl при 20 °C
Массовая концентрация, %	Моляльность, моль/кг	Молярность, моль/л	Показатель преломления	Понижение температуры замерзания, °С	Динамическая вязкость, 10−3 Па·с
0,5	0,030	0,030	1,3334	0,10	1,000
1,0	0,060	0,060	1,3337	0,20	0,997
2,0	0,121	0,120	1,3345	0,40	0,992
3,0	0,184	0,182	1,3353	0,61	0,988
4,0	0,247	0,245	1,3361	0,81	0,984
5,0	0,313	0,308	1,3369	1,02	0,980
6,0	0,379	0,373	1,3377	1,22	0,977
7,0	0,447	0,438	1,3386	1,43	0,974
8,0	0,516	0,505	1,3394	1,64	0,971
9,0	0,587	0,573	1,3403	1,85	0,969
10,0	0,660	0,641	1,3412	2,06	0,966
12,0	0,810	0,782	1,3430	2,51	0,961
14,0	0,967	0,928	1,3448	2,97	0,955
16,0	1,131	1,079	1,3468	3,46	0,950
18,0	1,304	1,235	1,3487	3,96	0,945
20,0	1,485	1,397	1,3507	4,49	0,939
22,0	1,675	1,564	1,3528	н/д	0,934
24,0	1,876	1,737	1,3550	н/д	0,930
26,0	2,087	1,917	1,3572	н/д	0,926
28,0	2,310	2,103	1,3594	н/д	0,924
30,0	2,546	2,296	1,3617	н/д	0,922
32,0	2,795	2,497	1,3641	н/д	0,922
34,0	3,060	2,705	1,3666	н/д	0,924
36,0	3,341	2,921	1,3691	н/д	0,926
38,0	3,640	3,146	1,3717	н/д	0,930
40,0	3,960	3,380	1,3744	н/д	0,934
42,0	4,301	3,624	1,3771	н/д	0,940
44,0	4,667	3,877	1,3800	н/д	0,947
46,0	5,060	4,142	1,3829	н/д	0,956
48,0	5,483	4,418	1,3860	н/д	0,967
50,0	5,940	4,706	1,3892	н/д	0,981
60,0	8,910	6,368	1,4076	н/д	1,120
64,0	10,560	7,163	1,4167	н/д	1,238

Эмпирическая зависимость растворимости хлорида цезия (m, моль/кг) в воде от давления (P, МПа; в диапазоне от 0,10 до 400 МПа) и температуры (T, K; в диапазоне 273—313 K) выражается следующим уравнением (среднеквадратическое отклонение: 0,022 моль/кг):

$m=11,000-8,80\cdot 10^{-3}P+3,3\cdot 10^{-6}{P}^2+(0,0675-4,167\cdot 10^{-5}P)\cdot (T-293,15)-0,81\cdot 10^{-4}\cdot (T-293,15{)}^2$

Основные термодинамические характеристики:[стр. 462, 532]: в газообразном состоянии: стандартная энтальпия образования, ΔHo298 = −245 кДж/моль; стандартная энтропия, So298 = 256 Дж/(моль·K); стандартная энергия Гиббса образования, ΔGo298 = −263 кДж/моль. в кристаллическом состоянии (α): стандартная энтальпия образования, ΔHo298 = −443 кДж/моль; стандартная энтропия, So298 = 101 Дж/(моль·K); стандартная энергия Гиббса образования, ΔGo298 = −415 кДж/моль. характеристики фазовых переходов: температура перехода α-CsCl → β-CsCl = 742,5 K; температура перехода β-CsCl → CsCl(жидкий) = 918 K; температура перехода CsCl(жидкий) → CsCl(газ) = 1575 K; энтальпия перехода α-CsCl → β-CsCl, ΔHo = 2,43 кДж/моль; энтальпия перехода β-CsCl → CsCl(жидкий), ΔHo = 20,75 кДж/моль; энтальпия перехода CsCl(жидкий) → CsCl(газ), ΔHo = 149,33 кДж/моль; энтропия перехода α-CsCl → β-CsCl, ΔSo = 3,31 кДж/(моль·K); энтропия перехода β-CsCl → CsCl(жидкий), ΔSo = 22,59 кДж/(моль·K). Давление насыщенных паров хлорида цезия описывается следующими уравнениями: $\lg p=9,446-\frac{9620}{T};$  $T:327-577{}^{o}C$ $\lg p=9,942-\frac{9970}{T};$  $T:507-635{}^{o}C$ $\lg p=8,340-\frac{8524}{T};$  $T:986-1295{}^{o}C$ где p — давление, мм рт. ст.; T — температура, K.

Некоторые физические константы хлорида цезия: плотность, ρ = 3,988 г/см³:[стр. 4-51]; плотность при температуре плавления, ρпл = 2,79 г/см³:[стр. 4-126]; энтальпия растворения в воде, Δр-рHo298 = 17,78 кДж/моль:[стр. 5-103]; средняя изобарная теплоёмкость, Cop, 298 K = 52,63 Дж/(моль·K):[стр. 76], Cp, 298—500 K = 53,6 Дж/(моль·K):[стр. 58]; относительная диэлектрическая проницаемость, ε = 7,2; удельная электрическая проводимость, G = 114 См/м (при 660 °С), 126 См/м (при 711 °С), 139 См/м (при 775 °С), 148 См/м (при 831 °С); молярная магнитная восприимчивость, χm = −56,7×106 см³/моль:[стр. 4-144]; Уравнение зависимости теплоёмкости от температуры (T) в диапазоне 298—918 K:[стр. 76]: $C_p=49,79+0,00954\cdot T$ Эмпирическая зависимость для коэффициента самодиффузии от температуры (T) выражается следующим уравнением: $D=D_o\cdot e^{(-E_a/RT)},$ где Do — фактор диффузии, см2/с; Ea — энергия активации, кДж/моль; R — универсальная газовая постоянная. Значения Do и Ea для иона Cs+ в кристалле CsCl: T: 630—730 K; Do=1,1; Ea=130; T: 760—880 K; Do=0,1; Ea=134. Значения Do и Ea для иона Cl− в кристалле CsCl: T: 550—730 K; Do=1,51; Ea=122; T: 760—880 K; Do=0,7; Ea=152. Значения Do и Ea для диффузии инертного газа (Xe) в кристалле CsCl: T: 620—740 K; Do=0,1; Ea=86,6; T: 740—920 K; Do=0,1; Ea=83,5.

Химические свойства

Впервые, в 1905 году французский химик Акспиль (Шаблон:Lang-fr) выделил металлический цезий восстановлением хлорида цезия кальцием в вакууме. Этот метод до сих пор остаётся наиболее распространённым способом промышленного получения цезия.

$\mathrm{𝟤}𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}𝖢𝖺\underset{P}{\overset{700-800{}^{o}C}{\to }}𝖢𝖺𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢𝗌$

Хлорид цезия при растворении в воде практически полностью диссоциирует на ионы, при этом в разбавленном растворе катионы цезия сольватированы:

$𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{=}\mathsf{[}𝖢𝗌\mathsf{(}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟨}}{\mathsf{]}}^{\mathsf{+}}\mathsf{+}𝖢{𝗅}^{\mathsf{-}}$

В водных растворах вступает в типичные реакции обмена с некоторыми соединениями:

$𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}𝖠𝗀𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{=}𝖢𝗌𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖠𝗀𝖢𝗅\mathsf{\downarrow }$

$𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}𝖭𝖺𝖢𝗅{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{=}𝖭𝖺𝖢𝗅\mathsf{+}𝖢𝗌𝖢𝗅{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\downarrow }$

$\mathrm{𝟤}𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{[}𝖯𝗍𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟨}}\mathsf{]}\mathsf{=}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅\mathsf{+}𝖢{𝗌}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{[}𝖯𝗍𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟨}}\mathsf{]}\mathsf{\downarrow }$

$\mathrm{𝟤}𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{[}𝖢𝖾𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟨}}\mathsf{]}\mathsf{=}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅\mathsf{+}𝖢{𝗌}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{[}𝖢𝖾𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟨}}\mathsf{]}\mathsf{\downarrow }$

Твёрдый CsCl при нагревании с концентрированной серной кислотой (кипячение) или гидросульфатом цезия (550—700 °С) образует сульфат:

$\mathrm{𝟤}𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{=}𝖢{𝗌}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\uparrow }$

$𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}𝖢𝗌𝖧𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{=}𝖢{𝗌}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\uparrow }$

Очень слабый восстановитель, окисляется до хлора только с помощью сильных окислителей в жёстких условиях:

$\mathrm{𝟣}\mathrm{𝟢}𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}\mathrm{𝟪}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖪𝖬𝗇{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{=}\mathrm{𝟧}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖬𝗇𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟧}𝖢{𝗌}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟪}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

С некоторыми хлоридами образует смешанные соли: 2CsCl • BaCl₂, 2CsCl • CuCl₂, CsCl • 2CuCl, CsCl • LiCl и ряд других.

Вступает в реакцию с межгалогенными соединениями, образуя полигалогениды:

$𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}𝖨𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{=}𝖢𝗌\mathsf{[}𝖨𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{]}$

Получение

В лабораторных условиях хлорид цезия получают взаимодействием гидроксида, карбоната, гидрокарбоната или сульфида цезия с соляной кислотой:

$𝖢𝗌𝖮𝖧\mathsf{+}𝖧𝖢𝗅\mathsf{=}𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$𝖢{𝗌}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅\mathsf{=}\mathrm{𝟤}𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$𝖢𝗌𝖧𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖧𝖢𝗅\mathsf{=}𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$𝖢{𝗌}_{\mathrm{𝟤}}𝖲\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅\mathsf{=}\mathrm{𝟤}𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲\mathsf{\uparrow }$

Поллуцит — сырьё для производства CsCl.

В промышленности хлорид цезия получают переработкой рудного сырья, как правило, поллуцита — основного промышленного минерала цезия. Основной способ вскрытия измельчённого поллуцитового концентрата — обработка его соляной кислотой при повышенной температуре:

$𝖢{𝗌}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\cdot 𝖠{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\cdot \mathrm{𝟦}𝖲𝗂{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟪}𝖧𝖢𝗅\mathsf{=}\mathrm{𝟤}𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖠𝗅𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖲𝗂{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Выделение хлорида цезия из раствора осуществляют с помощью его осаждения в виде нерастворимых двойных солей, используя хлорид сурьмы(III), монохлорид иода или хлорид церия(IV):

$\mathrm{𝟦}𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}𝖲𝖻𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{=}\mathrm{𝟦}𝖢𝗌𝖢𝗅\cdot 𝖲𝖻𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\downarrow }$

$𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}𝖨𝖢𝗅\mathsf{=}𝖢𝗌\mathsf{[}𝖨\mathsf{(}𝖢𝗅{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{]}\mathsf{\downarrow }$

$\mathrm{𝟤}𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}𝖢𝖾𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{=}𝖢{𝗌}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{[}𝖢𝖾𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟨}}\mathsf{]}\mathsf{\downarrow }$

После отделения и очистки осадка хлорид цезия отделяют от побочного продукта с помощью термического гидролиза или осаждением с помощью сероводорода — в обеих случаях CsCl остаётся в растворе:

$\mathrm{𝟦}𝖢𝗌𝖢𝗅\cdot 𝖲𝖻𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{=}\mathrm{𝟦}𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}𝖲𝖻𝖮𝖢𝗅\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅$

Для получения особо чистого хлорида цезия используют его осаждение в виде Cs[I(Cl)₂] или Cs[I(Cl)₄] с последующей перекристаллизацией из солянокислого раствора. Собственно CsCl получают из комплексной соли термически^{:[стр. 357—358]}:

$𝖢𝗌\mathsf{[}𝖨\mathsf{(}𝖢𝗅{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{]}\mathsf{\to }𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}𝖨𝖢𝗅\mathsf{\uparrow }$

Также сырьём для получения хлорида цезия являются отходы переработки карналлита^{:[стр. 307—314]}. В России промышленное производство соединения осуществляется на единственном предприятии — ЗАО «Завод редких металлов» (г. Новосибирск).

Несмотря на достаточно большой спектр направлений использования соединения (см. раздел Применение), ежегодный мировой объём производства товарного хлорида цезия очень небольшой. По данным на 2010 год, он составляет менее 20 тонн.

Применение

Хлорид цезия образуется как полупродукт при извлечении цезия из минерального сырья, а также как сырьё для металлотермического получения самого металла:

$\mathrm{𝟤}𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}𝖬𝗀\underset{P}{\overset{700-800{}^{o}C}{\to }}𝖬𝗀𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢𝗌$

Соединение используют для получения гидроксида цезия — электролизом водного раствора соли^{:[стр. 90]}:

$\mathrm{𝟤}𝖢𝗌𝖢𝗅\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{=}\mathrm{𝟤}𝖢𝗌𝖮𝖧\mathsf{+}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

Соединение было использовано для изучения ионов менделевия Md⁺.

В радиоэлектронной промышленности хлорид цезия используется в вакуумных трубках для радио- и телеаппаратуры, производства рентгенофлуоресцентных экранов; в радиографии в качестве контрастного вещества.

Важным направлением использования CsCl является его применение в качестве рабочего раствора для ультрацентрифугирования белковых частиц в градиенте плотности. В методе равновесного (изопикнического) центрифугирования требуется создание относительно высокой плотности раствора при одновременном сохранении вязкости среды. Хлорид цезия отвечает предъявляемым требованиям для высокоскоростного фракционирования ДНК, РНК, некоторых белков и нуклеотидов.

Прочие направления использования хлорида цезия включают:

• активация электродов при сварке молибдена;
• производство электропроводящего стекла;
• производство диоксида титана;
• производство буровых растворов;
• пивоварение и производство минеральной воды;
• реагент при определении жесткости воды методом измерения концентраций ионов кальция и магния пламенной атомно-абсорбционной спектрометрией;
• альтернативный нетоксичный галогеноноситель для электроразрядных эксиплексных источников УФ-излучения и эксимерных лазеров;
• экспериментальный компонент флюсов для высокотемпературной пайки;
• экспериментальное средство для борьбы с насекомыми-вредителями некоторых сельскохозяйственных культур.

Применение в органической химии

Хлорид цезия относительно редко используется в органическом синтезе, однако описан ряд химических реакций, в которых применяется это соединение в качестве межфазного катализатора или нуклеофильного реагента:

• синтез производных глутаминовой кислоты:

$𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{=}𝖢𝖧𝖢𝖮𝖮𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖠𝗋𝖢𝖧\mathsf{=}𝖭\mathsf{-}𝖢𝖧\mathsf{(}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{)}\mathsf{-}𝖢𝖮𝖮𝖢\mathsf{(}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\underset{CPME,0^{o}C}{\overset{TBAB,CsCl,K_{2}C{O}_3}{\to }}𝖠𝗋𝖢𝖧\mathsf{=}𝖭\mathsf{-}𝖢\mathsf{(}{𝖢}_{\mathrm{𝟤}}{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖢𝖮𝖮𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{)}\mathsf{(}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{)}\mathsf{-}𝖢𝖮𝖮𝖢\mathsf{(}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}$

• реакция замещения в тетранитрометане:

$𝖢\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖢𝗌𝖢𝗅\underset{}{\overset{DMF}{\to }}𝖢\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}𝖢𝗅\mathsf{+}𝖢𝗌𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

Применение в аналитической химии

Хлорид цезия находит широкое применение как аналитический реагент для проведения качественных реакций микрохимического обнаружения неорганических веществ по образованию характерных кристаллических осадков (микрокристаллоскопия). Примеры частных микрокристаллоскопических реакций с использованием CsCl приведены в таблице:

Обнаруживаемый ион	Сопутствующие реагенты	Состав осадка	Характеристика осадка	Предел обнаружения, мкг
AsO33−	KI	Cs2[AsI5] или Cs3[AsI6]	красные шестиугольники	0,01
Au3+	AgCl, HCl	Cs2Ag[AuCl6]	почти черные крестики, четырех- и шестилучевые звезды	0,01
Au3+	NH4SCN	Cs[Au(SCN)4]	оранжево-жёлтые иглы	0,4
Bi3+	KI, HCl	Cs2[BiI5] • 2,5H2O	красные шестиугольники	0,13
Cu2+	(CH3COO)2Pb, CH3COOH, KNO2	Cs2Pb[Cu(NO2)6]	черные мелкие кубы	0,01
In3+	—	Cs3[InCl6]	мелкие октаэдры	0,02
[IrCl6]3−	—	Cs2[IrCl6]	тёмно-красные мелкие октаэдры	н/д
Mg2+	Na2HPO4	CsMgPO4 • 6H2O	мелкие тетраэдры	н/д
Pb2+	KI	Cs[PbI3]	жёлто-зеленые иглы, розетки	0,01
Pd2+	NaBr	Cs2[PdBr4]	буро-красные иглы и призмы	н/д
[ReCl4]−	—	Cs[ReCl4]	тёмно-красные ромбы, бипирамиды	0,2
[ReCl6]2−	—	Cs2[ReCl6]	зелено-жёлтые мелкие октаэдры	0,5
ReO4−	—	CsReO4	тетрагональные бипирамиды	0,13
Rh3+	KNO2	Cs3[Rh(NO2)6]	жёлтые кубы	0,1
Ru3+	—	Cs3[RuCl6]	розово-красные иглы, палочки	н/д
[RuCl6]2−	—	Cs2[RuCl6]	красно-бурые мелкие кристаллы	0,8
Sb3+	—	Cs2[SbCl5] • nH2O	шестиугольники	0,16
Sb3+	NaI	Cs[SbI4] или Cs2[SbI5]	красные шестиугольники	0,1
Sn4+	—	Cs2[SnCl6]	очень мелкие октаэдры	0,2
TeO33−	HCl	Cs2[TeCl6]	светло-жёлтые октаэдры	0,3
Tl3+	NaI	Cs[TlI4]	оранжево-красные шестиугольники, прямоугольники, кубы	0,06

Используется хлорид цезия для следующих качественных аналитических реакций:

Обнаруживаемый ион	Сопутствующие реагенты	Аналитическое определение	Предел обнаружения, мг/мл
Al3+	K2SO4	в нейтральной среде после высушивания без нагревания — бесцветные кристаллы	0,01
Ga3+	KHSO4	при небольшом нагревании выпадают бесцветные кристаллы	0,5
Cr3+	KHSO4	в слабокислой среде при упаривании выпадают бледно-фиолетовые кристаллы	0,06

Калориметрия

Хлорид цезия используется как химический стандарт для калибровки калориметров по температуре и теплоемкостиШаблон:Нет АИ.

Применение в медицине

Терапевтические свойства хлорида цезия были обнаружены ещё в 1888 году в лаборатории И. П. Павлова С. С. Боткиным. Соединение обладало выраженным гипертензивным и сосудосуживающим действием и было использовано для лечения нарушений сердечно-сосудистой системы.

Несколько клинических испытаний показали, что хлорид цезия может быть использован при комплексной терапии некоторых форм рака. Однако использование этого препарата было связано со смертью 50 пациентов, когда он был использован как часть научно непроверенного лечения рака. По мнению Шаблон:Не переведено 3, существующие научные данные не дают оснований полагать, что нерадиоактивные добавки хлорида цезия оказывают эффект на опухоли.

Также в США был выдан патент на использование соединения в качестве стимулятора нервной системы. Отмечается, что CsCl очень эффективен для регулирования сердечной аритмии. В районах мира с повышенным содержанием солей цезия в рационе питания было отмечено увеличение продолжительности жизни. По предварительным экспериментальным данным хлорид цезия и другие его соли могут быть полезны для лечении маниакально-депрессивных расстройств. Терапевтическое действие соединения при лечении нейродегенеративных заболеваний связана с тем, что CsCl защищает нейроны от апоптоза и активации каспазы-3, вызываемых низким содержанием ионов калия.

Помимо обычного хлорида цезия, отдельное применение в лучевой диагностике и радиотерапии находит ¹³⁷CsCl — хлорид металла, в котором используется радиоактивный изотоп цезия ¹³⁷Cs. Другой радиоизотоп цезия ¹³¹Cs в виде хлорида также применяется как лечебно-диагностическое средство в брахитерапии и, в частности, прямой диагностики инфаркта миокарда.

По состоянию на 22 июля 2013 года хлорид цезия не входит в Перечень лекарственных средств, зарегистрированных, внесенных в государственный реестр лекарственных средств и разрешенных к медицинскому применению в Российской Федерации.

Физиологическое действие и токсичность

Хлорид цезия является низко токсичным соединением, имеющим низкую степень опасности для человека. Показатели токсичности:

• Крысы, внутрибрюшинно: ЛД₅₀ 1500 мг/кг;
• Крысы, перорально: ЛД₅₀ 2600 мг/кг;
• Мыши, перорально: ЛД₅₀ 2306 мг/кг;
• Мыши, внутривенно: ЛД₅₀ 910 мг/кг.

Токсические свойства хлорида цезия в больших концентрациях связаны со способностью этого соединения снижать содержание калия в организме и частично замещать его в биохимических процессах. Пыль соединения может вызвать раздражение верхних дыхательных путей, респираторные расстройства, астму.

Литература

1. Шаблон:Книга
2. Шаблон:Книга
3. Шаблон:Книга
4. Шаблон:Книга

Ссылки

• Шаблон:Cite web
• Шаблон:Cite web
• Шаблон:Cite web