Cézium-klorid | |
---|---|
Tábornok | |
Szisztematikus név |
Cézium-klorid |
Hagyományos nevek | Cézium-klorid |
Chem. képlet | CsCl |
Patkány. képlet | CsCl |
Fizikai tulajdonságok | |
Állapot | szilárd |
szennyeződéseket | Rb , Ca , Na |
Moláris tömeg | 168,36 g/ mol |
Sűrűség | 3983 [1] |
Termikus tulajdonságok | |
Hőfok | |
• olvadás | 646 [1] |
• forralás | 1295 [1] °C |
Mol. hőkapacitás | 52,63 [2] J/(mol K) |
Entalpia | |
• oktatás | −443 [1] kJ/mol |
Kémiai tulajdonságok | |
Oldhatóság | |
• vízben | 186,5 [1] |
Optikai tulajdonságok | |
Törésmutató | 1,6418 [3] |
Szerkezet | |
Kristályos szerkezet | köbös primitív |
Dipólmomentum | 10.42 D |
Osztályozás | |
Reg. CAS szám | 7647-17-8 |
PubChem | 24293 |
Reg. EINECS szám | 231-600-2 |
MOSOLYOK | [Cl-].[Cs+] |
InChI | InChI=1S/ClH.Cs/h1H;/q;+1/p-1AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M |
RTECS | FK9625000 |
CHEBI | 63039 |
ChemSpider | 22713 |
Biztonság | |
LD 50 | 1500 [4] |
Az adatok standard körülményeken (25 °C, 100 kPa) alapulnak, hacsak nincs másképp jelezve. | |
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon |
A cézium - klorid ( cézium - klorid , kémiai képlete CsCl ) a sósav szervetlen bináris céziumsója .
Kristályos állapotban - ionos szerkezetű színtelen anyag; nem illékony, termikusan stabil. A cézium-klorid jól oldódik vízben és tömény sósavban .
A természetben a karnallit ásvány (legfeljebb 0,002%) [5] , szilvin és káinit [6] adalékaként fordul elő : [p. 210-211] . Kis mennyiségben ásványvizekben is megtalálható . Például a Durkheim ásványforrásban (Németország), ahol először fedezték fel a céziumot, a CsCl-tartalom eléri a 0,17 mg/l-t [6] :[p. 206] .
A cézium-klorid egy tipikus ionos kristály , amelyben minden Cs + céziumiont nyolc Cl − kloridion vesz körül [7] . A molekula dipólusmomentuma 10,42 D [1] :[p. 377] . A porlasztási energia (E st ) 443 kJ/mol, a kötés hossza (az atomok közötti távolság) 291 pm [1] :[p. 380] . Elektronaffinitási energia 0,445 eV [8] :[p. 10-150] . Szekunder elektronemisszió , δ max = 6,5 [8] : [p. 12-125] . A vegyület elemi összetétele: Cs 78,94%, Cl 21,06%. A gáz halmazállapotú cézium-klorid lapos rombusz alakú Cs 2 Cl 2 dimer molekulákat tartalmaz [9] .
A vegyület kristályrácsa primitív köbös (α-CsCl), krisztallográfiai csoport P m3m (O h 1 ), sejtparaméterek a = 0,410 nm, Z = 1 [10] . 454 °C fölé hevítve az α-CsCl a β-CsCl arcközpontú módosulatává alakul , F 3m3 tércsoport , cellaparaméterek a = 0,694 nm, Z = 4 [10] . A CsCl Madelung-állandója 1,763 [11] .
A kristályos CsCl törésmutatója különböző hullámhosszokon [8] : [p. 10-227] :
Hullámhossz, nm | 300 | 589 | 750 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 20000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Törésmutató | 1.712 | 1.640 | 1.631 | 1.626 | 1.620 | 1.616 | 1.606 | 1.563 |
A cézium-klorid Abbe-számai : V d = 43,92; Ve = 43,58 [ 12] .
A kristályszerkezet energiája (U) 650,7 kJ/mol [13] .
A CsCl kristályszerkezetét tipikus primitív kristályrácsnak választották az AX típusú (CsCl típusú) vegyületek esetében, ahol az A (Cs) központi atomot nyolc atom (atomcsoportok) X (Cl) veszi körül.
A cézium-klorid normál körülmények között színtelen (durva kristályos formában) vagy fehér (por alakú) vegyület, vízben jól oldódik (186,5 gramm CsCl 100 g vízben 20 °C-on, 250 g 80 °C-on). , 270,5 g 100 °C-on) [1] : [p. 620] [3] . Higroszkópos , elmosódik a levegőben; illékonyabb , mint a kálium-klorid [14] . Nem képez kristályos hidrátokat [15] .
A cézium-klorid (tömegszázalékban) vízben való oldhatóságának függése a hőmérséklettől [8] : [p. 8-112] :
Hőfok | 0 °С | 10 °С | 20 °C | 25 °С | 30 °С | 40 °С | 50 °C | 60 °С | 70 °С | 80 °С | 90 °С | 100 °С |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Oldhatóság, % | 61,83 | 63.48 | 64,96 | 65.64 | 66.29 | 67,50 | 68,60 | 69.61 | 70,54 | 71.40 | 72.21 | 72,96 |
Oldhatóság bizonyos nem vizes szervetlen közegekben [16] :
Oldódik metanolban , kevéssé oldódik etanolban (3,17 és 0,76 gramm CsCl 100 g oldószerben, 25 °C-on); jól oldódik hangyasavban (107,7 gramm CsCl 100 g oldószerben 18 °C-on) és hidrazinban [6] :[p. 97] [15] [17] .
A cézium-klorid (g/100 g oldószer) metanolban és etanolban való oldhatóságának függése a hőmérséklettől [K 1] [16] :
Hőfok | 0 °С | 15 °С | 25 °С | 40 °С | 50 °C | 60 °С |
---|---|---|---|---|---|---|
metanol | 2.37 | 2.93 | 3.16 | 3.45 | 3.53 | n/a |
etanol | 0,483 | 0,626 | 0,757 | 0,840 | 0,968 | 0,919 |
Acetonban (0,004% 18 °C-on) és acetonitrilben (0,0083 gramm/100 g oldószer 18 °C-on) rosszul oldódik [17] . Gyakorlatilag nem oldódik etil-acetátban és más észterekben , metil-etil-ketonban , acetofenonban , piridinben , klór -benzolban [18] .
A NaCl -tól és a KCl -től eltérően tömény sósavban jól oldódik [9] . Az alábbiakban a cézium-klorid oldhatóságának diagramja látható a hőmérséklet és a HCl-koncentráció függvényében [17] .
CsCl vizes oldatának sűrűsége 20 °C-on [1] : [p. 645] :
egy % | 2% | négy % | 6% | nyolc % | tíz % | 12 % | tizennégy % | 16 % | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Sűrűség , g/l | 1005.9 | 1013.7 | 1029,6 | 1046.1 | 1062,9 | 1080.4 | 1098,3 | 1116,8 | 1135,8 |
tizennyolc % | húsz % | 22% | 24% | harminc % | 35% | 40% | ötven % | 60% | |
1155,5 | 1175,8 | 1196,8 | 1218,5 | 1288.2 | 1352.2 | 1422,5 | 1585,8 | 1788.6 |
Különféle koncentrációjú CsCl vizes oldatok aktivitási együtthatói 25 °C-on [8] :[p. 5-95] :
Molalitás, mol/kg | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | 1.0 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Tevékenységi tényező | 0,756 | 0,694 | 0,656 | 0,628 | 0,606 | 0,589 | 0,575 | 0,563 | 0,553 | 0,544 |
CsCl vizes oldatainak néhány fizikai paramétere 20 °C-on [8] : [p. 8-61.62] :
CsCl vizes oldatainak fizikai paraméterei 20 °C-on | |||||
---|---|---|---|---|---|
Tömegkoncentráció, % | Molalitás, mol/kg | Molaritás, mol/l | Törésmutató [K 2] | Fagyáspont csökkenés, °C [K 3] | Dinamikus viszkozitás, 10 −3 Pa s |
0.5 | 0,030 | 0,030 | 1,3334 | 0.10 | 1000 |
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 | n/a | 0,934 |
24.0 | 1.876 | 1.737 | 1,3550 | n/a | 0,930 |
26.0 | 2.087 | 1.917 | 1,3572 | n/a | 0,926 |
28.0 | 2.310 | 2.103 | 1,3594 | n/a | 0,924 |
30.0 | 2.546 | 2.296 | 1,3617 | n/a | 0,922 |
32.0 | 2.795 | 2.497 | 1,3641 | n/a | 0,922 |
34.0 | 3.060 | 2.705 | 1,3666 | n/a | 0,924 |
36.0 | 3.341 | 2.921 | 1,3691 | n/a | 0,926 |
38,0 | 3.640 | 3.146 | 1.3717 | n/a | 0,930 |
40,0 | 3,960 | 3.380 | 1.3744 | n/a | 0,934 |
42,0 | 4.301 | 3.624 | 1,3771 | n/a | 0,940 |
44,0 | 4.667 | 3.877 | 1.3800 | n/a | 0,947 |
46,0 | 5.060 | 4.142 | 1,3829 | n/a | 0,956 |
48,0 | 5.483 | 4.418 | 1,3860 | n/a | 0,967 |
50,0 | 5,940 | 4.706 | 1,3892 | n/a | 0,981 |
60,0 | 8.910 | 6.368 | 1.4076 | n/a | 1.120 |
64,0 | 10 560 | 7.163 | 1,4167 | n/a | 1.238 |
A cézium-klorid ( m , mol/kg ) vízben való oldhatóságának empirikus függése a nyomástól ( P , MPa; 0,10-400 MPa tartományban) és a hőmérséklettől ( T , K; 273-313 K tartományban) a következő egyenlettel fejeződik ki ( effektív eltérés : 0,022 mol/kg) [19] :
Alapvető termodinamikai jellemzők [1] : [p. 462, 532] : gáz halmazállapotban :
kristályos állapotban (α) :
A fázisátalakulások jellemzői :
A cézium-klorid telített gőznyomását a következő egyenletek írják le [20] : ahol p a nyomás, Hgmm. Művészet.; T a hőmérséklet, K. |
A cézium-klorid néhány fizikai állandója:
A hőkapacitás hőmérséklettől (T) való függésének egyenlete 298–918 K tartományban [2] : [p. 76] :
Az öndiffúziós együttható hőmérséklettől (T) való empirikus függését a következő egyenlet fejezi ki [23] :
ahol D o a diffúziós tényező, cm 2 /s; E a az aktiválási energia, kJ/mol; R az univerzális gázállandó . A D o és E a értéke a Cs + ionra a CsCl kristályban [23] :
A D o és E a értékei a CsCl kristályban lévő Cl − ionra [23] a következők:
A D o és E a értékei egy inert gáz ( Xe ) diffúziójához CsCl kristályban [23] :
|
Először 1905 -ben Axpil francia kémikus ( fr. Hackspill ) izolált fémes céziumot a cézium -klorid kalciummal való vákuumban történő redukálásával [24] . Ez a módszer máig a legelterjedtebb módszer a cézium ipari előállítására [25] .
A cézium-klorid vízben oldva szinte teljesen ionokká disszociál , míg híg oldatban a céziumkationok szolvatálódnak [26] :
Vizes oldatokban tipikus cserereakciókba lép néhány vegyülettel:
A szilárd CsCl tömény kénsavval (forr) vagy cézium-hidroszulfáttal (550-700 °C) hevítve szulfátot képez [26] :
Nagyon gyenge redukálószer , kemény körülmények között csak erős oxidálószerek segítségével oxidálódik klórrá [26] :
Néhány kloriddal vegyes sókat képez : 2CsCl • BaCl 2 [27] , 2CsCl • CuCl 2 , CsCl • 2CuCl, CsCl • LiCl és számos más [28] .
Reagál interhalogén vegyületekkel, polihalogenideket képezve [ 29] :
Laboratóriumi körülmények között a cézium-kloridot cézium- hidroxid , karbonát , bikarbonát vagy cézium-szulfid sósavval való reagáltatásával állítják elő :
Az iparban a cézium-kloridot érc nyersanyagok feldolgozásával nyerik, általában a pollucitot , a cézium fő ipari ásványát. A zúzott pollucitkoncentrátum felnyitásának fő módja a sósavval történő kezelés emelt hőmérsékleten [K 5] [30] :
A cézium-klorid oldatból történő izolálása oldhatatlan kettős sók formájában történő kicsapással történik antimon(III) -klorid , jód-monoklorid vagy cérium(IV)-klorid felhasználásával [30] :
A csapadék elválasztása és tisztítása után a cézium-kloridot termikus hidrolízissel vagy hidrogén-szulfidos kicsapással választják el a mellékterméktől - mindkét esetben a CsCl oldatban marad [30] :
A nagy tisztaságú cézium-klorid előállításához annak Cs[I(Cl) 2 ] vagy Cs[I(Cl) 4 ] formájában történő kicsapását, majd sósavoldatból történő átkristályosítását alkalmazzák. Valójában a CsCl-t a komplex sóból termikusan nyerik [6] :[p. 357-358] :
Ezenkívül a cézium-klorid előállításának alapanyaga a karnallit feldolgozási hulladéka [6] : [p. 307-314] . Oroszországban a vegyület ipari előállítását egyetlen vállalkozásban végzik - a CJSC Rare Metals Plant ( Novoszibirszk ) [31] .
Annak ellenére, hogy a vegyület használatára vonatkozó utasítások meglehetősen széles köre van (lásd az Alkalmazási részt ), a kereskedelmi forgalomban kapható cézium-klorid [K 6] éves globális termelése nagyon kicsi. 2010 - től kevesebb, mint 20 tonna [32] .
A cézium-klorid a cézium ásványi nyersanyagokból történő kinyerésének közbenső terméke [33] , valamint magának a fémnek a fém-termikus előállításának nyersanyaga [5] :
A vegyületet cézium-hidroxid előállítására használják vizes sóoldat elektrolízisével [6] :[p. 90] :
A vegyületet az Md + mendeleviumionok tanulmányozására használták [34] .
A rádióelektronikai iparban a cézium-kloridot rádió- és televíziókészülékek vákuumcsövéiben használják, röntgen-fluoreszcens képernyők gyártásához; radiográfiában kontrasztanyagként [35 ] .
A CsCl alkalmazásának fontos iránya a fehérjerészecskék sűrűséggradiensben történő ultracentrifugálására szolgáló munkaoldatként történő alkalmazása. Az egyensúlyi (izopiknikus) centrifugálás módszere megköveteli az oldat viszonylag nagy sűrűségének létrehozását a közeg viszkozitásának megőrzése mellett. A cézium-klorid megfelel a DNS , RNS , egyes fehérjék és nukleotidok nagy sebességű frakcionálására vonatkozó követelményeknek [K 7] [36] .
A cézium-klorid egyéb felhasználásai a következők:
A cézium-kloridot viszonylag ritkán használják szerves szintézisben, azonban számos kémiai reakciót leírtak, amelyekben ezt a vegyületet fázistranszfer katalizátorként vagy nukleofil reagensként használják :
A cézium-kloridot széles körben használják analitikai reagensként szervetlen anyagok mikrokémiai kimutatásának kvalitatív reakcióinak végrehajtására jellegzetes kristályos csapadékok képződésével ( mikrokristalloszkópia ). A CsCl-ot használó mikrokristályos reakciókra példákat ad a táblázat [50] :
Észlelt ion | Kapcsolódó reagensek | Az üledék összetétele | Iszap jellemző | Kimutatási határ, μg |
---|---|---|---|---|
AsO 3 3- | KI | Cs 2 [AsI 5 ] vagy Cs 3 [AsI 6 ] | piros hatszögek | 0,01 |
Au 3+ | AgCl , HCl | Cs 2 Ag[AuCl 6 ] | majdnem fekete keresztek, négy- és hatágú csillagok | 0,01 |
Au 3+ | NH4SCN _ _ | Cs[Au(SCN) 4 ] | narancssárga tűk | 0.4 |
Bi 3+ | KI , HCl | Cs 2 [BiI 5 ] • 2,5H 2 O | piros hatszögek | 0.13 |
Cu2 + | (CH 3 COO) 2 Pb , CH 3 COOH , KNO 2 | Cs 2 Pb[Cu(NO 2 ) 6 ] | fekete kis kockák | 0,01 |
3+ -ban | — | Cs 3 [InCl 6 ] | kis oktaéder | 0,02 |
[IrCl 6 ] 3− | — | Cs 2 [IrCl 6 ] | sötétvörös kis oktaéder | n/a |
Mg2 + | Na2HPO4 _ _ _ | CsMgPO 4 • 6H 2 O | kis tetraéder | n/a |
Pb 2+ | KI | Cs[PbI 3 ] | sárga-zöld tűk, aljzatok | 0,01 |
Pd 2+ | NaBr | Cs 2 [PdBr 4 ] | barna-vörös tűk és prizmák | n/a |
[ ReCl4 ] − | — | Cs [ReCl4 ] | sötétvörös gyémántok, bipiramisok | 0.2 |
[ReCl 6 ] 2− | — | Cs 2 [ReCl 6 ] | zöld-sárga kis oktaéder | 0.5 |
ReO 4 − | — | CsReO 4 | tetragonális bipiramisok | 0.13 |
Rh 3+ | KNO 2 | Cs 3 [Rh(NO 2 ) 6 ] | sárga kockák | 0.1 |
Ru 3+ | — | Cs 3 [RuCl 6 ] | rózsaszín-piros tűk, pálcikák | n/a |
[RuCl 6 ] 2− | — | Cs 2 [RuCl 6 ] | vörös-barna finom kristályok | 0.8 |
Sb 3+ | — | Cs 2 [SbCl 5 ] • nH 2 O | hatszögek | 0.16 |
Sb 3+ | NaI | Cs[SbI 4 ] vagy Cs 2 [SbI 5 ] | piros hatszögek | 0.1 |
sn 4+ | — | Cs 2 [SnCl 6 ] | nagyon kicsi oktaéder | 0.2 |
TeO 3 3− | HCl | Cs 2 [TeCl 6 ] | világossárga oktaéder | 0.3 |
Tl 3+ | NaI | Cs[TlI 4 ] | narancsvörös hatszögek, téglalapok, kockák | 0,06 |
A cézium-kloridot a következő kvalitatív analitikai reakciókhoz használják [K 10] [51] :
Észlelt ion | Kapcsolódó reagensek | Analitikai meghatározás | Kimutatási határ, mg/ml |
---|---|---|---|
Al 3+ | K2SO4 _ _ _ | semleges közegben melegítés nélküli szárítás után - színtelen kristályok | 0,01 |
Ga3 + | KHSO 4 | enyhe melegítés hatására színtelen kristályok válnak ki | 0.5 |
Cr3 + | KHSO 4 | gyengén savas közegben bepárláskor halványlila kristályok válnak ki | 0,06 |
A cézium - kloridot kémiai standardként használják a kaloriméterek hőmérséklet és hőkapacitás kalibrálására . .
A cézium-klorid terápiás tulajdonságait már 1888 -ban felfedezték az I.P. Pavlov S.S. laboratóriumában. Botkin . A vegyületnek kifejezett hipertóniás és érösszehúzó hatása volt, és a szív- és érrendszeri rendellenességek kezelésére használták [52] .
Számos klinikai vizsgálat kimutatta, hogy a cézium-klorid alkalmazható a rák egyes formáinak komplex terápiájában [53] [54] . Ennek a gyógyszernek a használatát azonban 50 beteg halálával hozták összefüggésbe, amikor tudományosan nem tesztelt rákkezelés részeként használták. Az American Cancer Society szerint, a jelenlegi tudományos bizonyítékok nem utalnak arra, hogy a nem radioaktív cézium-klorid-kiegészítők hatással vannak a daganatokra [55] .
Amerikai szabadalmat is adtak ki a vegyület idegrendszeri stimulánsként való alkalmazására. A CsCl nagyon hatékony a szívritmuszavarok szabályozásában . A világ azon területein, ahol magas a céziumsó-tartalom az étrendben, a várható élettartam növekedését figyelték meg. Az előzetes kísérleti adatok szerint a cézium-klorid és egyéb sói hasznosak lehetnek a mániás-depressziós rendellenességek kezelésében [53] . A vegyület terápiás hatása a neurodegeneratív betegségek kezelésében annak köszönhető, hogy a CsCl megvédi a neuronokat az alacsony káliumion - tartalom okozta apoptózistól és kaszpáz-3 aktivációtól [56] .
A sugárdiagnosztikában és a sugárterápiában a szokásos cézium-kloridon kívül a cézium 137 Cs radioaktív izotópját felhasználó fém-klorid, a 137 CsCl külön alkalmazásra talál [57] . A cézium 131 Cs egy másik radioizotópját klorid formájában terápiás és diagnosztikai szerként is használják a brachyterápiában [38] , és különösen a szívinfarktus közvetlen diagnosztizálásában [58] [59] .
2013. július 22-től a cézium-klorid nem szerepel a bejegyzett, a gyógyszerek állami nyilvántartásában szereplő és az Orosz Föderációban orvosi használatra engedélyezett gyógyszerek listáján [60] .
A cézium-klorid enyhén toxikus vegyület, amely alacsony veszélyt jelent az emberre [61] . Toxicitási mutatók:
A cézium-klorid toxikus tulajdonságai nagy koncentrációban összefüggenek e vegyület azon képességével, hogy csökkenti a szervezet káliumtartalmát , és részben helyettesíti azt a biokémiai folyamatokban [62] . A vegyület pora a felső légutak irritációját , légzési rendellenességeket, asztmát okozhat [40] .
![]() | |
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |
_ | Céziumvegyületek|
---|---|
|