Chlorid česný | |
---|---|
Všeobecné | |
Systematický název |
Chlorid česný |
Tradiční jména | Chlorid česný |
Chem. vzorec | CsCl |
Krysa. vzorec | CsCl |
Fyzikální vlastnosti | |
Stát | pevný |
nečistoty | Rb , Ca , Na |
Molární hmotnost | 168,36 g/ mol |
Hustota | 3 983 [1] |
Tepelné vlastnosti | |
Teplota | |
• tání | 646 [1] |
• varu | 1295 [1] °C |
Mol. tepelná kapacita | 52,63 [2] J/(mol K) |
Entalpie | |
• vzdělávání | −443 [1] kJ/mol |
Chemické vlastnosti | |
Rozpustnost | |
• ve vodě | 186,5 [1] |
Optické vlastnosti | |
Index lomu | 1,6418 [3] |
Struktura | |
Krystalická struktura | kubický primitiv |
Dipólový moment | 10,42 D |
Klasifikace | |
Reg. Číslo CAS | 7647-17-8 |
PubChem | 24293 |
Reg. číslo EINECS | 231-600-2 |
ÚSMĚVY | [Cl-].[Cs+] |
InChI | InChI=lS/ClH.Cs/hlH;/q;+l/p-lAIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M |
RTECS | 9625000 FK |
CHEBI | 63039 |
ChemSpider | 22713 |
Bezpečnost | |
LD 50 | 1500 [4] |
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak. | |
Mediální soubory na Wikimedia Commons |
Chlorid cesný ( chlorid cesný , chemický vzorec CsCl ) je anorganická binární cesná sůl kyseliny chlorovodíkové .
V krystalickém stavu - bezbarvá látka s iontovou strukturou; netěkavý, tepelně stabilní. Chlorid česný je vysoce rozpustný ve vodě a koncentrované kyselině chlorovodíkové .
V přírodě se vyskytuje jako příměs minerálu karnallit (až 0,002 %) [5] , sylvin a cainit [6] : [str. 210-211] . V malém množství se vyskytuje také v minerálních vodách . Například v minerálním prameni Durkheim (Německo), kde bylo cesium poprvé objeveno, dosahuje obsah CsCl 0,17 mg/l [6] :[str. 206] .
Chlorid cesný je typický iontový krystal , ve kterém je každý iont cesia Cs + obklopen osmi chloridovými ionty Cl − [7] . Dipólový moment molekuly je 10,42 D [1] :[str. 377] . Atomizační energie (E st ) je 443 kJ/mol, délka vazby (mezijaderná vzdálenost mezi atomy) je 291 pm [1] :[str. 380] . Energie elektronové afinity 0,445 eV [8] :[str. 10-150] . Emise sekundárních elektronů , δ max = 6,5 [8] : [str. 12-125] . Elementární složení sloučeniny: Cs 78,94 %, Cl 21,06 %. Chlorid česný v plynném stavu obsahuje molekuly dimeru Cs 2 Cl 2 plochého kosočtvercového tvaru [9] .
Krystalová mřížka sloučeniny je primitivní kubická (α-CsCl), krystalografická skupina P m3m (O h 1 ), parametry buňky a = 0,410 nm, Z = 1 [10] . Při zahřátí nad 454 °C se α-CsCl transformuje na face-centrovanou modifikaci β-CsCl , prostorová skupina F 3m3 , parametry buňky a = 0,694 nm, Z = 4 [10] . Madelungova konstanta pro CsCl je 1,763 [11] .
Index lomu krystalického CsCl při různých vlnových délkách [8] : [str. 10-227] :
Vlnová délka, nm | 300 | 589 | 750 | 1000 | 2000 | 5000 | 10 000 | 20 000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Index lomu | 1,712 | 1,640 | 1,631 | 1,626 | 1,620 | 1,616 | 1,606 | 1,563 |
Abbeova čísla pro chlorid česný: Vd = 43,92; Ve = 43,58 [ 12] .
Energie krystalové struktury (U) je 650,7 kJ/mol [13] .
Krystalová struktura CsCl je zvolena jako typická primitivní krystalová mřížka pro sloučeniny typu AX (typ CsCl), kde centrální atom A (Cs) je obklopen osmi atomy (skupinami atomů) X (Cl).
Chlorid cesný je za normálních podmínek bezbarvá (v hrubé krystalické formě) nebo bílá (ve formě prášku) sloučenina, vysoce rozpustná ve vodě (186,5 gramů CsCl ve 100 g H2O při 20 °C, 250 g při 80 °C , 270,5 g při 100 °C) [1] : [str. 620] [3] . Hygroskopický , rozmazání ve vzduchu; těkavější než chlorid draselný [14] . Nevytváří krystalické hydráty [15] .
Závislost rozpustnosti chloridu česného (v hmotnostních procentech) ve vodě na teplotě [8] : [str. 8-112] :
Teplota | 0 °C | 10 °C | 20 °C | 25 °С | 30 °С | 40 °C | 50 °C | 60 °C | 70 °С | 80 °С | 90 °С | 100 °С |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Rozpustnost, % | 61,83 | 63,48 | 64,96 | 65,64 | 66,29 | 67,50 | 68,60 | 69,61 | 70,54 | 71,40 | 72,21 | 72,96 |
Rozpustnost v některých nevodných anorganických médiích [16] :
Rozpustný v methanolu , mírně rozpustný v ethanolu (3,17 a 0,76 gramů CsCl ve 100 g rozpouštědla při 25 °C); dobře rozpustný v kyselině mravenčí (107,7 gramů CsCl ve 100 g rozpouštědla při 18 °C) a hydrazinu [6] :[str. 97] [15] [17] .
Závislost rozpustnosti chloridu česného (v gramech na 100 g rozpouštědla) v methanolu a ethanolu na teplotě [K 1] [16] :
Teplota | 0 °C | 15 °C | 25 °С | 40 °C | 50 °C | 60 °C |
---|---|---|---|---|---|---|
methanol | 2.37 | 2,93 | 3.16 | 3,45 | 3.53 | n/a |
ethanol | 0,483 | 0,626 | 0,757 | 0,840 | 0,968 | 0,919 |
Špatně rozpustný v acetonu (0,004 % při 18 °C) a acetonitrilu (0,0083 gramů na 100 g rozpouštědla při 18 °C) [17] . Prakticky nerozpustný v ethylacetátu a dalších esterech , methylethylketonu , acetofenonu , pyridinu , chlorbenzenu [18] .
Na rozdíl od NaCl a KCl se dobře rozpouští v koncentrované kyselině chlorovodíkové [9] . Níže je uveden graf závislosti rozpustnosti chloridu česného na teplotě a koncentraci HCl [17] .
Hustota vodného roztoku CsCl při 20 °C [1] : [str. 645] :
jeden % | 2 % | čtyři % | 6 % | osm % | deset % | 12 % | čtrnáct % | 16 % | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Hustota , g/l | 1005,9 | 1013,7 | 1029,6 | 1046,1 | 1062,9 | 1080,4 | 1098,3 | 1116,8 | 1135,8 |
osmnáct % | dvacet % | 22 % | 24 % | třicet % | 35 % | 40 % | padesáti % | 60 % | |
1155,5 | 1175,8 | 1196,8 | 1218,5 | 1288,2 | 1352,2 | 1422,5 | 1585,8 | 1788,6 |
Koeficienty aktivity pro vodné roztoky CsCl různých koncentrací při 25 °C [8] :[str. 5-95] :
Molalita, mol/kg | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Faktor aktivity | 0,756 | 0,694 | 0,656 | 0,628 | 0,606 | 0,589 | 0,575 | 0,563 | 0,553 | 0,544 |
Některé fyzikální parametry vodných roztoků CsCl při 20 °C [8] : [str. 8-61,62] :
Fyzikální parametry vodných roztoků CsCl při 20 °C | |||||
---|---|---|---|---|---|
Hmotnostní koncentrace, % | Molalita, mol/kg | Molarita, mol/l | Index lomu [K 2] | Pokles bodu tuhnutí, °C [K 3] | Dynamická viskozita, 10 −3 Pa s |
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 | 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 |
Empirická závislost rozpustnosti chloridu česného ( m , mol/kg) ve vodě na tlaku ( P , MPa; v rozmezí od 0,10 do 400 MPa) a teplotě ( T , K; v rozmezí 273–313 K) je vyjádřeno následující rovnicí ( rms odchylka : 0,022 mol/kg) [19] :
Základní termodynamické charakteristiky [1] : [str. 462, 532] : v plynném stavu :
v krystalickém stavu (α) :
vlastnosti fázových přechodů :
Tlak nasycených par chloridu česného je popsán následujícími rovnicemi [20] : kde p je tlak, mm Hg. Umění.; T je teplota, K. |
Některé fyzikální konstanty chloridu česného:
Rovnice závislosti tepelné kapacity na teplotě (T) v rozmezí 298–918 K [2] : [str. 76] :
Empirická závislost pro koeficient samodifúze na teplotě (T) je vyjádřena následující rovnicí [23] :
kde Do je difúzní faktor , cm 2 /s; Ea je aktivační energie, kJ/mol; R je univerzální plynová konstanta . Hodnoty Do a E a pro iont Cs + v krystalu CsCl [23] jsou:
Hodnoty Do a E a pro Cl − iont v krystalu CsCl [ 23] jsou:
Hodnoty Do a Ea pro difúzi inertního plynu ( Xe ) v krystalu CsCl [23] :
|
V roce 1905 francouzský chemik Axpil ( fr. Hackspill ) poprvé izoloval kovové cesium redukcí chloridu česného vápníkem ve vakuu [24] . Tato metoda je stále nejběžnější metodou pro průmyslovou výrobu cesia [25] .
Chlorid česný, když se rozpustí ve vodě, téměř úplně disociuje na ionty, zatímco ve zředěném roztoku se solvatují kationty cesia [ 26] :
Ve vodných roztocích vstupuje do typických výměnných reakcí s některými sloučeninami:
Pevný CsCl po zahřátí s koncentrovanou kyselinou sírovou (varem) nebo hydrosíranem česným (550–700 °C) tvoří síran [26] :
Velmi slabé redukční činidlo , oxiduje na chlór pouze za pomoci silných oxidačních činidel v drsných podmínkách [26] :
S některými chloridy tvoří směsné soli : 2CsCl • BaCl 2 [27] , 2CsCl • CuCl 2 , CsCl • 2CuCl, CsCl • LiCl a řada dalších [28] .
Reaguje s interhalogenovými sloučeninami za vzniku polyhalogenidů [29] :
V laboratorních podmínkách se chlorid česný získává reakcí hydroxidu cesného , uhličitanu , hydrogenuhličitanu nebo sulfidu česného s kyselinou chlorovodíkovou :
V průmyslu se chlorid česný získává zpracováním rudných surovin, zpravidla pollucitu , hlavního průmyslového minerálu cesia. Hlavním způsobem otevírání drceného pollucitového koncentrátu je jeho úprava kyselinou chlorovodíkovou při zvýšené teplotě [K 5] [30] :
Izolace chloridu česného z roztoku se provádí jeho vysrážením ve formě nerozpustných podvojných solí pomocí chloridu antimonitého , chloridu jodného nebo chloridu ceritého [30] :
Po oddělení a vyčištění sraženiny se chlorid česný oddělí od vedlejšího produktu tepelnou hydrolýzou nebo srážením sirovodíkem - v obou případech zůstává CsCl v roztoku [30] :
K získání vysoce čistého chloridu česného se používá jeho vysrážení ve formě Cs[I(Cl) 2 ] nebo Cs[I(Cl) 4 ] s následnou rekrystalizací z roztoku kyseliny chlorovodíkové. Ve skutečnosti se CsCl získává z komplexní soli tepelně [6] :[str. 357-358] :
Rovněž surovinou pro výrobu chloridu česného jsou odpady ze zpracování karnallitu [6] : [str. 307-314] . V Rusku se průmyslová výroba sloučeniny provádí v jediném podniku - CJSC Rare Metals Plant ( Novosibirsk ) [31] .
Navzdory poměrně velkému rozsahu směrů pro použití sloučeniny (viz část Aplikace ) je roční celosvětová produkce komerčního chloridu česného [K 6] velmi malá. Od roku 2010 je to méně než 20 tun [32] .
Chlorid česný vzniká jako meziprodukt při získávání cesia z minerálních surovin [33] , a také jako surovina pro kovotepelnou výrobu samotného kovu [5] :
Sloučenina se používá k výrobě hydroxidu česného elektrolýzou vodného roztoku soli [6] :[str. 90] :
Sloučenina byla použita ke studiu mendeleviových iontů Md + [34] .
V radioelektronickém průmyslu se chlorid česný používá ve vakuových trubicích pro rozhlasová a televizní zařízení, při výrobě rentgenových fluorescenčních obrazovek; v radiografii jako kontrastní látka [35] .
Důležitým směrem ve využití CsCl je jeho použití jako pracovního roztoku pro ultracentrifugaci proteinových částic v hustotním gradientu. Metoda rovnovážné (izopyknické) centrifugace vyžaduje vytvoření relativně vysoké hustoty roztoku při zachování viskozity média. Chlorid cesný splňuje požadavky na vysokorychlostní frakcionaci DNA , RNA , některých proteinů a nukleotidů [K 7] [36] .
Další použití chloridu česného zahrnují:
Chlorid cesný se v organické syntéze používá poměrně zřídka, nicméně byla popsána řada chemických reakcí, při kterých se tato sloučenina používá jako katalyzátor fázového přenosu nebo nukleofilní činidlo :
Chlorid cesný je široce používán jako analytické činidlo pro provádění kvalitativních reakcí mikrochemické detekce anorganických látek tvorbou charakteristických krystalických precipitátů ( mikrokrystaloskopie ). Příklady jednotlivých mikrokrystaloskopických reakcí s použitím CsCl jsou uvedeny v tabulce [50] :
Zjištěný iont | Přidružená činidla | Složení sedimentu | Charakteristika kalu | Mez detekce, μg |
---|---|---|---|---|
AsO 3 3- | KI | Cs 2 [AsI 5 ] nebo Cs 3 [AsI 6 ] | červené šestiúhelníky | 0,01 |
Au 3+ | AgCl , HCl | Cs 2 Ag[AuCl 6 ] | téměř černé kříže, čtyř- a šesticípé hvězdy | 0,01 |
Au 3+ | NH4SCN _ _ | Cs[Au(SCN) 4 ] | oranžovo-žluté jehlice | 0,4 |
Bi 3+ | KI , HCl | Cs2 [ BiI5 ] • 2,5H20 _ | červené šestiúhelníky | 0,13 |
Cu2 + | ( CH3COO ) 2Pb , CH3COOH , KNO2 _ _ _ _ | Cs2Pb [ Cu( NO2 ) 6 ] | černé malé kostky | 0,01 |
Ve 3+ | — | Cs 3 [InCl 6 ] | malý osmistěn | 0,02 |
[ IrCl6 ] 3- | — | Cs 2 [IrCl 6 ] | tmavě červený malý osmistěn | n/a |
Mg2 + | Na2HPO4 _ _ _ | CsMgP04 • 6H20 _ _ | malý čtyřstěn | n/a |
Pb 2+ | KI | Cs[PbI 3 ] | žlutozelené jehlice, násadky | 0,01 |
Pd 2+ | NaBr | Cs 2 [PdBr 4 ] | hnědočervené jehlice a hranoly | n/a |
[ ReCl4 ] - | — | Cs [ReCl4 ] | tmavě červené diamanty, bipyramidy | 0,2 |
[ReCl 6 ] 2- | — | Cs 2 [ReCl 6 ] | zelenožlutý malý osmistěn | 0,5 |
ReO 4 - | — | CsReO 4 | tetragonální bipyramidy | 0,13 |
Rh 3+ | KNO 2 | Cs 3 [Rh(NO 2 ) 6 ] | žluté kostky | 0,1 |
Ru 3+ | — | Cs3 [ RuCl6 ] _ | růžovo-červené jehlice, tyčinky | n/a |
[RuCl 6 ] 2- | — | Cs2 [ RuCl6 ] _ | červenohnědé jemné krystaly | 0,8 |
Sb 3+ | — | Cs2 [ SbCl5 ] • nH20 _ | šestiúhelníky | 0,16 |
Sb 3+ | NaI | Cs[SbI 4 ] nebo Cs 2 [SbI 5 ] | červené šestiúhelníky | 0,1 |
sn 4+ | — | Cs2 [ SnCl6 ] _ | velmi malý oktaedry | 0,2 |
TeO 3 3− | HCl | Cs 2 [TeCl 6 ] | světle žlutý osmistěn | 0,3 |
Tl 3+ | NaI | Cs[TlI 4 ] | oranžové červené šestiúhelníky, obdélníky, kostky | 0,06 |
Chlorid česný se používá pro následující kvalitativní analytické reakce [K 10] [51] :
Zjištěný iont | Přidružená činidla | Analytická definice | Mez detekce, mg/ml |
---|---|---|---|
Al 3+ | K2SO4 _ _ _ | v neutrálním prostředí po vysušení bez zahřívání - bezbarvé krystaly | 0,01 |
Ga3 + | KHSO 4 | při mírném zahřátí se vysrážejí bezbarvé krystaly | 0,5 |
Cr3 + | KHSO 4 | ve slabě kyselém prostředí se po odpaření vysrážejí světle fialové krystaly | 0,06 |
Chlorid cesný se používá jako chemický standard ke kalibraci kalorimetrů na teplotu a tepelnou kapacitu . .
Terapeutické vlastnosti chloridu česného byly objeveny již v roce 1888 v laboratoři I.P.Pavlova S.S. Botkin . Sloučenina měla výrazný hypertenzní a vazokonstrikční účinek a používala se k léčbě poruch kardiovaskulárního systému [52] .
Několik klinických studií ukázalo, že chlorid česný lze použít v komplexní terapii některých forem rakoviny [53] [54] . Užívání tohoto léku však bylo spojeno se smrtí 50 pacientů, když byl použit jako součást vědecky netestované léčby rakoviny. Podle American Cancer Societysoučasné vědecké důkazy nenaznačují, že by neradioaktivní doplňky chloridu česného měly účinek na nádory [55] .
Byl také vydán americký patent na použití sloučeniny jako stimulantu nervového systému. CsCl je známý jako velmi účinný při regulaci srdečních arytmií . V oblastech světa s vysokým obsahem cesiových solí ve stravě bylo zaznamenáno zvýšení průměrné délky života. Podle předběžných experimentálních údajů může být chlorid česný a jeho další soli užitečné při léčbě maniodepresivních poruch [53] . Terapeutický účinek sloučeniny při léčbě neurodegenerativních onemocnění je způsoben tím, že CsCl chrání neurony před apoptózou a aktivací kaspázy-3 způsobenou nízkým obsahem draselných iontů [56] .
Kromě obvyklého chloridu česného najde samostatné uplatnění v radiační diagnostice a radioterapii 137 CsCl, chlorid kovu, který využívá radioaktivní izotop cesia 137 Cs [57] . Další radioizotop cesia 131 Cs ve formě chloridu se také používá jako terapeutické a diagnostické činidlo v brachyterapii [38] a zejména v přímé diagnostice infarktu myokardu [58] [59] .
Chlorid česný není od 22. července 2013 zařazen na Seznam léčiv registrovaných, zařazených do státního registru léčiv a schválených pro lékařské použití v Ruské federaci [60] .
Chlorid cesný je málo toxická sloučenina s nízkým stupněm nebezpečí pro člověka [61] . Indikátory toxicity:
Toxické vlastnosti chloridu česného ve vysokých koncentracích jsou spojeny se schopností této sloučeniny snižovat obsah draslíku v organismu a částečně jej nahrazovat v biochemických procesech [62] . Prach sloučeniny může způsobit podráždění horních cest dýchacích , respirační poruchy, astma [40] .
![]() | |
---|---|
V bibliografických katalozích |
cesia | Sloučeniny|
---|---|
|