Хлорид цезію, також відомий як хлорид цезію в китайській мові, являє собою білий або злегка жовтий кристалічний порошок з молекулярною масою 168,359 і молекулярною формулою ClCs. Це безбарвний і прозорий кубічний кристал з чистотою понад 99,5%. При кімнатній температурі щільність хлориду цезію становить 3,983 г/мл, і він легко розчиняється у воді з розчинністю до 1860 г/л. Крім того, хлорид цезію також має високу температуру кипіння 1290 градусів, і його розчинність у воді зменшується з підвищенням температури. Хлорид цезію є іонною сполукою, де катіон є іоном цезію (Cs+), а аніон є іоном хлориду (Cl -). Завдяки високій розчинності та іонним властивостям хлорид цезію має чудову провідність у воді. Крім того, через відносно великий радіус катіонів хлорид цезію схильний утворювати змішані кристали при змішуванні з іонами інших металів. Показник заломлення хлориду цезію становить 1,6418, що робить його оптично активним і може бути використаний для оптичних досліджень. Крім того, хлорид цезію потрібно зберігати у вологому та високотемпературному середовищі, щоб запобігти його розплавленню та розкладанню.
(Посилання на продукт: https://www.bloomtechz.com/chemical-reagent/laboratory-reagent/cesium-chloride-powder-cas-7647-17-8.html)
Перший спосіб полягає в розчиненні карбонату цезію в невеликій кількості води, повільному додаванні соляної кислоти з відносною густиною 1,18 при постійному перемішуванні та нагріванні реакції. Коли рН =3, кип’ятити протягом півгодини і додати гідроксид цезію, щоб довести рН розчину до нейтрального. Відфільтрувати, випарити та концентрувати фільтрат до випадання великої кількості кристалів, охолодити до кімнатної температури, відокремити матковий розчин, очистити та висушити при 100 градусах для отримання готового продукту.
Кроки такі:
(1) Розчиніть карбонат цезію у воді: повільно додайте певну кількість порошку карбонату цезію в невелику кількість води, перемішайте, щоб він повністю розчинився. Цей процес призведе до виділення великої кількості тепла, тому необхідно враховувати безпеку.
(2) Додайте соляну кислоту: повільно додайте певну кількість соляної кислоти до вищевказаного розчину, перемішуючи. Під час цього процесу буде утворюватися велика кількість газу, тому необхідно вжити заходів захисту.
(3) Реакція нагрівання: нагрійте вищевказану суміш до кипіння та продовжуйте перемішувати, щоб повністю прореагувати.
(4) Розчин для нейтралізації: коли значення рН реакційного розчину досягне приблизно 3, припиніть нагрівання та додайте нейтралізуючий розчин гідроксиду цезію, щоб зробити значення рН розчину нейтральним.
(5) Фільтрація: відфільтруйте вищевказаний розчин, щоб видалити непрореаговані тверді речовини та домішки.
(7) Випарна кристалізація: помістіть фільтрат у випарну чашку, нагрійте та випарюйте, помішуючи, поки велика кількість кристалів не випаде в осад.
Охолодження та розділення: охолодіть вищевказану суміш до кімнатної температури, відокремте матковий розчин і кристали та отримайте продукт хлорид цезію.
Основне рівняння хімічної реакції цього методу:
Cs2CO3+2HCl → 2CsCl+CO2 ↑+H2O
Ця реакція є реакцією іонного обміну, що здійснюється у водному розчині, де Cs2CO3 і HCl являють собою іонні форми карбонату цезію та соляної кислоти відповідно. У результаті реакції утворилися хлорид цезію, вуглекислий газ і вода.
Спосіб 2 включає реакцію ртуті та хлороводню: нагрівання 15 г хлориду цезію та розчинення його в 100 мл води. Розчиніть 24,2 г стехіометричного хлориду ртуті в 25 мл 4 моль соляної кислоти. Додайте цей розчин HgCl/HCl до вищевказаного розчину, поки він гарячий, перемішайте та перемішайте та охолодіть, щоб осадити кристали CsHgCl. Відфільтрувати, зібрати кристали та викинути матковий розчин. Розчиніть кристали в 120 мл гарячої води, і після охолодження кристали знову випадуть в осад.
Етапи генерації хлориду цезію шляхом реакції ртуті та хлористого водню такі:
(1) Розчин для приготування: розчиніть певну кількість хлориду цезію у воді, щоб приготувати насичений розчин.
(2) Додавання ртуті: додайте певну кількість ртуті до вищевказаного розчину та перемішуйте, поки вона не вступить у повний контакт.
(3) Введення хлористого водню: введіть хлористий водень у вищевказану суміш через трубопровід, перемішуючи. Коли реакція досягне рівноваги, припиняють введення хлороводню.
(4) Розділення та очищення: розділіть вищевказану суміш, щоб отримати кристали хлориду цезію. Маточний розчин можна використовувати повторно.
Основне рівняння хімічної реакції цього методу:
Hg+HCl+CsCl → CsCl+HgCl2
Ця реакція є типовою реакцією заміщення, під час якої ртуть реагує з хлоридом водню з утворенням хлориду ртуті (HgCl2) і хлориду цезію (CsCl) також заміщується.
На додаток до двох вищезазначених методів, іншим поширеним методом є використання металевого цезію для взаємодії з газоподібним хлором для отримання хлориду цезію. Нижче наведено детальні етапи та хімічні рівняння цього методу:
1. Підготуйте сировину
Металевий цезій: металевий цезій є активним металевим елементом з високою щільністю та хорошою провідністю. У цій реакції металевий цезій діє як відновник.
Хлор: хлор — це жовто-зелений газ із сильними окислювальними властивостями, і його потрібно використовувати у витяжній шафі.
2, кроки операції
(1) Приготування розчину: додайте певну кількість води до металевого цезію, щоб отримати насичений розчин.
(2) Впорскування газоподібного хлору: введіть газоподібний хлор у вищезгаданий розчин через трубопровід, перемішуючи. Коли реакція досягне рівноваги, припиніть введення газоподібного хлору.
(3) Розділення та очищення: розділіть вищевказану суміш, щоб отримати кристали хлориду цезію. Маточний розчин можна використовувати повторно.
3. Хімічне рівняння
Основне рівняння хімічної реакції цього методу:
2Cs+Cl2 → 2CsCl
Ця реакція є типовою реакцією заміщення, під час якої металевий цезій реагує з газоподібним хлором, утворюючи хлорид цезію (CsCl).
Слід зазначити, що цей метод використовує активний металевий цезій і газоподібний хлор із сильними окислювальними властивостями, і для забезпечення безпеки потрібне керівництво професійного персоналу. У той же час, отриманий продукт хлориду цезію необхідно додатково очистити та висушити для задоволення потреб практичного застосування.