Встречается в природе в виде примеси к минералу карналлиту (до 0,002%)[5], сильвину и каиниту[6]:[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[6]:[стр. 206].
Кристаллическая структура CsCl выбрана в качестве типовой кубической примитивной кристаллической решётки для соединений вида AX (тип CsCl), где центральный атом A (Cs) окружён восемью атомами (группами атомов) X (Cl).
В 1905 году французский химик Акспиль (фр.Hackspill) выделил металлический цезий восстановлением хлорида цезия кальцием в вакууме[7]. Этот метод до сих пор остаётся наиболее распространённым способом промышленного получения цезия[8].
Хлорид цезия в 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)[1]:[стр. 620][3]. Гигроскопичен, на воздухе расплывается; более летуч, чем хлорид калия[16]. Не образует кристаллогидратов[17].
Зависимость растворимости хлорида цезия (в массовых процентах) в воде от температуры[10]:[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[18]:
в диоксиде серы при 25°С: 0,295 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[6]:[стр. 97][17][19].
Зависимость растворимости хлорида цезия (в граммах на 100 г растворителя) в метаноле и этаноле от температуры[К 1][18]:
В отличие от NaCl и KCl хорошо растворяется в концентрированной соляной кислоте[11]. Ниже представлен график зависимости растворимости хлорида цезия от температуры и концентрации HCl[19].
Плотность водного раствора CsCl при 20°C[1]:[стр. 645]:
Эмпирическая зависимость растворимости хлорида цезия (m, моль/кг) в воде от давления (P, МПа; в диапазоне от 0,10 до 400МПа) и температуры (T, K; в диапазоне 273—313K) выражается следующим уравнением (среднеквадратическое отклонение: 0,022моль/кг)[21]:
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[К 5][26]:
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[26]:
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[6]:[стр. 357—358]:
Также сырьём для получения хлорида цезия являются отходы переработки карналлита[6]:[стр. 307—314]. В России промышленное производство соединения осуществляется на единственном предприятии — ЗАО «Завод редких металлов» (г. Новосибирск)[27].
Несмотря на достаточно большой спектр направлений использования соединения (см. раздел Применение), ежегодный мировой объём производства товарного хлорида цезия[К 6] очень небольшой. По данным на 2010 год, он составляет менее 20 тонн[28].
Химические свойства
Хлорид цезия при растворении в воде практически полностью диссоциирует на ионы, при этом в разбавленном растворе катионы цезия сольватированы[29]:
В водных растворах вступает в типичные реакции обмена с некоторыми соединениями:
Очень слабый восстановитель, окисляется до хлора только с помощью сильных окислителей в жёстких условиях[29]:
С некоторыми хлоридами образует смешанные соли: 2CsCl • BaCl2[30], 2CsCl • CuCl2, CsCl • 2CuCl, CsCl • LiCl и ряд других[31].
Вступает в реакцию с межгалогенными соединениями, образуя полигалогениды[32]:
Применение
Хлорид цезия образуется как полупродукт при извлечении цезия из минерального сырья[33], а также как сырьё для металлотермического получения самого металла[5]:
Соединение было использовано для изучения ионов менделевия Md+[34].
В радиоэлектронной промышленности хлорид цезия используется в вакуумных трубках для радио- и телеаппаратуры, производства рентгенофлуоресцентных экранов; в радиографии в качестве контрастного вещества[35].
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[К 7][36].
Прочие направления использования хлорида цезия включают:
экспериментальный компонент флюсов для высокотемпературной пайки[46];
экспериментальное средство для борьбы с насекомыми-вредителями некоторых сельскохозяйственных культур[47].
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:
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[50]:
Несколько клинических испытаний показали, что хлорид цезия может быть использован при комплексной терапии некоторых форм рака[53][54]. Однако использование этого препарата было связано со смертью 50 пациентов, когда он был использован как часть научно непроверенного лечения рака. По мнению American Cancer Society(англ.)русск., существующие научные данные не дают оснований полагать, что нерадиоактивные добавки хлорида цезия оказывают эффект на опухоли[55].
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[53]. 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[56].
Помимо обычного хлорида цезия, отдельное применение в лучевой диагностике и радиотерапии находит 137CsCl — хлорид металла, в котором используется радиоактивныйизотоп цезия 137Cs[57]. Другой радиоизотоп цезия 131Cs в виде хлорида также применяется как лечебно-диагностическое средство в брахитерапии[38] и, в частности, прямой диагностики инфаркта миокарда[58][59].
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[60].
Физиологическое действие и токсичность
Хлорид цезия является низко токсичным соединением, имеющим низкую степень опасности для человека[61].
Показатели токсичности:
Токсические свойства хлорида цезия в больших концентрациях связаны со способностью этого соединения снижать содержание калия в организме и частично замещать его в биохимических процессах[62]. Пыль соединения может вызвать раздражение верхних дыхательных путей, респираторные расстройства, астму[40].
Комментарии
1 2 Расхождение данных значений со значениями, приведёнными ранее, объясняется разными источниками.
↑ Измерен относительно воздуха при длине волны 589 нм.
↑ В дополнение к перечисленным выше качественным микрокристаллическим реакциям.
Примечания
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Лидин Р. А., Андреева Л. Л., Молочко В. А.Константы неорганических веществ: справочник/Под редакцией проф. Р.А. Лидина.— 2-е изд., перераб. и доп..— М.: «Дрофа», 2006.— 685с.— ISBN 5-7107-8085-5.
1 2 3 4 Краткий справочник физико-химических величин/Под редакцией проф. А. А. Равделя и А. М. Пономарёвой.— Издание девятое.— СПб.: «Специальная литература», 1998.— 232с.— ISBN 5-86457-116-4.
1 2 Safety data for caesium chloride(англ.).Chemical and Other Safety Information. The Physical and Theoretical Chemistry Laboratory Oxford University.Проверено 8 апреля 2011.Архивировано 18августа 2011года.
1 2 Цезий//Химическая энциклопедия/Главный редактор И. Л. Кнунянц.— М.: «Советская энциклопедия», 1998.— Т.5.— С.654—656.— ISBN 5-85270-310-9.
1 2 3 4 5 6 Плющев В. Е., Стёпин Б. Д.Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия.— М.: «Химия», 1970.— 406с.
1 2 3 Плющев В. Е., Стёпин Б. Д.Аналитическая химия рубидия и цезия.— М.: «Наука», 1975.— С.22—26.— (Аналитическая химия элементов).
↑ Плющев В. Е., Стёпина С. Б., Фёдоров П. И.Химия и технология редких и рассеянных элементов/Под редакцией К. А. Большакова.— Изд. 2-е, перераб. и доп.— М.: «Высшая школа», 1976.— Т.1.— С.101—103.
↑ Давление пара в зависимости от температуры(неопр.).Новый справочник химика и технолога. Общие сведения. Строение вещества. Физические свойства важнейших веществ. Ароматические соединения. Химия фотографических процессов. Номенклатура органических соединений. Техника лабораторных работ. Основы технологии. Интеллектуальная собственность. ChemAnalytica.com.Проверено 23 февраля 2011.Архивировано 18августа 2011года.
↑ Растворимость неорганических соединений в смешанных и неводных растворителях(неопр.).Новый справочник химика и технолога. Общие сведения. Строение вещества. Физические свойства важнейших веществ. Ароматические соединения. Химия фотографических процессов. Номенклатура органических соединений. Техника лабораторных работ. Основы технологии. Интеллектуальная собственность. ChemAnalytica.com.Проверено 24 февраля 2011.Архивировано 18августа 2011года.
↑ Удельная электрическая проводимость твердых и расплавленных солей(неопр.).Новый справочник химика и технолога. Общие сведения. Строение вещества. Физические свойства важнейших веществ. Ароматические соединения. Химия фотографических процессов. Номенклатура органических соединений. Техника лабораторных работ. Основы технологии. Интеллектуальная собственность. ChemAnalytica.com.Проверено 24 февраля 2011.Архивировано 18августа 2011года.
1 2 3 4 Диффузия в твёрдой фазе(неопр.).Новый справочник химика и технолога. Электродные процессы. Химическая кинетика и диффузия. Коллоидная химия. ChemAnalytica.com.Проверено 24 февраля 2011.Архивировано 18августа 2011года.
1 2 3 Cesium and Cesium Compounds//Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology.— 4-th edition.— New York: John Wiley & Sons, 1994.— Т.5.— P.375—376.
↑ Halka M., Nordstrom B.Alkali and Alkaline Earth Metals.— New York: Facts On File, 2010.— P.52.— ISBN 978-0-8160-7369-6.
1 2 3 Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л.Химические свойства неорганических веществ/Под редакцией проф. Р.А.Лидина.— 3-е изд..— М.: «Химия», 2000.— С.49.— ISBN 5-7245-1163-0.
↑ Бария хлорид//Химическая энциклопедия/Главный редактор И. Л. Кнунянц.— М.: «Советская энциклопедия», 1988.— Т.1.— С.463.
↑ Consolidated Index of Selected Property Values: Physical Chemistry and Thermodynamics/National Research Council (U.S.). Office of Critical Tables.— Publication 976.— Washington, D.C.: National Academy of Science, 1962.— P.271.
↑ Полигалогениды//Химическая энциклопедия/Главный редактор И. Л. Кнунянц.— М.: «Советская энциклопедия», 1992.— Т.3.— С.1237—1238.— ISBN 5-85270-039-8.
↑ Менделевий//Химическая энциклопедия/Главный редактор И. Л. Кнунянц.— М.: «Советская энциклопедия», 1992.— Т.3.— С.57.— ISBN 5-85270-039-8.
↑ Patnaik P.Handbook of Inorganic Chemicals.— McGraw-Hill, 2003.— P.207.— ISBN 0-07-049439-8.
↑ Остерман Л. А.Методы исследования белков и нуклеиновых кислот: Электрофорез и ультрацентрифугирование (практическое пособие).— М.: «Наука», 1981.— С.240—263.— 288с.
↑ Cesium chloride//Academic Press Dictionary of Science and Technology/Edited by Morris Ch. G..— San Diego: Academic Press, 1992.— P.395.— 2432p.— ISBN 0-12-200400-0.
↑ ГОСТ 52407-2005. Вода питьевая. Методы определения жесткости.— Издание официальное.— М.: Стандартинформ, 2006.— 16с.
↑ Кленовский М. С., Кельман В. А., Жменяк Ю. В., Шпеник Ю. О.Люминесценция эксиплексных молекул XeCl* и XeBr*, инициируемая продольным импульсным разрядом в трехкомпонентной смеси Xe с парами CsCl и CsBr// Оптика и спектроскопия.— 2013.— Т. 114, № 2.— С. 216—224.— DOI:10.1134/S0030400X13010141.
↑ Industrial Minerals & Rocks: Commodities, Markets, and Uses/Edited by Kogel J. E., Trivedi N. C., Barker J. M.— Seven edition.— Littleton: Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, 2006.— P.1430.— 1548p.— ISBN 978-0-87335-233-8.
↑ Qureshi J. A., Buschman L. L., Throne J. E., Whaley P. M., Ramaswamy S. B.Rubidium Chloride and Cesium Chloride Sprayed on Maize Plants and Evaluated for Marking Diatraea grandiosella (Lepidoptera: Crambidae) in Mark–Recapture Dispersal Studies(англ.)// Environmental Entomology.— 2004.— Vol. 33, no. 4.— P. 930—940.— DOI:10.1603/0046-225X-33.4.930.
↑ Katritzky A. R., Meth-Cohn O., Rees Ch. W.Comprehensive Organic Functional Group Transformations/Volume editor: Gilchrist T. L..— First edition.— New York: Elsevier, 1995.— Vol.6: Synthesis: Carbon with Three or Four Attached Heteroatoms.— P.283.— 933p.— ISBN 978-0-080406046.
↑ Микрокристаллоскопия(неопр.).Новый справочник химика и технолога. Аналитическая химия (часть II). ChemAnalytica.com.Проверено 24 февраля 2011.Архивировано 18августа 2011года.
↑ Cesium Chloride(неопр.).Complementary and Alternative Medicine: Herbs, Vitamins, and Minerals. American Cancer Society.Проверено 13 мая 2011.Архивировано 18августа 2011года.
↑ Chemical Safety Data: Caesium chloride(англ.).Hands-on Science (H-Sci) Project: Chemical Safety Database. Physical and Theoretical Chemistry Laboratory, Oxford University.Проверено 8 апреля 2011.Архивировано 18августа 2011года.
↑ Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей/Под ред. проф. Н.В. Лазарева и проф. И.Д. Гадаскиной.— Издание 7-е, пер. и доп.— Л.: Химия, 1977.— Т.3.— С.328—329.
Литература
Плющев В. Е., Стёпин Б. Д.Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия.— М.: «Химия», 1970.— С.96—100.— 406с.
Cassileth B. R., Yeung K. S., Gubili J.Cesium Chloride//Herb-Drug Interactions in Oncology.— Second edition.— PMPH-USA, 2010.— P.158—160.— 769p.— ISBN 978-1-60795-041-7.
Eldridge J. E.Cesium Chloride (CsCl)//Handbook of Optical Constants of Solids/Edited by Edward D. Palik.— London: Academic Press, 1998.— Vol.3.— P.731—741.— ISBN 0-12-544423-0.
Другой контент может иметь иную лицензию. Перед использованием материалов сайта WikiSort.ru внимательно изучите правила лицензирования конкретных элементов наполнения сайта.
2019-2024 WikiSort.ru - проект по пересортировке и дополнению контента Википедии