Chlorid cézny, tiež známy ako chlorid cézny v čínštine, je biely alebo mierne žltý kryštalický prášok s molekulovou hmotnosťou 168,359 a molekulovým vzorcom ClCs. Ide o bezfarebný a priehľadný kubický kryštál s čistotou nad 99,5 %. Pri izbovej teplote je hustota chloridu cézneho 3,983 g/ml a je ľahko rozpustný vo vode s rozpustnosťou až 1860 g/l. Okrem toho má chlorid cézny tiež vysoký bod varu 1290 stupňov a jeho rozpustnosť vo vode so zvyšujúcou sa teplotou klesá. Chlorid cézny je iónová zlúčenina, pričom katión je cézny ión (Cs+) a anión je chloridový ión (Cl-). Vďaka svojej vysokej rozpustnosti a iónovým vlastnostiam má chlorid cézny vynikajúcu vodivosť vo vode. Okrem toho je chlorid cézny vzhľadom na svoj relatívne veľký polomer katiónov náchylný na tvorbu zmiešaných kryštálov, keď sa zmieša s inými kovovými iónmi. Index lomu chloridu cézneho je 1,6418, vďaka čomu je opticky aktívny a možno ho použiť na optický výskum. Okrem toho je potrebné chlorid cézny skladovať vo vlhkom a vysokoteplotnom prostredí, aby sa zabránilo jeho navlhnutiu a rozkladu.
(Odkaz na produkt: https://www.bloomtechz.com/chemical-reagent/laboratory-reagent/cesium-chloride-powder-cas-7647-17-8.html)
Prvým spôsobom je rozpustenie uhličitanu cézneho v malom množstve vody, pomalé pridávanie kyseliny chlorovodíkovej s relatívnou hustotou 1,18 za stáleho miešania a zahrievanie reakcie. Keď pH =3, varte pol hodiny a pridajte hydroxid cézny, aby sa pH roztoku upravilo na neutrálnu hodnotu. Filtrát sa filtruje, odparuje a koncentruje, kým sa nevyzráža veľké množstvo kryštálov, ochladí sa na teplotu miestnosti, oddelí sa materský lúh, čistí sa a suší sa pri 100 stupňoch, čím sa získa hotový produkt.
Kroky sú nasledovné:
(1) Rozpustite uhličitan cézny vo vode: Pomaly pridajte určité množstvo prášku uhličitanu cézneho do malého množstva vody a miešajte, aby sa úplne rozpustil. Tento proces bude generovať veľké množstvo tepla a je potrebné vziať do úvahy bezpečnosť.
(2) Pridajte kyselinu chlorovodíkovú: Pomaly pridajte určité množstvo kyseliny chlorovodíkovej do vyššie uvedeného roztoku za stáleho miešania. Počas tohto procesu sa vytvorí veľké množstvo plynu a je potrebné prijať ochranné opatrenia.
(3) Reakcia zahrievania: Zahrejte vyššie uvedenú zmes do varu a pokračujte v miešaní, aby úplne zreagovala.
(4) Neutralizačný roztok: Keď hodnota pH reakčného roztoku dosiahne približne 3, zastavte zahrievanie a pridajte neutralizačný roztok hydroxidu cézneho, aby bola hodnota pH roztoku neutrálna.
(5) Filtrácia: Prefiltrujte vyššie uvedený roztok, aby ste odstránili nezreagované tuhé látky a nečistoty.
(7) Kryštalizácia odparovaním: Filtrát umiestnite do odparovacej misky, zahrievajte a odparujte za stáleho miešania, kým sa nevyzráža veľké množstvo kryštálov.
Ochladenie a separácia: Vyššie uvedená zmes sa ochladí na teplotu miestnosti, oddelí sa materský lúh a kryštály a získa sa produkt chloridu cézneho.
Hlavná rovnica chemickej reakcie tejto metódy je:
Cs2CO3+2HCl → 2CsCl+CO2 ↑+H2O
Táto reakcia je iónomeničovou reakciou uskutočňovanou vo vodnom roztoku, kde Cs2CO3 a HCl predstavujú iónové formy uhličitanu cézneho a kyseliny chlorovodíkovej. Reakcia vytvorila chlorid cézny, oxid uhličitý a vodu.
Metóda 2 zahŕňa reakciu ortuti a chlorovodíka: zahriatie 15 g chloridu cézneho a jeho rozpustenie v 100 ml vody. Rozpustite 24,2 g stechiometrického chloridu ortutnatého v 25 ml 4 mol kyseliny chlorovodíkovej. Tento roztok HgCl/HCl pridajte k vyššie uvedenému roztoku, kým je horúci, miešajte a premiešajte a ochlaďte, aby sa vyzrážali kryštály CsHgCl. Prefiltrujte, zozbierajte kryštály a odstráňte materský lúh. Kryštály rozpustite v 120 ml horúcej vody a po ochladení sa kryštály opäť vyzrážajú.
Kroky na generovanie chloridu cézneho prostredníctvom reakcie ortuti a chlorovodíka sú nasledovné:
(1) Prípravný roztok: Rozpustite určité množstvo chloridu cézneho vo vode, aby ste pripravili nasýtený roztok.
(2) Pridanie ortuti: Do vyššie uvedeného roztoku pridajte určité množstvo ortuti a miešajte, kým sa úplne nedostane do kontaktu.
(3) Zavedenie chlorovodíka: Za stáleho miešania vstreknite chlorovodík do vyššie uvedenej zmesi potrubím. Keď sa reakcia dostane do rovnováhy, prestaňte pridávať chlorovodík.
(4) Separácia a čistenie: Vyššie uvedená zmes sa oddelí, čím sa získajú kryštály chloridu cézneho. Matečný lúh sa môže znovu použiť.
Hlavná rovnica chemickej reakcie tejto metódy je:
Hg+HCl+CsCl → CsCl+HgCl2
Táto reakcia je typickou vytesňovacou reakciou, pri ktorej ortuť reaguje s chlorovodíkom za vzniku chloridu ortutnatého (HgCl2) a vytesňuje sa aj chlorid cézny (CsCl).
Okrem vyššie uvedených dvoch metód je ďalšou bežnou metódou použitie kovového cézia na reakciu s plynným chlórom za vzniku chloridu cézneho. Nasledujú podrobné kroky a chemické rovnice tejto metódy:
1. Pripravte si suroviny
Kovové cézium: Kovové cézium je aktívny kovový prvok s vysokou hustotou a dobrou vodivosťou. Pri tejto reakcii pôsobí kov cézium ako redukčné činidlo.
Chlór: Chlór je žltozelený plyn so silnými oxidačnými vlastnosťami a musí byť prevádzkovaný v digestore.
2, Prevádzkové kroky
(1) Príprava roztoku: Pridajte určité množstvo vody do kovového cézia na prípravu nasýteného roztoku.
(2) Vstrekovanie plynného chlóru: Vstreknite plynný chlór do vyššie uvedeného roztoku potrubím za stáleho miešania. Keď sa reakcia dostane do rovnováhy, prestaňte zavádzať plynný chlór.
(3) Separácia a čistenie: Vyššie uvedená zmes sa oddelí, čím sa získajú kryštály chloridu cézneho. Matečný lúh sa môže znovu použiť.
3. Chemická rovnica
Hlavná rovnica chemickej reakcie tejto metódy je:
2Cs+Cl2 -> 2CsCl
Táto reakcia je typická vytesňovacia reakcia, pri ktorej kovové cézium reaguje s plynným chlórom za vzniku chloridu cézneho (CsCl).
Je potrebné poznamenať, že táto metóda využíva aktívne kovové cézium a plynný chlór so silnými oxidačnými vlastnosťami a na zaistenie bezpečnosti si vyžaduje vedenie odborného personálu. Vzniknutý chlorid cézny je zároveň potrebné ďalej čistiť a sušiť, aby vyhovoval potrebám praktických aplikácií.