Cezijev klorid, v kitajščini znan tudi kot cezijev klorid, je bel ali rahlo rumen kristalinični prah z molekulsko maso 168,359 in molekulsko formulo ClCs. Je brezbarven in prozoren kubični kristal s čistočo nad 99,5 %. Pri sobni temperaturi je gostota cezijevega klorida 3,983 g/mL in je zlahka topen v vodi s topnostjo do 1860 g/L. Poleg tega ima cezijev klorid tudi visoko vrelišče 1290 stopinj, njegova topnost v vodi pa se zmanjšuje z naraščajočo temperaturo. Cezijev klorid je ionska spojina, pri čemer je kation cezijev ion (Cs+), anion pa kloridni ion (Cl -). Zaradi visoke topnosti in ionskih lastnosti ima cezijev klorid odlično prevodnost v vodi. Poleg tega je cezijev klorid zaradi relativno velikega kationskega polmera nagnjen k tvorbi mešanih kristalov, če ga mešamo z drugimi kovinskimi ioni. Lomni količnik cezijevega klorida je 1,6418, zaradi česar je optično aktiven in se lahko uporablja za optične raziskave. Poleg tega je treba cezijev klorid shranjevati v vlažnem in visokotemperaturnem okolju, da preprečimo njegovo raztapljanje in razpad.
(Povezava do izdelka: https://www.bloomtechz.com/chemical-reagent/laboratory-reagent/cesium-chloride-powder-cas-7647-17-8.html)
Prva metoda je, da cezijev karbonat raztopimo v majhni količini vode, počasi dodajamo klorovodikovo kislino z relativno gostoto 1,18 ob nenehnem mešanju in reakcijo segrevamo. Ko je pH =3, vre pol ure in dodamo cezijev hidroksid, da pH raztopine postane nevtralen. Filtrat filtrirajte, odparite in koncentrirajte, dokler se ne obori velika količina kristalov, ohladite na sobno temperaturo, ločite matično lužnico, očistite in posušite pri 100 stopinjah, da dobite končni produkt.
Koraki so naslednji:
(1) Raztopite cezijev karbonat v vodi: počasi dodajte določeno količino praška cezijevega karbonata v majhno količino vode in premešajte, da se popolnoma raztopi. Ta proces bo ustvaril veliko količino toplote, zato je treba upoštevati varnost.
(2) Dodajte klorovodikovo kislino: med mešanjem počasi dodajte določeno količino klorovodikove kisline v zgornjo raztopino. Med tem postopkom bo nastala velika količina plina, zato je treba sprejeti zaščitne ukrepe.
(3) Reakcija segrevanja: Zgornjo mešanico segrejte do vrenja in nadaljujte z mešanjem, da popolnoma reagira.
(4) Nevtralizacijska raztopina: Ko vrednost pH reakcijske raztopine doseže približno 3, prenehajte s segrevanjem in dodajte nevtralizacijsko raztopino cezijevega hidroksida, da postane pH vrednost raztopine nevtralna.
(5) Filtracija: Filtrirajte zgornjo raztopino, da odstranite nereagirane trdne snovi in nečistoče.
(7) Kristalizacija z izparevanjem: Filtrat postavite v izparilno posodo, segrevajte in izparevajte, medtem mešajte, dokler se ne obori velika količina kristalov.
Hlajenje in ločevanje: Ohladite zgornjo zmes na sobno temperaturo, ločite matično lužnico in kristale ter dobite produkt cezijev klorid.
Glavna enačba kemijske reakcije te metode je:
Cs2CO3+2HCl → 2CsCl+CO2 ↑+H2O
Ta reakcija je reakcija ionske izmenjave, ki se izvaja v vodni raztopini, kjer Cs2CO3 in HCl predstavljata ionski obliki cezijevega karbonata oziroma klorovodikove kisline. Pri reakciji so nastali cezijev klorid, ogljikov dioksid in voda.
Metoda 2 vključuje reakcijo živega srebra in vodikovega klorida: segrejemo 15 g cezijevega klorida in ga raztopimo v 100 ml vode. Raztopite 24,2 g stehiometričnega živosrebrovega klorida v 25 ml 4 molov klorovodikove kisline. To raztopino HgCl/HCl dodajte zgornji raztopini, medtem ko je vroča, premešajte in premešajte ter ohladite, da se oborijo kristali CsHgCl. Filtrirajte, zberite kristale in zavrzite matično lužnico. Kristale raztopite v 120 ml vroče vode in po ohlajanju se bodo kristali ponovno oborili.
Koraki za pridobivanje cezijevega klorida z reakcijo živega srebra in vodikovega klorida so naslednji:
(1) Raztopina za pripravo: Raztopite določeno količino cezijevega klorida v vodi, da pripravite nasičeno raztopino.
(2) Dodajanje živega srebra: dodajte določeno količino živega srebra zgornji raztopini in mešajte, dokler ne pride v popoln stik.
(3) Uvajanje vodikovega klorida: v zgornjo mešanico vbrizgajte vodikov klorid po cevovodu med mešanjem. Ko reakcija doseže ravnovesje, prenehajte z vnosom klorovodika.
(4) Ločevanje in čiščenje: Ločite zgornjo mešanico, da dobite kristale cezijevega klorida. Matično lužnico je mogoče ponovno uporabiti.
Glavna enačba kemijske reakcije te metode je:
Hg+HCl+CsCl → CsCl+HgCl2
Ta reakcija je tipična reakcija izpodrivanja, pri kateri živo srebro reagira z vodikovim kloridom, da nastane živosrebrov klorid (HgCl2) in izpodriva se tudi cezijev klorid (CsCl).
Poleg zgornjih dveh metod je še ena pogosta metoda uporaba kovinskega cezija za reakcijo s plinastim klorom, da se ustvari cezijev klorid. Sledijo podrobni koraki in kemijske enačbe te metode:
1. Pripravite surovine
Kovinski cezij: Kovinski cezij je aktivni kovinski element z visoko gostoto in dobro prevodnostjo. Pri tej reakciji kovinski cezij deluje kot redukcijsko sredstvo.
Klor: Klor je rumeno zelen plin z močnimi oksidacijskimi lastnostmi in ga je treba uporabljati v dimni napi.
2, koraki delovanja
(1) Priprava raztopine: kovinskemu ceziju dodajte določeno količino vode, da pripravite nasičeno raztopino.
(2) Vbrizgavanje klorovega plina: v zgornjo raztopino skozi cevovod med mešanjem vbrizgajte klorov plin. Ko reakcija doseže ravnotežje, prenehajte z uvajanjem plinastega klora.
(3) Ločevanje in čiščenje: Ločite zgornjo mešanico, da dobite kristale cezijevega klorida. Matično lužnico je mogoče ponovno uporabiti.
3. Kemijska enačba
Glavna enačba kemijske reakcije te metode je:
2Cs+Cl2 → 2CsCl
Ta reakcija je tipična reakcija izpodrivanja, pri kateri kovinski cezij reagira s plinastim klorom, da nastane cezijev klorid (CsCl).
Upoštevati je treba, da ta metoda uporablja aktivni kovinski plin cezij in klor z močnimi oksidacijskimi lastnostmi in zahteva vodenje strokovnega osebja za zagotovitev varnosti. Hkrati je treba ustvarjeni produkt cezijevega klorida dodatno očistiti in posušiti, da zadosti potrebam praktičnih aplikacij.