Бромид цезия
Броми́д це́зия (цезий бромистый) — CsBr, неорганическое бинарное соединение цезия и брома, цезиевая соль бромоводородной кислоты. Бесцветное (в кристаллическом виде) вещество с ионной структурой; нелетучее, термически устойчивое, хорошо растворимое в воде. Кристаллическая решётка CsBr — кубическая примитивная типа CsCl.
| Бромид цезия | |
|---|---|
 | |
| Общие | |
| Систематическое наименование |
Бромид цезия |
| Традиционные названия | Бромид цезия, бромистый цезий |
| Хим. формула | CsBr |
| Рац. формула | CsBr |
| Физические свойства | |
| Состояние | твёрдое |
| Примеси | Rb, Ca, Na |
| Молярная масса | 212,81 г/моль |
| Плотность | 4,43[1] |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • плавления | 637[1] |
| • кипения | 1297[1] °C |
| Энтальпия | |
| • образования | −406 кДж/моль[2] |
| Оптические свойства | |
| Показатель преломления | 1,6984[3] |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 7787-69-1 |
| PubChem | 24592 |
| Рег. номер EINECS | 232-130-0 |
| SMILES | |
| InChI | |
| RTECS | FK9275000 |
| ChemSpider | 22994 |
| Безопасность | |
| Предельная концентрация | 2 мг/м³ |
| ЛД50 | 1400 мг/кг [4] |
| Токсичность | умеренно-токсичен, ирритант |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
 Медиафайлы на Викискладе | |
Молекулярная и кристаллическая структура править
Бромид цезия — соединение с ярко выраженной ионной структурой (ионный кристалл), где каждый ион цезия Cs+ окружен восемью ионами брома Br−. Энергия ионизации, I = 7,78 эВ[1]:[стр. 373]. Энергия атомизации (Eсв) равна 395 кДж/моль[1]:[стр. 380]. Бромид цезия в газообразном состоянии содержит молекулы димера Cs2Br2 плоской ромбической формы[5].
Кристаллическая решётка соединения кубическая, примитивная (α-CsBr), пространственная группа P m3m, a = 0,429 нм, Z = 1.
При нагревании α-CsBr переходит в гранецентрированную модификацию β-CsBr (тип NaCl)[6]:[стр. 91]. Пространственная группа F m3m, a = 0,723 нм, Z = 4. Энергия кристаллической решётки U = 625,9 кДж/моль[6]:[стр. 101]. Длина связи Cs—Br в газообразном состоянии составляет 307 пм[5], в жидком — 355 пм, твёрдом — 362 пм[7]. При температуре жидкого гелия в кристаллах бромида цезия происходит скольжение дислокации, приводящее к аномальной пластичности и тягучести соединения[8].
Элементный состав соединения: Cs 62,45 %, Br 37,55 %.
Физические свойства править
Бромид цезия в нормальных условиях представляет собой бесцветное (в крупно-кристаллическом виде) или белое (в виде порошка) соединение, хорошо растворимое в воде — 123,3 грамм CsBr в 100 г H2O при 50 °С, 214 г при 80 °С[1]:[стр. 620]. Теплота растворения в воде при комнатной температуре составляет −25,96 кДж/моль[9]. Не образует кристаллогидратов[10]. Из водных растворов кристаллизуется в виде безводных кубических кристаллов или безводных кристаллов в форме ромбических додекаэдров[6]:[стр. 100].
Плотность водного раствора CsBr при 20 °C[1]:[стр. 645]:
| 1 % | 2 % | 4 % | 6 % | 8 % | 10 % | 12 % | 14 % | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Плотность, г/л | 1006,1 | 1014,1 | 1030,5 | 1047,3 | 1064,7 | 1082,7 | 1101,2 | 1120,3 |
| 16 % | 18 % | 20 % | 22 % | 24 % | 30 % | 35 % | 40 % | |
| 1140,1 | 1160,5 | 1181,7 | 1203,6 | 1226,3 | 1299,7 | 1367,6 | 1442,8 |
Соединение растворимо в метаноле, этаноле; хорошо растворимо в муравьиной кислоте и гидразине; плохо растворимо в ацетоне, пиридине, эфире, ацетонитриле, нитробензоле[10].
Хорошо растворим в бромоводородной кислоте. Зависимость максимальной концентрации CsBr (по массе) в водном растворе HBr различной концентрации при 25 °C[10]:
| Концентрация HBr, % | 5 % | 10 % | 15% | 20 % | 25 % |
|---|---|---|---|---|---|
| Концентрация CsBr, % | 49,0 | 40,6 | 33,3 | 27,9 | 23,4 |
|
Основные термодинамические характеристики[1]:[стр. 462, 532]: в газообразном состоянии:
в кристаллическом состоянии:
|
Получение править
В лабораторных условиях бромид цезия может быть получен взаимодействием гидроксида, карбоната, гидрокарбоната или сульфида цезия с бромистоводородной кислотой:
Возможный альтернативный вариант — обменная реакция карбоната цезия с бромидом кальция или бария:
Химические свойства править
Бромид цезия — термически довольно устойчивое соединение. В отсутствие воды в газообразном состоянии при температуре 2100—2400 K степень диссоциации молекул CsBr не превышает 0,025[11].
Концентрированный водный раствор бромида цезия реагирует с жидким бромом с образованием дибромобромата(I) цезия[12]:
![{\displaystyle {\mathsf {CsBr+Br_{2}=Cs[Br(Br)_{2}]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d8bec277af6daf96de2ddcab117e9e3db2d2e89d)
Действием увлажнённого хлора на тонкоизмельченный бромид цезия можно получить дихлоробромат(I) цезия[13]:
![{\displaystyle {\mathsf {CsBr+Cl_{2}=Cs[Br(Cl)_{2}]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d6a4eb2eb8156d802a7df287cc40281f441958fc)
Соединение в водных растворах вступает в традиционные реакции ионного обмена, например:
Применение править
- Входит в состав люминофоров для люминесцентных экранов, используемых в рентгене[14];
- Источник щелочного металла (основа специальных таблеток) для термоионных детекторов, используемых в селективной газовой хроматографии;
Комментарии править
Примечания править
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 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. — 685 с. — ISBN 5-7107-8085-5.
- ↑ Wiberg N. Anorganische Chemie — Берлин: Walter de Gruyter, 2017. — Т. 1. — С. 1509.
- ↑ Таблица неорганических и координационных соединений. Новый справочник химика и технолога. Основные свойства неорганических, органических и элементоорганических соединений. ChemAnalytica.com. Дата обращения: 15 апреля 2011. Архивировано 24 марта 2013 года.
- ↑ Safety data for caesium bromide (англ.). Chemical and Other Safety Information. The Physical and Theoretical Chemistry Laboratory Oxford University. Дата обращения: 15 апреля 2011. Архивировано 28 июля 2012 года.
- ↑ 1 2 Турова Н. Я. Неорганическая химия в таблицах. — М.: Высший химический колледж РАН, 1997. — С. 85.
- ↑ 1 2 3 Плющев В. Е., Стёпин Б. Д. Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия. — М.: «Химия», 1970. — 406 с.
- ↑ Danek V. Physico-Chemical Analysis of Molten Electrolytes. — First edition. — Elsevier, 2006. — P. 11. — 449 p. — ISBN 0-444-52116-X.
- ↑ Koizumi H., Suzuki T. Dislocation Motion in Alkali-Halides with CsCl Structure // Dislocations in Solids / Edited by Suzuki H., Ninomiya T., Sumino K., Takeuchi Sh.. — University of Tokio Press: Yamada Science Foundation, 1985. — P. 479. — 672 p. — (Yamada Conference IX). — ISBN 4-13-068113-3.
- ↑ Mullin J. W. Crystallization. — Fourth edition. — Oxford: Butterworth-Heinemann, 2001. — P. 521. — 594 p. — ISBN 0-7506-4833-3.
- ↑ 1 2 3 Цезия галогениды // Химическая энциклопедия / Главный редактор И. Л. Кнунянц. — М.: «Советская энциклопедия», 1998. — Т. 5. — С. 657. — ISBN 5-85270-310-9.
- ↑ Шумилов А. А. Термодинамические расчёты фазового состава летучих продуктов деления в топливной полости, МЭЗ и ВЦС // Материалы 13-й Международной телекоммуникационной конференции молодых ученых и студентов «Молодежь и наука». Секция 1.12: Физика, химия и компьютерная разработка материалов. — 2009. Архивировано 4 марта 2016 года.
- ↑ Степин Б. Д., Плющев В. Е., Факеев А. А. Анионгалогенааты щелочных металлов и аммония // Успехи химии. — Российская академия наук, 1965. — Т. 34, № 11. — С. 1890.
- ↑ Цезий - фотографии. Химия и Химики № 3 2012. Журнал Химия и Химики. Дата обращения: 29 июля 2012. Архивировано 14 октября 2012 года.
- ↑ Vandenbroucke D. A. N., Leblans P. J. R. CR Mammography: Image Quality Measurement and Model Calculation for Needle vs. Powder Imaging Plate (англ.) // Digital Mammography: Lecture Notes in Computer Science. — 2010. — Vol. 6136. — P. 219—226. — doi:10.1007/978-3-642-13666-5_30.