Хлорид цезия - Химические свойства

Химия - Хлорид цезия - Химические свойства

28 февраля 2011

Оглавление:
1. Хлорид цезия
2. Молекулярная и кристаллическая структура
3. Физические свойства
4. Получение
5. Химические свойства
6. Физиологическое действие и токсичность

Хлорид цезия при растворении в воде практически полностью диссоциирует на ионы, при этом в разбавленном растворе катионы цезия сольватированы:

$\mathsf{CsCl+6H_2O=^++Cl^-}$

В водных растворах вступает в типичные реакции обмена с некоторыми соединениями:

$\mathsf{CsCl+AgNO_3=CsNO_3+AgCl\downarrow}$

$\mathsf{CsCl+NaClO_4=NaCl+CsClO_4\downarrow}$

$\mathsf{2CsCl+H_2=2HCl+Cs_2\downarrow}$

Твёрдый CsCl при нагревании с концентрированной серной кислотой или гидросульфатом цезия образует сульфат:

$\mathsf{2CsCl+H_2SO_4=Cs_2SO_4+2HCl\uparrow}$

$\mathsf{CsCl+CsHSO_4=Cs_2SO_4+HCl\uparrow}$

Очень слабый восстановитель, окисляется до хлора только с помощью сильных окислителей в жёстких условиях:

$\mathsf{10CsCl+8H_2SO_4+2KMnO_4=5Cl_2\uparrow+2MnSO_4+K_2SO_4+5Cs_2SO_4+8H_2O}$

С некоторыми хлоридами образует смешанные соли: 2CsCl • BaCl₂, 2CsCl • CuCl₂, CsCl • 2CuCl, CsCl • LiCl и ряд других.

Вступает в реакцию с межгалогенными соединениями, образуя полигалогениды:

$\mathsf{CsCl+ICl_3=Cs}$

Применение

Хлорид цезия образуется как полупродукт при извлечении цезия из минерального сырья, а также как сырьё для металлотермического получения самого металла:

$\mathsf{2CsCl+Mg\ \xrightarrow{700-800\ ^oC}\ MgCl_2+2Cs}$

Соединение используют для получения гидроксида цезия — электролизом водного раствора соли:

$\mathsf{2CsCl+2H_2O=2CsOH+Cl_2\uparrow+\ H_2\uparrow}$

Соединение было использовано для изучения ионов менделевия Md.

В радиоэлектронной промышленности хлорид цезия используется в вакуумных трубках для радио- и телеаппаратуры, производства рентгенофлуоресцентных экранов; в радиографии в качестве контрастного вещества.

Важным направлением использования CsCl является его применение в качестве рабочего раствора для ультрацентрифугирования белковых частиц в градиенте плотности. В методе равновесного 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.

Прочие направления использования хлорида цезия включают:

активация электродов при сварке молибдена;
производство электропроводящего стекла;
производство диоксида титана;
производство буровых растворов;
пивоварение и производство минеральной воды;
реагент при определении жесткости воды методом измерения концентраций ионов кальция и магния пламенной атомно-абсорбционной спектрометрией;
эффективный нетоксичный галогеноноситель для электроразрядных эксиплексных источников УФ-излучения;
экспериментальный компонент флюсов для высокотемпературной пайки;
экспериментальное средство для борьбы с насекомыми-вредителями некоторых сельскохозяйственных культур.

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:

синтез производных глутаминовой кислоты:

$\mathsf{CH_2\!\!=\!\!CHCOOCH_3+ArCH\!\!=\!\!N\!\!-\!\!CH\!\!-\!\!COOC_3\ \xrightarrow{TBAB,\ CsCl,\ K_2CO_3}\ ArCH\!\!=\!\!N\!\!-\!\!C\!\!-\!\!COOC_3}$

реакция замещения в тетранитрометане:

$\mathsf{C_4+CsCl\ \xrightarrow{DMF}\ C_3Cl+CsNO_2}$

Применение в аналитической химии

Хлорид цезия находит широкое применение как аналитический реагент для проведения качественных реакций микрохимического обнаружения неорганических веществ по образованию характерных кристаллических осадков. Примеры частных микрокристаллоскопических реакций с использованием CsCl приведены в таблице:

Обнаруживаемый ион	Сопутствующие реагенты	Состав осадка	Характеристика осадка	Предел обнаружения, мкг
AsO₃	KI	Cs₂ или Cs₃	красные шестиугольники	0,01
Au	AgCl, HCl	Cs₂Ag	почти черные крестики, четырех- и шестилучевые звезды	0,01
Au	NH₄SCN	Cs	оранжево-жёлтые иглы	0,4
Bi	KI, HCl	Cs₂ • 2,5H₂O	красные шестиугольники	0,13
Cu	₂Pb, CH₃COOH, KNO₂	Cs₂Pb	черные мелкие кубы	0,01
In	—	Cs₃	мелкие октаэдры	0,02
	—	Cs₂	тёмно-красные мелкие октаэдры	н/д
Mg	Na₂HPO₄	CsMgPO₄ • 6H₂O	мелкие тетраэдры	н/д
Pb	KI	Cs	жёлто-зеленые иглы, розетки	0,01
Pd	NaBr	Cs₂	буро-красные иглы и призмы	н/д
	—	Cs	тёмно-красные ромбы, бипирамиды	0,2
	—	Cs₂	зелено-жёлтые мелкие октаэдры	0,5
ReO₄	—	CsReO₄	тетрагональные бипирамиды	0,13
Rh	KNO₂	Cs₃	жёлтые кубы	0,1
Ru	—	Cs₃	розово-красные иглы, палочки	н/д
	—	Cs₂	красно-бурые мелкие кристаллы	0,8
Sb	—	Cs₂ • nH₂O	шестиугольники	0,16
Sb	NaI	Cs или Cs₂	красные шестиугольники	0,1
Sn	—	Cs₂	очень мелкие октаэдры	0,2
TeO₃	HCl	Cs₂	светло-жёлтые октаэдры	0,3
Tl	NaI	Cs	оранжево-красные шестиугольники, прямоугольники, кубы	0,06

Используется хлорид цезия для следующих качественных аналитических реакций:

Обнаруживаемый ион	Сопутствующие реагенты	Аналитическое определение	Предел обнаружения, мг/мл
Al	K₂SO₄	в нейтральной среде после высушивания без нагревания — бесцветные кристаллы	0,01
Ga	KHSO₄	при небольшом нагревании выпадают бесцветные кристаллы	0,5
Cr	KHSO₄	в слабокислой среде при упаривании выпадают бледно-фиолетовые кристаллы	0,06

Применение в медицине

Терапевтические свойства хлорида цезия были обнаружены ещё в 1888 году в лаборатории И.П.Павлова С.С. Боткиным. Соединение обладало выраженным гипертензивным и сосудосуживающим действием и было использовано для лечения нарушений сердечно-сосудистой системы.

Многочисленные клинические испытания показали, что хлорид цезия может быть эффективным противоопухолевым средством при комплексной терапии некоторых форм рака, однако использование этого препарата в настоящее время является экспериментальным и, по мнению American Cancer Society русск., требует дальнейшего изучения для оценки возможных рисков и последствий лечения.

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. 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.

Помимо обычного хлорида цезия, отдельное применение в лучевой диагностике и радиотерапии находит CsCl — хлорид металла, в котором используется радиоактивный изотоп цезия Cs. Другой радиоизотоп цезия Cs в виде хлорида также применяется как лечебно-диагностическое средство в брахитерапии и, в частности, прямой диагностики инфаркта миокарда.

По состоянию на 13 мая 2011 года хлорид цезия не входит в Перечень лекарственных средств, зарегистрированных, внесенных в государственный реестр лекарственных средств и разрешенных к медицинскому применению в Российской Федерации.

<<< Бромид цезия

Бромид цинка >>>

Химики
Бытовая химия
Химические вещества
Химические законы и уравнения
История химии
Лабораторная техника

Химическое машиностроение
Награды в области химических наук
Химическая номенклатура
Химическое образование
Химические общества
Химическая промышленность

Разделы химии
Химические реакции
Химические свойства
Химическая связь
Химические системы
Химические теории