Бромид цезия

Бромид цезия
Общие
Систематическое наименование	Бромид цезия
Традиционные названия	Бромид цезия
Химическая формула	CsBr
Эмпирическая формула	CsBr
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	твёрдое
Примеси	Rb, Ca, Na
Молярная масса	212,81 г/моль
Плотность	4,43[1] г/см³
Термические свойства
Температура плавления	637[1] °C
Температура кипения	1297[1] °C
Оптические свойства
Показатель преломления	1,6984[2]
Классификация
Рег. номер CAS	7787-69-1
Рег. номер EINECS	232-130-0
SMILES	[Cs+].[Br-]
RTECS	FK9275000
Безопасность
ЛД50	1400[3] мг/кг

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 объемноцентрированная типа CsCl.

Молекулярная и кристаллическая структура

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 (E_св) равна 395 кДж/моль^{[1]:[стр. 380]}. Бромид цезия в газообразном состоянии содержит молекулы димера Cs₂Br₂ плоской ромбической формы^[4].

Структура решётки CsBr

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)^{[5]:[стр. 91]}. Пространственная группа F m3m, a = 0,723 нм, Z = 4. Энергия кристаллической решётки U = 625,9 кДж/моль^{[5]:[стр. 101]}. Длина связи Cs—Br в газообразном состоянии составляет 307 пм^[4], в жидком — 355 пм, твёрдом — 362 пм^[6]. При температуре жидкого гелия в кристаллах бромида цезия происходит скольжение дислокации, приводящее к аномальной пластичности и тягучести соединения^[7].

Элементный состав соединения: Cs 62,45 %, Br 37,55 %.

Физические свойства

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^[8]. Не образует кристаллогидратов^[9]. Из водных растворов кристаллизуется в виде безводных кубов или ромбических додекаэдров^{[5]:[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^[9].

Хорошо растворим в бромоводородной кислоте. Зависимость максимальной концентрации CsBr (по массе) в водном растворе HBr различной концентрации при 25 °C^[9]:

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: стандартная энтальпия образования, ΔHo298 = −208 кДж/моль; стандартная энтропия образования, So298 = 267 Дж/(моль·K); стандартная энергия Гиббса образования, ΔGo298 = −240 кДж/моль. в кристаллическом состоянии: стандартная энтальпия образования, ΔHo298 = −392 кДж/моль; стандартная энтропия образования, So298 = 117 Дж/(моль·K); стандартная энергия Гиббса образования, ΔGo298 = −379 кДж/моль.

Получение

В лабораторных условиях бромид цезия может быть получен взаимодействием гидроксида, карбоната, гидрокарбоната или сульфида цезия с бромистоводородной кислотой:

$\mathsf{CsOH+HBr=CsBr+H_2O}$

$\mathsf{Cs_2CO_3+2HBr=2CsBr+CO_2\uparrow+H_2O}$

Возможный альтернативный вариант — обменная реакция карбоната цезия с бромидом кальция или бария:

$\mathsf{Cs_2CO_3+CaBr_2=2CsBr+CaCO_3\downarrow}$

Химические свойства

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^[10].

Концентрированный водный раствор бромида цезия реагирует с жидким бромом с образованием дибромобромата(I) цезия^[11]:

$\mathsf{CsBr+Br_2=Cs[Br(Br)_2]}$

Действием увлажнённого хлора на тонкоизмельченный бромид цезия можно получить дихлоробромат(I) цезия^[12]:

$\mathsf{CsBr+Cl_2=Cs[Br(Cl)_2]}$

Применение

• Входит в состав люминофоров для люминесцентных экранов, используемых в радиографии^[13];
• Источник щелочного металла (основа специальных таблеток) для термоионных детекторов, используемых в селективной газовой хроматографии;

Применение в оптике

Комментарии

Примечания

1. ↑ ^{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
2. ↑ Таблица неорганических и координационных соединений. Новый справочник химика и технолога. Основные свойства неорганических, органических и элементоорганических соединений. ChemAnalytica.com. Архивировано из первоисточника 28 июля 2012. Проверено 15 апреля 2011.
3. ↑ Safety data for caesium bromide  (англ.). Chemical and Other Safety Information. The Physical and Theoretical Chemistry Laboratory Oxford University. Архивировано из первоисточника 28 июля 2012. Проверено 15 апреля 2011.
4. ↑ ^{1 2} Турова Н. Я. Неорганическая химия в таблицах. — М.: Высший химический колледж РАН, 1997. — С. 85.
5. ↑ ^{1 2 3} Плющев В. Е., Стёпин Б. Д. Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия. — М.: «Химия», 1970. — 406 с.
6. ↑ Danek V. Physico-Chemical Analysis of Molten Electrolytes. — First edition. — Elsevier, 2006. — P. 11. — 449 p. — ISBN 0-444-52116-X
7. ↑ 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
8. ↑ Mullin J. W. Crystallization. — Fourth edition. — Oxford: Butterworth-Heinemann, 2001. — P. 521. — 594 p. — ISBN 0-7506-4833-3
9. ↑ ^{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
10. ↑ Шумилов А. А. Термодинамические расчёты фазового состава летучих продуктов деления в топливной полости, МЭЗ и ВЦС // Материалы 13-ой Международной телекоммуникационной конференции молодых ученых и студентов «Молодежь и наука». Секция 1.12: Физика, химия и компьютерная разработка материалов. — 2009.
11. ↑ Степин Б. Д., Плющев В. Е., Факеев А. А. Анионгалогенааты щелочных металлов и аммония // Успехи химии. — 1965. — Т. 34. — № 11. — С. 1890.
12. ↑ Цезий - фотографии  (рус.). Химия и Химики № 3 2012. Журнал Химия и Химики. Архивировано из первоисточника 10 августа 2012. Проверено 29 июля 2012.
13. ↑ 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. — Т. 6136. — С. 219—226. — DOI:10.1007/978-3-642-13666-5_30

Литература

Ссылки

Соединения цезия

Азид цезия (CsN₃) • Алюминий-цезий сульфат (CsAl(SO₄)₂) • Амид цезия (CsNH₂) • Ацетат цезия (CsCH₃COO) • Аурид цезия (CsAu) • Бензоат цезия (CsC₆H₅COO) • Борогидрид цезия (CsBH₄) • Бромат цезия (CsBrO₄) • Бромид цезия (CsBr) • Бромид-дииодид цезия (CsBrI₂) • Бромид-дихлорид цезия (CsBrCl₂) • Бромид-иодид-хлорид цезия (CsBrClI) • Гексафторогерманат цезия (Cs₂[GeF₆]) • Гексафторокупрат(IV) цезия (Cs₂CuF₆) • Гексафторсиликат цезия (Cs₂SiF₆) • Гексафторхромат(V) цезия (CsCrF₆) • Гептафторксенат цезия (CsXeF₇) • Гидрид цезия (CsH) • Гидроксид цезия (CsOH) • Гидросульфат цезия (CsHSO₄) • Гипофосфит цезия (CsPO₂) • Дибромид-иодид цезия (CsBr₂I) • Дибромидхлорид цезия (CsBr₂Cl) • Дигидроортофосфат цезия (CsH₂PO₄) • Дихромат цезия (Cs₂Cr₂O₇) • Иодат цезия (CsIO₃) • Иодид-дихлорид цезия (CsICl₂) • Иодид цезия (CsI) • Карбонат цезия (Cs₂CO₃) • Лактат цезия (CsCH₃CHOHCOO) • Метаборат цезия (CsBO₂) • Молибдат цезия (CsMoO₄) • Надпероксид цезия (CsO₂) • Нитрат цезия (CsNO₃) • Нитрид цезия (Cs₃N) • Нитрит цезия (CsNO₂) • Озонид цезия (CsO₃) • Оксид цезия (Cs₂O) • Октафторксенат(VI) цезия (Cs₂XeF₈) • Пентаиодид цезия (CsI₅) • Перманганат цезия (CsMnO₄) • Пероксид цезия (Cs₂O₂) • Перхлорат цезия (CsClO₃) • Полисульфиды цезия (Cs₂S_n) • Сульфат цезия (Cs₂SO₄) • Сульфид цезия (Cs₂S) • Тетраборат цезия (Cs₂B₄O₇) • Тетрагидридоборат(III) цезия (Cs[BH₄]) • Тетрагидроалюминат цезия (CsAlH₄) • Тиоцианат цезия (CsSCN) • Трибромид цезия (CsBr₃) • Трииодид цезия (CsI₃) • Формиат цезия (CsCOOH) • Фосфид цезия (Cs₂P₅) • Фторид цезия (CsF) • Хлорат цезия (CsClO₄) • Хлорид цезия (CsCl) • Хромат цезия (Cs₂CrO₄)