Cesiumklorid, også kjent som cesiumklorid på kinesisk, er et hvitt eller svakt gult krystallinsk pulver med en molekylvekt på 168.359 og en molekylformel for ClCs. Det er en fargeløs og gjennomsiktig kubisk krystall med en renhet på over 99,5 %. Ved romtemperatur er tettheten av cesiumklorid 3,983 g/ml, og det er lett løselig i vann med en løselighet på opptil 1860 g/l. I tillegg har cesiumklorid også et høyt kokepunkt på 1290 grader, og dets løselighet i vann avtar med økende temperatur. Cesiumklorid er en ionisk forbindelse, hvor kationen er cesiumion (Cs+) og anionet er kloridion (Cl -). På grunn av sin høye løselighet og ioniske egenskaper har cesiumklorid utmerket ledningsevne i vann. I tillegg, på grunn av sin relativt store kationradius, er cesiumklorid utsatt for å danne blandede krystaller når det blandes med andre metallioner. Brytningsindeksen til cesiumklorid er 1,6418, noe som gjør den optisk aktiv og kan brukes til optisk forskning. I tillegg må cesiumklorid lagres i et fuktig miljø med høy temperatur for å forhindre at det smelter og spaltes.
(Produktlenke: https://www.bloomtechz.com/chemical-reagent/laboratory-reagent/cesium-chloride-powder-cas-7647-17-8.html)
Metode en er å løse opp cesiumkarbonat i en liten mengde vann, sakte tilsette saltsyre med en relativ tetthet på 1,18 under kontinuerlig omrøring, og oppvarme reaksjonen. Når pH =3, kok i en halv time og tilsett cesiumhydroksid for å bringe løsningens pH til nøytral. Filtrer, fordamp og konsentrer filtratet til en stor mengde krystaller utfelles, avkjøl til romtemperatur, separer moderluten, rengjør og tørk ved 100 grader for å oppnå det ferdige produktet.
Fremgangsmåten er som følger:
(1) Løs opp cesiumkarbonat i vann: Tilsett sakte en viss mengde cesiumkarbonatpulver til en liten mengde vann, rør for å løse det helt opp. Denne prosessen vil generere en stor mengde varme, og sikkerheten må tas i betraktning.
(2) Tilsett saltsyre: Tilsett sakte en viss mengde saltsyre til løsningen ovenfor under omrøring. En stor mengde gass vil bli generert under denne prosessen, og det må iverksettes beskyttelsestiltak.
(3) Oppvarmingsreaksjon: Varm blandingen ovenfor til koking og fortsett å røre for å reagere fullstendig.
(4) Nøytraliseringsløsning: Når pH-verdien til reaksjonsløsningen når rundt 3, stopp oppvarmingen og tilsett cesiumhydroksid-nøytraliseringsløsning for å gjøre pH-verdien til løsningen nøytral.
(5) Filtrering: Filtrer oppløsningen ovenfor for å fjerne ureagerte faste stoffer og urenheter.
(7) Fordampende krystallisering: Plasser filtratet i en fordampningsskål, varm opp og fordamp under omrøring til en stor mengde krystaller faller ut.
Avkjøling og separering: Avkjøl blandingen ovenfor til romtemperatur, separer moderluten og krystallene og oppnå cesiumkloridprodukt.
Den viktigste kjemiske reaksjonsligningen for denne metoden er:
Cs2CO3+2HCl → 2CsCl+CO2 ↑+H2O
Denne reaksjonen er en ionebytterreaksjon utført i vandig løsning, hvor Cs2CO3 og HCl representerer ioneformene av henholdsvis cesiumkarbonat og saltsyre. Reaksjonen genererte cesiumklorid, karbondioksid og vann.
Metode 2 innebærer omsetning av kvikksølv og hydrogenklorid: oppvarming av 15 g cesiumklorid og oppløsning i 100 ml vann. Løs opp 24,2 g støkiometrisk kvikksølvklorid i 25 ml 4 mol saltsyre. Tilsett denne HgCl/HCl-løsningen til løsningen ovenfor mens den er varm, rør og bland og avkjøl for å utfelle CsHgCl-krystaller. Filtrer, samle krystaller og kast moderluten. Løs opp krystallene i 120mL varmt vann, og etter avkjøling vil krystaller utfelles igjen.
Trinnene for å generere cesiumklorid gjennom reaksjonen av kvikksølv og hydrogenklorid er som følger:
(1) Preparatløsning: Løs opp en viss mengde cesiumklorid i vann for å lage en mettet løsning.
(2) Tilsetting av kvikksølv: Tilsett en viss mengde kvikksølv til løsningen ovenfor og rør til det kommer i full kontakt.
(3) Innføring av hydrogenklorid: Injiser hydrogenklorid i blandingen ovenfor gjennom en rørledning under omrøring. Når reaksjonen når likevekt, slutt å introdusere hydrogenklorid.
(4) Separasjon og rensing: Separer blandingen ovenfor for å oppnå cesiumkloridkrystaller. Moderluten kan gjenbrukes.
Den viktigste kjemiske reaksjonsligningen for denne metoden er:
Hg+HCl+CsCl → CsCl+HgCl2
Denne reaksjonen er en typisk fortrengningsreaksjon, der kvikksølv reagerer med hydrogenklorid for å produsere kvikksølvklorid (HgCl2) og cesiumklorid (CsCl) også fortrenges.
I tillegg til de to ovennevnte metodene, er en annen vanlig metode å bruke metall cesium for å reagere med klorgass for å generere cesiumklorid. Følgende er de detaljerte trinnene og kjemiske ligningene for denne metoden:
1. Forbered råvarer
Metallcesium: Metallcesium er et aktivt metallelement med høy tetthet og god ledningsevne. I denne reaksjonen fungerer cesiummetall som et reduksjonsmiddel.
Klor: Klor er en gulgrønn gass med sterke oksiderende egenskaper og må drives i avtrekksskap.
2, Driftstrinn
(1) Fremstilling av løsning: Tilsett en viss mengde vann til metall cesium for å fremstille en mettet løsning.
(2) Injeksjon av klorgass: Injiser klorgass i løsningen ovenfor gjennom en rørledning under omrøring. Når reaksjonen når likevekt, slutt å introdusere klorgass.
(3) Separasjon og rensing: Separer blandingen ovenfor for å oppnå cesiumkloridkrystaller. Moderluten kan gjenbrukes.
3. Kjemisk ligning
Den viktigste kjemiske reaksjonsligningen for denne metoden er:
2Cs+Cl2 → 2CsCl
Denne reaksjonen er en typisk fortrengningsreaksjon, der metall cesium reagerer med klorgass for å produsere cesiumklorid (CsCl).
Det skal bemerkes at denne metoden bruker aktiv metall cesium og klorgass med sterke oksiderende egenskaper, og krever veiledning av profesjonelt personell for å sikre sikkerheten. Samtidig må det genererte cesiumkloridproduktet renses og tørkes ytterligere for å møte behovene til praktiske anvendelser.