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Cloreto de césio em pó, também conhecido como sal de cloreto de césio, é um composto inorgânico com a fórmula química CsCl, CAS 7647-17-8. Existe como um sólido cristalino branco sob condições padrão, exibindo um alto ponto de fusão e estabilidade. É altamente solúvel em água, o que o torna útil em diversas aplicações que vão desde pesquisa até processos industriais. Este composto se destaca por sua estrutura cristalina única, conhecida como cloreto de césio ou estrutura cúbica de corpo centrado (BCC), onde os íons césio (Cs+) ocupam os cantos e o centro de um cubo, enquanto os íons cloreto (Cl-) estão localizados no centro de cada face. Este arranjo dá ao CsCl uma aparência e propriedades distintas.
Na investigação médica, tem despertado interesse devido ao seu potencial como abordagem alternativa de tratamento, particularmente no campo da terapia do cancro. No entanto, a sua utilização neste contexto permanece controversa e não comprovada, faltando ensaios clínicos e evidências científicas para apoiar a sua eficácia e segurança.
Além disso, encontra aplicações em reatores nucleares como absorvedor de nêutrons e em espectroscopia devido à emissão de raios gama após irradiação. Na química, serve como fonte de íons de césio para diversos experimentos e sínteses.
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Fórmula Química |
ClCs |
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Massa Exata |
167.87 |
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Peso molecular |
168.36 |
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m/z |
167.87 (100.0%), 169.87 (32.0%) |
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Análise Elementar |
Cl, 21,06; Cs, 78,94 |
Abaixo de 445 graus, a célula de cloreto de césio é uma célula principal (que pode ser considerada como um simples acúmulo cúbico de íons cloreto, e os íons de césio preenchem a lacuna cúbica). Os compostos com esta estrutura cristalina incluem CSCL, CSBR, CSI, tlcl, TlBr e NH4Cl. Quando a temperatura é superior a 445 graus, também possui uma estrutura cúbica de face centrada com número de coordenação 8.
Cloreto de césio em pó(Número CAS: 7647-17-8), como composto inorgânico, tem demonstrado amplo valor de aplicação em vários campos devido às suas propriedades físicas e químicas únicas. Sua estrutura cristalina cúbica incolor, alto ponto de fusão (645 graus), alto ponto de ebulição (1290 graus) e fácil solubilidade em água e solventes polares tornam-no um material-chave indispensável na pesquisa científica e na produção industrial.
1. Separação Biomédica e Molecular
A aplicação no campo biomédico concentra-se na tecnologia de centrifugação por gradiente de densidade, cujo princípio central é construir gradientes descontínuos de concentração de cloreto de césio e obter uma separação eficiente, utilizando as diferenças de densidade de diferentes biomoléculas.
Separação de DNA e RNA: Na clonagem e sequenciamento de genes, a solução de cloreto de césio pode formar um gradiente de densidade estável, permitindo que o DNA e o RNA sejam dispostos em camadas de acordo com a densidade durante a centrifugação. Por exemplo, por meio da ultracentrifugação, o DNA se deposita em áreas com maiores concentrações de cloreto de césio, enquanto o RNA permanece em camadas de menor concentração, alcançando uma separação de alta-pureza.
Purificação de vírus e proteínas: A centrifugação em gradiente de cloreto de césio também pode ser usada para separar partículas virais (como adenovírus, bacteriófagos) e complexos proteicos. Sua vantagem é que não requer modificação química e pode manter a atividade natural das biomoléculas.
Purificação de Oocistos de Cryptosporidium: Na pesquisa parasitária, a centrifugação em gradiente de cloreto de césio é o método padrão para purificar Oocistos de Cryptosporidium. Ao controlar com precisão as condições de centrifugação, podem ser obtidas amostras de alta atividade e baixa contaminação.
2. Ciência dos Materiais e Preparação de Materiais Funcionais
As propriedades iônicas do cloreto de césio o tornam um "regulador estrutural" na ciência dos materiais, otimizando as propriedades dos materiais por meio de métodos como dopagem iônica e modificação de interface.
Dispositivos fotovoltaicos de perovskita:
Estabilidade da rede: Em células solares de perovskita (PSCs), o cloreto de césio (CsE) pode ser incorporado na rede FAPbI3 para suprimir a transição de fase de alfa para delta, reduzindo a taxa de decaimento da eficiência do dispositivo de 45% para 18% após 500 horas a uma temperatura elevada de 85 graus.
Passivação de defeitos: íons Cl ⁻ preenchem as vagas na rede de perovskita, reduzindo a densidade dos estados de defeito de 1,5 × 10 ¹⁶ cm ⁻ ³ para 7,2 × 10 ¹⁵ cm ⁻ ³ e aumentando a eficiência de conversão fotoelétrica (PCE) de 22,3% para 24,1%.
Otimização de luz azul PeLED: A largura de meio pico dos pontos quânticos CsPbCl ∝ modificados com cloreto de césio foi reduzida de 28 nm para 22 nm, e o rendimento quântico (PLQY) aumentou de 65% para 82%, melhorando significativamente a pureza da cor e a eficiência da luminescência.
Campo catalítico:
Redução de dióxido de carbono: O cloreto de césio é carregado na superfície dos catalisadores à base de Cu, e o efeito de doação de elétrons do Cs ⁺ pode regular o estado eletrônico da superfície do Cu, aumentando a seletividade do CO de 58% para 83% enquanto inibe a geração de H ₂.
Produção de hidrogênio fotocatalítico: Cloreto de césio é introduzido no fotocatalisador g-C ∝ N ₄, e Cs ⁺ é intercalado na intercamada, expandindo o espaçamento entre camadas e promovendo a separação das cargas fotogeradas. A taxa de geração de hidrogênio é aumentada de 120 μ mol · g ⁻¹· h ⁻¹ para 280 μ mol · g ⁻¹· h ⁻¹, e a taxa de retenção de atividade atinge 90% após 10 ciclos.
Síntese funcional de materiais:
3. Ciência Nuclear e Tecnologia Energética
A aplicação do cloreto de césio no campo da ciência nuclear baseia-se principalmente na absorção de nêutrons e nas propriedades do traçador radioativo.
Fonte de nêutrons e material detector: O cloreto de césio pode ser usado como absorvedor de nêutrons para monitoramento e controle de reatores nucleares. Sua alta densidade (3,988 g/cm³) e alto índice de refração o tornam um material ideal para janelas ópticas e cristais de laser.
Preparação de radioisótopos: Na medicina nuclear, o cloreto de césio pode ser usado para preparar traçadores radioativos, como compostos marcados com ¹³ ⁷ Cs, para diagnóstico de tumores e monitoramento de tratamento.
Produção de plutônio por eletrólise de sal fundido: Na indústria de energia atômica, o cloreto de césio é combinado com cloreto de plutônio para extrair plutônio metálico por meio da eletrólise de sal fundido, que é um elo fundamental no ciclo do combustível nuclear.
4. Indústria Eletrônica e Dispositivos Ópticos
A condutividade e propriedades ópticas decloreto de césio em pótornam-no importante para aplicações na indústria eletrônica.
Preparação de vidro condutor: O vidro de óxido de índio e estanho (ITO) dopado com cloreto de césio tem maior condutividade e transparência e é amplamente utilizado em áreas como telas de cristal líquido (LCDs) e células solares.
Fototubo e tela de fluorescência de raios X-: O cloreto de césio pode ser usado como dopante para materiais optoeletrônicos para melhorar a eficiência da conversão fotoelétrica. Em telas de fluorescência de raios X-, seu alto número atômico (Cs: 55) pode aumentar a capacidade de absorção de raios X-e melhorar a resolução da imagem.
5. Química Analítica e Testes Industriais
O cloreto de césio é usado principalmente como reagente de alta-pureza e fixador cromatográfico em química analítica.
Análise de gotejamento: utilizada para detecção qualitativa de cromo trivalente e gálio, conseguindo análises rápidas através da formação de precipitados característicos ou reações de cor.
Fase estacionária de cromatografia gasosa: adequada para análise cromatográfica de alta-temperatura de bifenil, trifenileno, etc. Sua estabilidade térmica (ponto de fusão 645 graus) pode suportar condições de separação de alta-temperatura.
Reagente de análise espectral: O cloreto de césio pode ser usado como calibrador de linha de base ou padrão interno em análise microscópica e espectroscopia de absorção atômica para melhorar a precisão da análise.
1. adaptação-de perovskita sem chumbo
Em resposta ao problema de fácil oxidação e baixa estabilidade de perovskitas à base de estanho sem chumbo (como CsSnI3), o cloreto de césio pode inibir a oxidação de Sn ² ⁺ formando uma solução sólida de CsSnCl3. A pesquisa mostrou que filmes finos de CsSnI3 dopados com 5% de cloreto de césio mantêm uma eficiência inicial de 85% após serem expostos ao ar por 100 horas, enquanto a eficiência de amostras não dopadas diminui para 40%. Essa inovação lançou as bases para a industrialização de dispositivos de perovskita{10}}isentos de chumbo.
2. Regulação catalítica multiescala
Combinando técnicas de caracterização in{0}}situ, como XRD e XPS in{1}}in situ, investigue o mecanismo dinâmico do cloreto de césio em reações catalíticas.
Por exemplo, na reação de hidrogenação de CO ₂ em metanol, o XRD in{0}}situ revelou que o cloreto de césio pode estabilizar a fase ativa do catalisador CuZnAl, aumentando a seletividade do metanol de 65% para 82%. Esta descoberta fornece ideias de controle de nível atômico para projetos de catalisadores.
3. Aprimoramento de imagens biomédicas
Materiais fluorescentes à base de cloreto de césio têm demonstrado grande potencial no campo da imagem biológica. Por exemplo, nanocristais de CsPbBr ∝ podem ser usados para imagens de fluorescência de tumores vivos, com seu comprimento de onda de emissão (520 nm) desviado do comprimento de onda de autofluorescência de tecidos biológicos (450-500 nm), o que pode melhorar significativamente a relação sinal-ruído. Além disso, a modificação da superfície do polietilenoglicol (PEG) pode prolongar o tempo de circulação dos nanocristais no sangue e melhorar a eficiência da entrega direcionada.
Método de síntese
Cs2CO3+ 2 HCl → 2 CsCl + 2 H2O + CO2
Quando ph=3, ferva por meia hora e adicione hidróxido de césio para tornar o valor de pH da solução neutro. Após a filtração, o filtrado é evaporado e concentrado até uma grande quantidade de cristalização, resfriado à temperatura ambiente, o licor-mãe é separado, limpo e seco a 100 º C, que é o produto acabado.
Dissolver 15g em 100ml de água aquecendo. Dissolva os 24,2g estequiométricos de cloreto mercúrico em 25ml de ácido clorídrico 4mol. Adicione a solução hgcl2/hcl à solução acima enquanto ela está quente, mexa, misture e esfrie para precipitar os cristais de cshgcl3. Absorver e filtrar, coletar a cristalização e descartar o licor-mãe. Dissolver os cristais em 120ml de água quente e cristalizar novamente após resfriamento. Por esta razão, o metal alcalino pode ser reduzido para menos de 0,01% por recristalização repetida 2 a 3 vezes. Finalmente, a cristalização é dissolvida em água quente, o gás H2S é introduzido para saturar a solução e o HgS precipita. Depois que o HgS é filtrado, o filtrado é coletado e evaporado até a secura, podendo ser obtido cloreto de césio puro.
Dissolver 15g em 100ml de água aquecendo. Dissolva os 24,2g estequiométricos de cloreto mercúrico em 25ml de ácido clorídrico 4mol. Adicione a solução de HgCl2 e HCl à solução acima enquanto ela está quente, mexa, misture e esfrie para precipitar os cristais de cshgcl3. Absorver e filtrar, coletar a cristalização e descartar o licor-mãe. Dissolver os cristais em 120ml de água quente e cristalizar novamente após resfriamento. Por esta razão, o metal alcalino pode ser reduzido para menos de 0,01% por recristalização repetida 2-3 vezes. Finalmente, a cristalização é dissolvida em água quente, o gás H2S é introduzido para saturar a solução e o HgS precipita. Depois que o HgS é filtrado, o filtrado é coletado e evaporado até a secura, purocloreto de césio em pópode ser obtido.
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