Cloreto de césio, também conhecido como cloreto de césio em chinês, é um pó cristalino branco ou ligeiramente amarelo com peso molecular de 168,359 e fórmula molecular de ClCs. É um cristal cúbico incolor e transparente com pureza superior a 99,5%. À temperatura ambiente, a densidade do cloreto de césio é 3,983g/mL, e é facilmente solúvel em água com solubilidade de até 1860g/L. Além disso, o cloreto de césio também possui um alto ponto de ebulição de 1290 graus, e sua solubilidade em água diminui com o aumento da temperatura. O cloreto de césio é um composto iônico, sendo o cátion o íon césio (Cs+) e o ânion o íon cloreto (Cl -). Devido à sua alta solubilidade e propriedades iônicas, o cloreto de césio possui excelente condutividade em água. Além disso, devido ao seu raio catiônico relativamente grande, o cloreto de césio tende a formar cristais mistos quando misturado com outros íons metálicos. O índice de refração do cloreto de césio é 1,6418, o que o torna opticamente ativo e pode ser usado para pesquisas ópticas. Além disso, o cloreto de césio precisa ser armazenado em ambiente úmido e de alta temperatura para evitar sua deliquescência e decomposição.
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O primeiro método consiste em dissolver o carbonato de césio em uma pequena quantidade de água, adicionar lentamente ácido clorídrico com densidade relativa de 1,18 sob agitação contínua e aquecer a reação. Quando o pH=3, ferva por meia hora e adicione hidróxido de césio para trazer o pH da solução para neutro. Filtre, evapore e concentre o filtrado até precipitar uma grande quantidade de cristais, resfrie à temperatura ambiente, separe o licor-mãe, limpe e seque a 100 graus para obter o produto acabado.
As etapas são as seguintes:
(1) Dissolva o carbonato de césio em água: Adicione lentamente uma certa quantidade de pó de carbonato de césio a uma pequena quantidade de água e mexa para dissolvê-lo completamente. Este processo irá gerar uma grande quantidade de calor e a segurança deve ser levada em consideração.
(2) Adicionar ácido clorídrico: Adicione lentamente uma certa quantidade de ácido clorídrico à solução acima enquanto agita. Uma grande quantidade de gás será gerada durante este processo e medidas de proteção precisam ser tomadas.
(3) Reação de aquecimento: Aqueça a mistura acima até ferver e continue mexendo para reagir completamente.
(4) Solução de neutralização: Quando o valor de pH da solução de reação atingir cerca de 3, pare o aquecimento e adicione solução de neutralização de hidróxido de césio para tornar o valor de pH da solução neutro.
(5) Filtração: Filtre a solução acima para remover sólidos e impurezas que não reagiram.
(7) Cristalização evaporativa: Colocar o filtrado em uma placa de evaporação, aquecer e evaporar, mexendo até precipitar uma grande quantidade de cristais.
Resfriamento e Separação: Resfrie a mistura acima até a temperatura ambiente, separe o licor-mãe e os cristais e obtenha o produto cloreto de césio.
A principal equação de reação química deste método é:
Cs2CO3+2HCl → 2CsCl+CO2 ↑+H2O
Esta reação é uma reação de troca iônica realizada em solução aquosa, onde Cs2CO3 e HCl representam as formas iônicas do carbonato de césio e do ácido clorídrico, respectivamente. A reação gerou cloreto de césio, dióxido de carbono e água.
O método 2 envolve a reação de mercúrio e cloreto de hidrogênio: aquecer 15g de cloreto de césio e dissolvê-lo em 100mL de água. Dissolva 24,2g de cloreto de mercúrio estequiométrico em 25mL de ácido clorídrico 4mol. Adicione esta solução de HgCl/HCl à solução acima enquanto ela está quente, mexa e misture e esfrie para precipitar cristais de CsHgCl. Filtre, colete os cristais e descarte o licor-mãe. Dissolva os cristais em 120mL de água quente e, após o resfriamento, os cristais precipitarão novamente.
As etapas para gerar cloreto de césio através da reação de mercúrio e cloreto de hidrogênio são as seguintes:
(1) Solução de preparação: Dissolva uma certa quantidade de cloreto de césio em água para preparar uma solução saturada.
(2) Adicionando mercúrio: Adicione uma certa quantidade de mercúrio à solução acima e mexa até entrar em contato total.
(3) Introdução de cloreto de hidrogênio: Injete cloreto de hidrogênio na mistura acima através de uma tubulação enquanto agita. Quando a reação atingir o equilíbrio, pare de introduzir cloreto de hidrogênio.
(4) Separação e purificação: Separe a mistura acima para obter cristais de cloreto de césio. O licor mãe pode ser reutilizado.
A principal equação de reação química deste método é:
Hg+HCl+CsCl → CsCl+HgCl2
Esta reação é uma reação de deslocamento típica, na qual o mercúrio reage com o cloreto de hidrogênio para produzir cloreto de mercúrio (HgCl2) e o cloreto de césio (CsCl) também é deslocado.
Além dos dois métodos acima, outro método comum é usar césio metálico para reagir com cloro gasoso para gerar cloreto de césio. A seguir estão as etapas detalhadas e equações químicas deste método:
1. Prepare matérias-primas
Césio metálico: O césio metálico é um elemento metálico ativo com alta densidade e boa condutividade. Nesta reação, o césio metálico atua como agente redutor.
Cloro: O cloro é um gás verde amarelo com fortes propriedades oxidantes e precisa ser operado em uma capela.
2, etapas de operação
(1) Preparação da solução: Adicione uma certa quantidade de água ao césio metálico para preparar uma solução saturada.
(2) Injeção de cloro gasoso: Injete cloro gasoso na solução acima através de uma tubulação enquanto agita. Quando a reação atingir o equilíbrio, pare de introduzir cloro gasoso.
(3) Separação e purificação: Separe a mistura acima para obter cristais de cloreto de césio. O licor mãe pode ser reutilizado.
3. Equação química
A principal equação de reação química deste método é:
2Cs+Cl2 → 2CsCl
Esta reação é uma reação de deslocamento típica, na qual o césio metálico reage com o cloro gasoso para produzir cloreto de césio (CsCl).
Deve-se observar que este método utiliza o metal ativo césio e cloro gasoso com fortes propriedades oxidantes e requer a orientação de profissionais para garantir a segurança. Ao mesmo tempo, o produto de cloreto de césio gerado precisa ser ainda mais purificado e seco para atender às necessidades de aplicações práticas.