Cesiumchloride, ook bekend als cesiumchloride in het Chinees, is een wit of lichtgeel kristallijn poeder met een molecuulgewicht van 168,359 en een molecuulformule van ClC's. Het is een kleurloos en transparant kubusvormig kristal met een zuiverheid van meer dan 99,5%. Bij kamertemperatuur is de dichtheid van cesiumchloride 3,983 g/ml en het is gemakkelijk oplosbaar in water met een oplosbaarheid tot 1860 g/l. Bovendien heeft cesiumchloride ook een hoog kookpunt van 1290 graden, en de oplosbaarheid ervan in water neemt af bij toenemende temperatuur. Cesiumchloride is een ionische verbinding, waarbij het kation een cesiumion (Cs+) is en het anion een chloride-ion (Cl -). Vanwege de hoge oplosbaarheid en ionische eigenschappen heeft cesiumchloride een uitstekende geleidbaarheid in water. Bovendien is cesiumchloride, vanwege zijn relatief grote kationstraal, gevoelig voor het vormen van gemengde kristallen wanneer het wordt gemengd met andere metaalionen. De brekingsindex van cesiumchloride is 1,6418, waardoor het optisch actief is en gebruikt kan worden voor optisch onderzoek. Bovendien moet cesiumchloride worden opgeslagen in een vochtige omgeving met hoge temperaturen om vervloeiing en ontbinding te voorkomen.
(Productlink: https://www.bloomtechz.com/chemical-reagent/laboratory-reagent/cesium-chloride-powder-cas-7647-17-8.html)
Methode één is om cesiumcarbonaat op te lossen in een kleine hoeveelheid water, langzaam zoutzuur met een relatieve dichtheid van 1,18 toe te voegen onder voortdurend roeren, en de reactie te verwarmen. Wanneer de pH=3 is, kook dan een half uur en voeg cesiumhydroxide toe om de pH van de oplossing op neutraal te brengen. Filtreer, damp in en concentreer het filtraat totdat een grote hoeveelheid kristallen neerslaat, koel af tot kamertemperatuur, scheid de moederloog af, reinig en droog bij 100 graden om het eindproduct te verkrijgen.
De stappen zijn als volgt:
(1) Los cesiumcarbonaat op in water: voeg langzaam een bepaalde hoeveelheid cesiumcarbonaatpoeder toe aan een kleine hoeveelheid water, roer om het volledig op te lossen. Dit proces genereert een grote hoeveelheid warmte en er moet rekening worden gehouden met de veiligheid.
(2) Zoutzuur toevoegen: Voeg langzaam al roerend een bepaalde hoeveelheid zoutzuur toe aan de bovenstaande oplossing. Tijdens dit proces zal een grote hoeveelheid gas worden gegenereerd en er moeten beschermende maatregelen worden genomen.
(3) Verwarmingsreactie: Verwarm het bovenstaande mengsel tot het kookt en blijf roeren om volledig te reageren.
(4) Neutralisatieoplossing: Wanneer de pH-waarde van de reactieoplossing ongeveer 3 bereikt, stop dan met verwarmen en voeg cesiumhydroxideneutralisatieoplossing toe om de pH-waarde van de oplossing neutraal te maken.
(5) Filtratie: Filtreer de bovenstaande oplossing om niet-gereageerde vaste stoffen en onzuiverheden te verwijderen.
(7) Verdampingskristallisatie: Plaats het filtraat in een indampschaal, verwarm en damp onder roeren in tot een grote hoeveelheid kristallen neerslaat.
Koelen en scheiden: Koel het bovenstaande mengsel af tot kamertemperatuur, scheid de moederloog en kristallen en verkrijg het cesiumchlorideproduct.
De belangrijkste chemische reactievergelijking van deze methode is:
Cs2CO3+2HCl → 2CsCl+CO2 ↑+H2O
Deze reactie is een ionenuitwisselingsreactie die wordt uitgevoerd in een waterige oplossing, waarbij Cs2CO3 en HCl respectievelijk de ionvormen van cesiumcarbonaat en zoutzuur vertegenwoordigen. De reactie genereerde cesiumchloride, kooldioxide en water.
Methode 2 omvat het laten reageren van kwik en waterstofchloride: 15 g cesiumchloride verwarmen en oplossen in 100 ml water. Los 24,2 g stoichiometrisch kwikchloride op in 25 ml 4 mol zoutzuur. Voeg deze HgCl/HCl-oplossing toe aan de bovenstaande oplossing terwijl deze heet is, roer en meng, en koel af om CsHgCl-kristallen neer te slaan. Filter, verzamel kristallen en gooi de moederloog weg. Los de kristallen op in 120 ml heet water, en na afkoelen zullen de kristallen weer neerslaan.
De stappen voor het genereren van cesiumchloride door de reactie van kwik en waterstofchloride zijn als volgt:
(1) Bereidingsoplossing: los een bepaalde hoeveelheid cesiumchloride op in water om een verzadigde oplossing te bereiden.
(2) Kwik toevoegen: Voeg een bepaalde hoeveelheid kwik toe aan de bovenstaande oplossing en roer totdat deze volledig in contact komt.
(3) Introductie van waterstofchloride: Injecteer waterstofchloride in het bovengenoemde mengsel via een pijpleiding terwijl u roert. Wanneer de reactie een evenwicht bereikt, stop dan met het introduceren van waterstofchloride.
(4) Scheiding en zuivering: Scheid het bovenstaande mengsel om cesiumchloridekristallen te verkrijgen. De moederloog kan worden hergebruikt.
De belangrijkste chemische reactievergelijking van deze methode is:
Hg+HCl+CsCl → CsCl+HgCl2
Deze reactie is een typische verdringingsreactie, waarbij kwik reageert met waterstofchloride, waarbij kwikchloride (HgCl2) ontstaat. Ook cesiumchloride (CsCl) wordt verdrongen.
Naast de bovengenoemde twee methoden is een andere veelgebruikte methode het gebruik van metaalcesium om te reageren met chloorgas om cesiumchloride te genereren. Hieronder volgen de gedetailleerde stappen en chemische vergelijkingen van deze methode:
1. Bereid grondstoffen voor
Metaalcesium: Metaalcesium is een actief metaalelement met een hoge dichtheid en goede geleidbaarheid. Bij deze reactie werkt cesiummetaal als reductiemiddel.
Chloor: Chloor is een geelgroen gas met sterke oxiderende eigenschappen en moet in een zuurkast worden gebruikt.
2, bedieningsstappen
(1) Bereiding van de oplossing: Voeg een bepaalde hoeveelheid water toe aan metaalcesium om een verzadigde oplossing te bereiden.
(2) Chloorgas injecteren: Injecteer chloorgas in de bovengenoemde oplossing via een pijpleiding terwijl u roert. Wanneer de reactie een evenwicht bereikt, stop dan met het introduceren van chloorgas.
(3) Scheiding en zuivering: Scheid het bovenstaande mengsel om cesiumchloridekristallen te verkrijgen. De moederloog kan worden hergebruikt.
3. Chemische vergelijking
De belangrijkste chemische reactievergelijking van deze methode is:
2Cs+Cl2 → 2CsCl
Deze reactie is een typische verdringingsreactie, waarbij metaalcesium reageert met chloorgas om cesiumchloride (CsCl) te produceren.
Opgemerkt moet worden dat deze methode gebruik maakt van actief metaalcesium en chloorgas met sterke oxiderende eigenschappen, en de begeleiding van professioneel personeel vereist om de veiligheid te garanderen. Tegelijkertijd moet het gegenereerde cesiumchlorideproduct verder worden gezuiverd en gedroogd om aan de behoeften van praktische toepassingen te voldoen.