sezyum klorür - Caesium chloride

sezyum klorür.jpg
CsCl çokyüzlü.png
Sezyum-klorür-3D-ionic.png
İsimler
IUPAC adı
sezyum klorür
Diğer isimler
sezyum klorür
tanımlayıcılar
3B model ( JSmol )
Kimyasal Örümcek
ECHA Bilgi Kartı 100.028.728 Bunu Vikiveri'de düzenleyin
AT Numarası
ÜNİİ
  • InChI=1S/ClH.Cs/h1H;/q;+1/p-1 KontrolY
    Anahtar: AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M KontrolY
  • InChI=1/ClH.Cs/h1H;/q;+1/p-1
    Anahtar: AIYUHDOJVYHWHXWOFAO
  • [Cs+].[Cl-]
Özellikler
CsCl
Molar kütle 168.36 g/mol
Dış görünüş beyaz katı
higroskopik
Yoğunluk 3.988 g / cc 3.
Erime noktası 646 °C (1.195 °F; 919 K)
Kaynama noktası 1.297 °C (2.367 °F; 1.570 K)
1910 g/L (25 °C)
çözünürlük etanol içinde çözünür
Bant boşluğu 8,35 eV (80 K)
-56,7 · 10 -6 cm 3 / mol
1.712 (0,3 μm) 1,640
(0,59 μm)
1,631 (0,75 μm)
1,626 (1
μm)
1,616 ( 5 μm) 1,563 (20 μm)
Yapı
CsCl, cP2
Öğleden sonra 3 m, No. 221
a  = 0,4119 nm
0,0699 mil 3
1
Kübik (Cs + )
Kübik (Cl )
Tehlikeler
GHS piktogramları GHS07: ZararlıGHS08: Sağlık tehlikesi
GHS Sinyal kelimesi Uyarı
H302 , H341 , H361 , H373
P201 , P202 , P260 , P264 , P270 , P281 , P301+312 , P308+313 , P314 , P330 , P405 , P501
Ölümcül doz veya konsantrasyon (LD, LC):
LD 50 ( ortalama doz )
2600 mg/kg (oral, sıçan)
Bağıntılı bileşikler
Diğer anyonlar
Sezyum florür
Sezyum bromür
Sezyum iyodür
Sezyum astatid
Diğer katyonlar
Lityum klorür
Sodyum klorür
Potasyum klorür
Rubidyum klorür
Fransiyum klorür
Aksi belirtilmediği sürece, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da).
☒n doğrulamak  ( nedir   ?) KontrolY☒n
Bilgi kutusu referansları

Sezyum klorür veya sezyum klorür , Cs Cl formülüne sahip inorganik bileşiktir . Bu renksiz tuz, çeşitli niş uygulamalarında önemli bir sezyum iyonu kaynağıdır . Kristal yapısı, her bir sezyum iyonunun 8 klorür iyonu tarafından koordine edildiği ana bir yapısal tip oluşturur. Sezyum klorür suda çözünür. Isıtmada CsCl, NaCl yapısına dönüşür. Sezyum klorür, karnalit (% 0,002'ye kadar), silvit ve kainitte safsızlıklar olarak doğal olarak oluşur . Dünya çapında yılda 20 tondan az CsCl, çoğunlukla sezyum içeren bir mineral kirleticiden üretilir .

Sezyum klorür, çeşitli DNA türlerini ayırmak için izopiknik santrifüjlemede yaygın olarak kullanılan bir ilaç yapısıdır . Analitik kimyada , iyonları çökeltinin rengi ve morfolojisi ile tanımlamak için kullanıldığı bir reaktiftir . Sezyum klorür, 137 CsCl veya 131 CsCl gibi radyoizotoplarla zenginleştirildiğinde , kanser tedavisi ve miyokard enfarktüsünün teşhisi gibi nükleer tıp uygulamalarında kullanılır . Başka bir kanser tedavisi şekli, geleneksel radyoaktif olmayan CsCl kullanılarak incelenmiştir. Geleneksel sezyum klorür, insanlar ve hayvanlar için oldukça düşük bir toksisiteye sahipken, radyoaktif form, CsCl'nin sudaki yüksek çözünürlüğü nedeniyle çevreyi kolayca kirletir. 1987'de Brezilya'nın Goiânia kentinde 93 gramlık bir kaptan 137 CsCl tozunun yayılması, dört kişinin ölümüne ve 249 kişinin doğrudan etkilenmesine neden olan şimdiye kadarki en kötü radyasyon sızıntısı kazalarından biriyle sonuçlandı.

Kristal yapı

Sezyum klorür yapısı, her iki atomun da sekiz kat koordinasyona sahip olduğu iki atomlu bir ilkel kübik kafes benimser. Klorür atomları küpün köşelerindeki kafes noktaları üzerinde bulunurken sezyum atomları küplerin merkezindeki deliklerde bulunur; alternatif ve tam olarak eşdeğer bir 'düzen' köşelerde sezyum iyonlarına ve merkezde klorür iyonuna sahiptir. Bu yapı, CsBr ve CsI ve birçok ikili metalik alaşımlarla ortaktır . Buna karşılık, diğer alkali halojenürler sodyum klorür (kaya tuzu ) yapısına sahiptir. Her iki iyon da boyut olarak benzer olduğunda ( bu koordinasyon numarası için Cs + iyonik yarıçap 174 pm, Cl 181 pm) CsCl yapısı benimsenir, farklı olduklarında (Na + iyonik yarıçap 102 pm, Cl 181 pm) sodyum klorür yapı benimsenmiştir. 445 °C'nin üzerine ısıtıldığında, normal sezyum klorür yapısı (α-CsCl), kaya tuzu yapısıyla ( uzay grubu Fm 3 m ) β-CsCl formuna dönüşür . Kaya tuzu yapısı, mika , LiF, KBr ve NaCl substratlar üzerinde büyütülen nanometre inceliğinde CsCl filmlerinde ortam koşullarında da gözlenir .

Fiziki ozellikleri

Sezyum klorür, büyük kristaller şeklinde renksizdir ve toz haline getirildiğinde beyazdır. 20 °C'de 1865 g/L'den 100 °C'de 2705 g/L'ye yükselen maksimum çözünürlükle suda kolayca çözünür. Kristaller çok higroskopiktir ve ortam koşullarında kademeli olarak parçalanır. Sezyum klorür hidrat oluşturmaz .

CsCl'nin suda çözünürlüğü
Т (°C) 0 10 20 25 30 40 50 60 70 80 90 100
S (ağırlıkça%) 61.83 63.48 64.96 65.64 66.29 67.50 68.60 69.61 70.54 71.40 72.21 72.96

Sodyum klorür ve potasyum klorürün aksine sezyum klorür, konsantre hidroklorik asitte kolayca çözünür. Sezyum klorür ayrıca formik asitte (1077 g/L 18 °C'de) ve hidrazinde nispeten yüksek çözünürlüğe sahiptir ; metanolde orta çözünürlük (25 °C'de 31,7 g/L) ve etanolde düşük çözünürlük (25 °C'de 7,6 g/L), kükürt dioksit (25 °C'de 2,95 g/L), amonyak (3,8 g/L'de 25 °C) 0 °C), aseton (18 °C'de %0,004), asetonitril ( 18 °C'de 0,083 g/L), etilasetatlar ve diğer kompleks eterler , bütanon , asetofenon , piridin ve klorobenzen .

80 K'de yaklaşık 8.35 eV'lik geniş bant aralığına rağmen sezyum klorür elektriği zayıf bir şekilde iletir ve iletkenliği elektronik değil iyoniktir . İletkenlik, 300 °C'de 10 −7 S/cm mertebesinde bir değere sahiptir . Kafes boşluklarının en yakın komşu atlamaları yoluyla gerçekleşir ve hareketlilik Cl için Cs + boşluklarından çok daha yüksektir . İletkenlik, yaklaşık 450 °C'ye kadar sıcaklıkla artar, aktivasyon enerjisi yaklaşık 260 °C'de 0,6 ila 1,3 eV arasında değişir. Daha sonra α-CsCl'den β-CsCl fazına faz geçişi nedeniyle iki büyüklük sırası keskin bir şekilde düşer. İletkenlik ayrıca, kafes boşluklarının hareketliliğini azaltan basınç uygulamasıyla (0.4 GPa'da yaklaşık 10 kat azalma) bastırılır.

Reaksiyonlar

Sezyum klorür tamamen suda çözünmesi üzerine ayrışıp ve Cs + katyonları olan solvatlanmış seyreltilmiş çözelti içinde. İçin CsCI dönüştürür sezyum sülfat üzerinde konsantre sülfürik asit içinde ısıtıldı ya da ısıtılır sezyum hidrojen sülfat 550-700 ° C:

2 CsCl + H 2 SO 4 → Cs 2 SO 4 + 2 HCl
CsCI + CsHSO 4 → Cs 2 SO 4 + HCI

Sezyum klorür, diğer klorürlerle çeşitli çift tuzlar oluşturur. Örnekler arasında 2CsCl·BaCl 2 , 2CsCl·CuCl 2 , CsCl·2CuCl ve CsCl·LiCl ve interhalojen bileşikleri bulunur:

Oluşum ve üretim

Çift duvarlı karbon nanotüpler içinde büyütülen tek atomlu sezyum halojenür teller .

Sezyum klorür doğal olarak halojenür mineralleri karnalit (%0,002'ye kadar CsCl ile KMgCl 3 ·6H 2 O), sylvit (KCl) ve kainit (MgSO 4 ·KCl·3H 2 O) ve maden sularında bir safsızlık olarak bulunur . Örneğin, sezyum izolasyonunda kullanılan Bad Dürkheim kaplıcasının suyu yaklaşık 0.17 mg/L CsCl içeriyordu. Bu minerallerin hiçbiri ticari olarak önemli değildir.

Endüstriyel ölçekte, CsCl, toz haline getirilen ve yüksek sıcaklıkta hidroklorik asit ile muamele edilen mineral kirleticiden üretilir . Ekstrakt antimon klorür , iyodin monoklorür veya seryum(IV) klorür ile işlenerek zayıf çözünür çift tuz elde edilir, örneğin:

CsCl + SbCl 3 → CsSbCl 4

Çift tuzun hidrojen sülfür ile işlenmesi CsCl'yi verir:

2 CsSbCl 4 + 3 H 2 S → 2 CsCl + Sb 2 S 3 + 8 HCl

Yüksek saflıkta CsCl ayrıca termal bozunma ile yeniden kristalize edilmiş (ve )' den üretilir :

1970'lerde ve 2000'lerde dünya çapında yılda sadece 20 ton sezyum bileşiği, CsCl'nin büyük katkısıyla üretiliyordu. Sezyum-137 için zenginleştirilmiş sezyum klorür radyasyon tedavisi uygulamaları tek bir tesiste üretilmektedir Mayak içinde Ural bölgesinin Rusya ve bir İngiliz satıcı üzerinden uluslararası satılmaktadır. Tuz, higroskopik doğası nedeniyle 200 °C'de sentezlenir ve daha sonra başka bir çelik mahfaza içine kapatılan yüksük şekilli çelik bir kap içinde kapatılır. Tuzu nemden korumak için sızdırmazlık gereklidir.

Laboratuvar yöntemleri

Laboratuvarda, CsCl sezyum hidroksit , karbonat , sezyum bikarbonat veya sezyum sülfürün hidroklorik asit ile işlenmesiyle elde edilebilir :

CsOH + HCl → CsCl + H 2 O
Cs 2 CO 3 + 2 HCl → 2 CsCl + 2 H 2 O + CO 2

kullanır

Cs metalinin öncüsü

Sezyum klorür, yüksek sıcaklıkta indirgeme yoluyla sezyum metalinin ana öncüsüdür:

2 CsCl (l) + Mg (l) → MgCl 2 (s) + 2 Cs (g)

Benzer bir reaksiyon - fosfor varlığında vakumda CsCl'nin kalsiyum ile ısıtılması - ilk olarak 1905'te Fransız kimyager ML Hackspill tarafından rapor edildi ve hala endüstriyel olarak kullanılmaktadır.

Sezyum hidroksit , sulu sezyum klorür çözeltisinin elektrolizi ile elde edilir :

2 CsCl + 2 H 2 O → 2 CsOH + Cl 2 + H 2

Ultrasantrifüj için çözünen

Sezyum klorür, izopiknik santrifüjleme olarak bilinen bir teknikte santrifüjlemede yaygın olarak kullanılmaktadır . Merkezcil ve difüzyon kuvvetleri, karışımların moleküler yoğunluklarına göre ayrılmasını sağlayan bir yoğunluk gradyanı oluşturur. Bu teknik, farklı yoğunluktaki DNA'nın ayrılmasına izin verir (örneğin, farklı AT veya GC içeriğine sahip DNA parçaları). Bu uygulama, yüksek yoğunluklu ve yine de nispeten düşük viskoziteli bir çözelti gerektirir ve CsCl, suda yüksek çözünürlüğü, büyük Cs kütlesi nedeniyle yüksek yoğunluğu ve CsCl çözeltilerinin düşük viskozitesi ve yüksek stabilitesi nedeniyle buna uygundur.

Organik Kimya

Sezyum klorür organik kimyada nadiren kullanılır. Seçilen reaksiyonlarda bir faz transfer katalizörü reaktifi olarak hareket edebilir . Bu reaksiyonlardan biri glutamik asit türevlerinin sentezidir.

burada TBAB, tetrabutilamonyum bromürdür (fazlar arası katalizör) ve CPME, bir siklopentil metil eterdir (çözücü).

Başka bir reaksiyon, tetranitrometanın ikamesidir.

burada DMF, dimetilformamiddir (çözücü).

Analitik Kimya

Sezyum klorür, çökeltilerin rengi ve morfolojisi aracılığıyla inorganik iyonları tespit etmek için kullanılan geleneksel analitik kimyada bir reaktiftir . Bu iyonların bazılarının kantitatif konsantrasyon ölçümü, örneğin Mg2 + , endüktif olarak eşleştirilmiş plazma kütle spektrometrisi ile suyun sertliğini değerlendirmek için kullanılır.

Ayrıca aşağıdaki iyonların tespiti için de kullanılır:

İyon Eşlik eden reaktifler Tespit etme Algılama sınırı (μg/mL)
Al 3+ K 2 SO 4 Buharlaşmadan sonra nötr ortamda renksiz kristaller oluşur 0.01
ga 3+ KSSO 4 Isıtıldığında renksiz kristaller oluşur 0,5
Cr 3+ KSSO 4 Soluk menekşe kristalleri hafif asidik ortamda çökelir 0.06

İlaç

Amerikan Kanser Derneği "mevcut bilimsel kanıtlar radyoaktif olmayan sezyum klorür takviyeleri tümörler üzerinde etkiye sahip olduğu iddialarını desteklememektedir." Belirtmektedir Gıda ve İlaç İdaresi naturopatik tıpta sezyum klorür kullanımıyla ilişkili ciddi kalp toksisitesi ve ölüm gibi güvenlik riskleri, yaklaşık uyardı.

Nükleer tıp ve radyografi

137 CsCl ve 131 CsCl gibi radyoizotoplardan oluşan sezyum klorür , kanser tedavisi ( brakiterapi ) ve miyokard enfarktüsünün teşhisi de dahil olmak üzere nükleer tıpta kullanılır . Radyoaktif kaynakların üretiminde , radyoizotopun bir kaza durumunda çevreye kolayca dağılamayan kimyasal bir formunun seçilmesi normaldir. Örneğin, radyotermal jeneratörler (RTG'ler) genellikle suda çözünmeyen stronsiyum titanat kullanır . İçin teleterapi kaynağa Ancak radyoaktif yoğunluğu ( belirli bir hacimde) bilinen çözülmeyen sezyum bileşikleri ile mümkün olmayan, çok yüksek olması gerekmektedir. Yüksük şeklindeki bir radyoaktif sezyum klorür kabı aktif kaynağı sağlar.

Çeşitli uygulamalar

Sezyum klorür, elektrik ileten camların ve katot ışın tüplerinin ekranlarının hazırlanmasında kullanılır . Excimer lambalarda ve excimer lazerlerde nadir gazlarla birlikte CsCl kullanılır . Diğer kullanımlar arasında kaynakta elektrotların aktivasyonu; maden suyu, bira ve sondaj çamuru imalatı ; ve yüksek sıcaklık lehimleri. Yüksek kaliteli CsCl tek kristalleri UV'den kızılötesine kadar geniş bir şeffaflık aralığına sahiptir ve bu nedenle optik spektrometrelerde küvetler, prizmalar ve pencereler için kullanılmıştır; bu kullanım daha az higroskopik malzemelerin geliştirilmesi ile durdurulmuştur.

CsCl, nöronlar gibi uyarılabilir hücrelerde h-akımını taşıyan HCN kanallarının güçlü bir inhibitörüdür. Bu nedenle sinirbilimde elektrofizyoloji deneylerinde faydalı olabilir.

toksisite

Sezyum klorür, insanlar ve hayvanlar için düşük toksisiteye sahiptir. Onun ortalama letal dozun (LD 50 farede), 2300 mg kilogramı intravenöz enjeksiyon için oral uygulama ve 910 mg / kg vücut ağırlığı arasındadır. CsCl'nin hafif toksisitesi, vücuttaki potasyum konsantrasyonunu düşürme ve biyokimyasal süreçlerde kısmen ikame etme yeteneği ile ilgilidir. Bununla birlikte, büyük miktarlarda alındığında potasyumda önemli bir dengesizliğe neden olabilir ve hipokalemi , aritmi ve akut kalp durmasına yol açabilir . Ancak sezyum klorür tozu, mukoza zarlarını tahriş edebilir ve astıma neden olabilir .

Sudaki yüksek çözünürlüğü nedeniyle sezyum klorür oldukça hareketlidir ve hatta betona yayılabilir. Bu, kimyasal olarak daha az hareketli radyoizotop malzemelerinin aranmasını gerektiren radyoaktif formu için bir dezavantajdır. Ticari radyoaktif sezyum klorür kaynakları, çift çelik bir muhafaza içinde iyi bir şekilde kapatılmıştır. Ancak, Brezilya'daki Goiânia kazasında , yaklaşık 93 gram 137 CsCl içeren böyle bir kaynak , terk edilmiş bir hastaneden çalındı ​​ve iki çöpçü tarafından zorla açıldı. Radyoaktif sezyum klorürün karanlıkta yaydığı mavi parıltı, ilgili tehlikelerden habersiz olan hırsızları ve akrabalarını cezbetti ve tozu yaydı. Bu, maruziyetten sonraki bir ay içinde 4 kişinin öldüğü, 20 kişinin radyasyon hastalığı belirtileri gösterdiği , 249 kişinin radyoaktif sezyum klorür ile kontamine olduğu ve yaklaşık bin kişinin yıllık miktarı aşan bir doz aldığı en kötü radyasyon kazası kazalarından biri ile sonuçlandı . arkaplan radyasyonu. 110.000'den fazla insan yerel hastaneleri boğdu ve temizlik operasyonlarında birkaç şehir bloğunun yıkılması gerekti. Kontaminasyonun ilk günlerinde birkaç kişi radyasyon hastalığına bağlı mide rahatsızlıkları ve mide bulantısı yaşadı, ancak birkaç gün sonra bir kişi semptomları tozla ilişkilendirdi ve yetkililere bir örnek getirdi.

Ayrıca bakınız

Referanslar

bibliyografya

  • Haynes, William M., ed. (2011). CRC Kimya ve Fizik El Kitabı (92. baskı). Boca Raton, FL: CRC Basın . ISBN'si 1-4398-5511-0.
  • Lidin, R.A; Andreeva, LL; Molochko VA (2006). Константы неорганических веществ: inorganik bileşikler: veri kitabı . Moskova. ISBN'si 978-5-7107-8085-5.
  • Plyushev, VE; Stepin BD (1970). Химия и техtestнология соединений лития, рубидия ve цезия(Rusça). Moskova: Khimiya.