Соли металлов CsCl — хлорид цезия: технические характеристики и применение
Хлорид цезия (CsCl) — неорганическая соль, относящаяся к классу галогенидов щелочных металлов. Соединение существует в двух полиморфных модификациях: при температуре выше 445 C кристаллизуется в объёмно-центрированной кубической решётке типа CsCl (координационное число 8), ниже этой точки переходит в гранецентрированную кубическую структуру типа NaCl. Молярная масса составляет 168,36 г/моль, плотность -модификации — 3,99 г/см, температура плавления — 645 C, кипения — 1290 C. Гигроскопичен, хорошо растворим в воде (186,5 г/100 мл при 20 C), растворимость резко возрастает при нагревании. Водные растворы имеют нейтральную или слабокислую реакцию.
Физико-химические параметры
| Параметр | Значение | Условия | Метод контроля | Единица |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля основного вещества | 99,9 | осч, 20 C | титрование | % |
| Плотность | 3,99 | -форма, 25 C | пикнометрия | г/см |
| Температура плавления | 645 | атмосферное давление | ДСК | C |
| Растворимость в воде | 186,5 | 20 C | гравиметрия | г/100 мл |
| Показатель преломления | 1,532 | = 589 нм | рефрактометрия | — |
Квалификации и нормативная база
- CsCl осч 10-4 — для оптических и сцинтилляционных монокристаллов
- CsCl х.ч. — ГОСТ 4146-74, применим в аналитической химии
- CsCl ч.д.а. — для препаративных синтезов и буферных растворов
- CsCl реактивный — ТУ 6-09-3676-79, для лабораторного применения
- CsCl высокой чистоты 99,99 % — для электронной промышленности
Области применения
В нефтегазовой отрасли хлорид цезия используется как компонент буровых растворов повышенной плотности (до 2,3 г/см) при вскрытии продуктивных пластов с аномально высоким пластовым давлением. В растворах для градиентного центрифугирования CsCl обеспечивает разделение ДНК по плавучей плотности в ультрацентрифугах типа Beckman Optima при 100 000 об/мин. В оптическом приборостроении монокристаллы CsCl применяются в качестве окон ИК-спектрометров и кювет для диапазона 0,3–40 мкм. В электрохимии расплав CsCl служит электролитом в топливных элементах и солевых батареях. В изотопной промышленности — сырьё для получения металлического цезия и изотопно-обогащённых соединений.
Условия эксплуатации и хранения
Гигроскопичность требует герметичной упаковки: полиэтиленовые банки, запаянные ампулы, эксикаторы с PO. При контакте с воздухом влажностью выше 60 % соль расплывается, теряя сыпучесть. Хранение — в сухих отапливаемых складах при 5–25 C, относительная влажность не более 50 %. При работе с порошком необходима защита органов дыхания (респиратор класса FFP2) и кожи (нитриловые перчатки), поскольку CsCl токсичен при попадании внутрь и вызывает раздражение слизистых. Утилизация — как отход III класса опасности.
Вопросы и ответы
Чем отличается CsCl от NaCl по кристаллической структуре?
CsCl образует объёмно-центрированную кубическую решётку с координационным числом 8, тогда как NaCl — гранецентрированную кубическую с координационным числом 6. Это связано с большим ионным радиусом Cs (167 пм против 102 пм у Na).
Какая квалификация CsCl требуется для градиентного центрифугирования ДНК?
Применяется CsCl чистотой не ниже 99,9 % (осч). Примеси тяжёлых металлов и оптически активных веществ искажают градиент плотности и снижают разрешение при разделении нуклеиновых кислот.
При какой температуре CsCl переходит из - в -модификацию?
Фазовый переход происходит при 445 C. Выше этой температуры устойчива объёмно-центрированная кубическая решётка, ниже — гранецентрированная кубическая.
Можно ли использовать CsCl в буровых растворах при высоких пластовых давлениях?
Да, растворы на основе CsCl достигают плотности 2,3 г/см, что позволяет вскрывать пласты с пластовым давлением до 130 МПа без кольматации коллектора.
