Бромид цезия — CsBr, неорганическое бинарное соединение цезия и брома, цезиевая соль бромоводородной кислоты. Бесцветное вещество с ионной структурой; нелетучее, термически устойчивое, хорошо растворимое в воде. Кристаллическая решётка CsBr — кубическая объемноцентрированная типа CsCl.
| Бромид цезия | |
|---|---|
| Общие | |
| Систематическое наименование |
Бромид цезия |
| Традиционные названия | Бромид цезия, бромистый цезий |
| Хим. формула | CsBr |
| Рац. формула | CsBr |
| Физические свойства | |
| Состояние | твёрдое |
| Примеси | Rb, Ca, Na |
| Молярная масса | 212,81 г/моль |
| Плотность | 4,43 |
| Термические свойства | Температура |
| • плавления | 637 |
| • кипения | 1297 °C | Энтальпия |
| • образования | −406 кДж/моль |
| Оптические свойства | |
| Показатель преломления | 1,6984 |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 7787-69-1 |
| PubChem | 24592 |
| Рег. номер EINECS | 232-130-0 |
| SMILES |
[Cs+].[Br-]
|
| InChI |
1S/BrH.Cs/h1H;/q;+1/p-1
LYQFWZFBNBDLEO-UHFFFAOYSA-M
|
| RTECS | FK9275000 |
| ChemSpider | 22994 |
| Безопасность | |
| Предельная концентрация | 2 мг/м³ |
| ЛД50 | 1400 мг/кг |
| Токсичность | умеренно-токсичен, ирритант |
Молекулярная и кристаллическая структура
Бромид цезия — соединение с ярко выраженной ионной структурой (ионный кристалл), где каждый ион цезия Cs+ окружен восемью ионами брома Br−. Энергия ионизации, I = 7,78 эВ:[стр. 373]. Энергия атомизации (Eсв) равна 395 кДж/моль:[стр. 380]. Бромид цезия в газообразном состоянии содержит молекулы димера Cs2Br2 плоской ромбической формы.
Структура решётки CsBr
Кристаллическая решётка соединения кубическая, примитивная (α-CsBr), пространственная группа P m3m, a = 0,429 нм, Z = 1.
При нагревании α-CsBr переходит в гранецентрированную модификацию β-CsBr (тип NaCl):[стр. 91]. Пространственная группа F m3m, a = 0,723 нм, Z = 4. Энергия кристаллической решётки U = 625,9 кДж/моль:[стр. 101]. Длина связи Cs—Br в газообразном состоянии составляет 307 пм, в жидком — 355 пм, твёрдом — 362 пм. При температуре жидкого гелия в кристаллах бромида цезия происходит скольжение дислокации, приводящее к аномальной пластичности и тягучести соединения.
Элементный состав соединения: Cs 62,45 %, Br 37,55 %.
Физические свойства
Бромид цезия в нормальных условиях представляет собой бесцветное (в крупно-кристаллическом виде) или белое (в виде порошка) соединение хорошо растворимое в воде (123,3 грамм CsBr в 100 г H2O при 50 °С, 214 г при 80 °С):[стр. 620]. Теплота растворения в воде при комнатной температуре составляет −25,96 кДж/моль. Не образует кристаллогидратов. Из водных растворов кристаллизуется в виде безводных кубических кристаллов или безводных кристаллов в форме ромбических додекаэдров:[стр. 100].
Плотность водного раствора CsBr при 20 °C:[стр. 645]:
| 1 % | 2 % | 4 % | 6 % | 8 % | 10 % | 12 % | 14 % | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Плотность, г/л | 1006,1 | 1014,1 | 1030,5 | 1047,3 | 1064,7 | 1082,7 | 1101,2 | 1120,3 |
| 16 % | 18 % | 20 % | 22 % | 24 % | 30 % | 35 % | 40 % | |
| 1140,1 | 1160,5 | 1181,7 | 1203,6 | 1226,3 | 1299,7 | 1367,6 | 1442,8 |
Соединение растворимо в метаноле, этаноле; хорошо растворимо в муравьиной кислоте и гидразине; плохо растворимо в ацетоне, пиридине, эфире, ацетонитриле, нитробензоле.
Хорошо растворим в бромоводородной кислоте. Зависимость максимальной концентрации CsBr (по массе) в водном растворе HBr различной концентрации при 25 °C:
| Концентрация HBr, % | 5 % | 10 % | 15% | 20 % | 25 % |
|---|---|---|---|---|---|
| Концентрация CsBr, % | 49,0 | 40,6 | 33,3 | 27,9 | 23,4 |
|
Основные термодинамические характеристики:[стр. 462, 532]: в газообразном состоянии:
в кристаллическом состоянии:
|
Получение
В лабораторных условиях бромид цезия может быть получен взаимодействием гидроксида, карбоната, гидрокарбоната или сульфида цезия с бромистоводородной кислотой:
Возможный альтернативный вариант — обменная реакция карбоната цезия с бромидом кальция или бария:
Химические свойства
Бромид цезия — термически довольно устойчивое соединение. В отсутствие воды в газообразном состоянии при температуре 2100—2400 K степень диссоциации молекул CsBr не превышает 0,025.
Концентрированный водный раствор бромида цезия реагирует с жидким бромом с образованием дибромобромата(I) цезия:
Действием увлажнённого хлора на тонкоизмельченный бромид цезия можно получить дихлоробромат(I) цезия:
Соединение в водных растворах вступает в традиционные реакции ионного обмена, например:
Применение
- Входит в состав люминофоров для люминесцентных экранов, используемых в рентгене;
- Источник щелочного металла (основа специальных таблеток) для термоионных детекторов, используемых в селективной газовой хроматографии;
