PROFILPELAJAR.COM

Бромид цезия
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	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
	Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
	Медиафайлы на Викискладе

Броми́д це́зия (цезий бромистый) — CsBr, неорганическое бинарное соединение цезия и брома, цезиевая соль бромоводородной кислоты. Бесцветное (в кристаллическом виде) вещество с ионной структурой; нелетучее, термически устойчивое, хорошо растворимое в воде. Кристаллическая решётка CsBr — кубическая примитивная типа CsCl.

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^[1]^{:[стр. 373]}. Энергия атомизации (E_св) равна 395 кДж/моль^[1]^{:[стр. 380]}. Бромид цезия в газообразном состоянии содержит молекулы димера Cs₂Br₂ плоской ромбической формы^[5].

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)^[6]^{:[стр. 91]}. Пространственная группа F m3m, a = 0,723 нм, Z = 4. Энергия кристаллической решётки U = 625,9 кДж/моль^[6]^{:[стр. 101]}. Длина связи Cs—Br в газообразном состоянии составляет 307 пм^[5], в жидком — 355 пм, твёрдом — 362 пм^[7]. При температуре жидкого гелия в кристаллах бромида цезия происходит скольжение дислокации, приводящее к аномальной пластичности и тягучести соединения^[8].

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^[1]^{:[стр. 620]}. Теплота растворения в воде при комнатной температуре составляет −25,96 кДж/моль^[9]. Не образует кристаллогидратов^[10]. Из водных растворов кристаллизуется в виде безводных кубических кристаллов или безводных кристаллов в форме ромбических додекаэдров^[6]^{:[стр. 100]}.

Плотность водного раствора CsBr при 20 °C^[1]^{:[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^[10].

Хорошо растворим в бромоводородной кислоте. Зависимость максимальной концентрации CsBr (по массе) в водном растворе HBr различной концентрации при 25 °C^[10]:

Концентрация HBr, %	5 %	10 %	15%	20 %	25 %
Концентрация CsBr, %	49,0	40,6	33,3	27,9	23,4

Основные термодинамические характеристики^[1]^{:[стр. 462, 532]}:

в газообразном состоянии:

стандартная энтальпия образования, ΔH^o₂₉₈ = −208 кДж/моль;
стандартная энтропия образования, S^o₂₉₈ = 267 Дж/(моль·K);
стандартная энергия Гиббса образования, ΔG^o₂₉₈ = −240 кДж/моль.

в кристаллическом состоянии:

стандартная энтальпия образования, ΔH^o₂₉₈ = −392 кДж/моль;
стандартная энтропия образования, S^o₂₉₈ = 117 Дж/(моль·K);
стандартная энергия Гиббса образования, ΔG^o₂₉₈ = −379 кДж/моль.

Получение

В лабораторных условиях бромид цезия может быть получен взаимодействием гидроксида, карбоната, гидрокарбоната или сульфида цезия с бромистоводородной кислотой:

{\mathsf {CsOH+HBr=CsBr+H_{2}O}}

{\mathsf {Cs_{2}CO_{3}+2HBr=2CsBr+CO_{2}\uparrow +H_{2}O}}

Возможный альтернативный вариант — обменная реакция карбоната цезия с бромидом кальция или бария:

{\mathsf {Cs_{2}CO_{3}+CaBr_{2}=2CsBr+CaCO_{3}\downarrow }}

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^[11].

Концентрированный водный раствор бромида цезия реагирует с жидким бромом с образованием дибромобромата(I) цезия^[12]:

{\mathsf {CsBr+Br_{2}=Cs[Br(Br)_{2}]}}

Действием увлажнённого хлора на тонкоизмельченный бромид цезия можно получить дихлоробромат(I) цезия^[13]:

{\mathsf {CsBr+Cl_{2}=Cs[Br(Cl)_{2}]}}

Соединение в водных растворах вступает в традиционные реакции ионного обмена, например:

{\mathsf {CsBr+AgNO_{3}=CsNO_{3}+AgBr\downarrow }}

Применение

Входит в состав люминофоров для люминесцентных экранов, используемых в рентгене^[14];
Источник щелочного металла (основа специальных таблеток) для термоионных детекторов, используемых в селективной газовой хроматографии;

Примечания

↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ Лидин Р. А., Андреева Л. Л., Молочко В. А. Константы неорганических веществ: справочник / Под редакцией проф. Р.А. Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: «Дрофа», 2006. — 685 с. — ISBN 5-7107-8085-5.
↑ Wiberg N. Anorganische Chemie — Берлин: Walter de Gruyter, 2017. — Т. 1. — С. 1509.
↑ Таблица неорганических и координационных соединений (неопр.). Новый справочник химика и технолога. Основные свойства неорганических, органических и элементоорганических соединений. ChemAnalytica.com. Дата обращения: 15 апреля 2011. Архивировано 24 марта 2013 года.
↑ Safety data for caesium bromide (англ.). Chemical and Other Safety Information. The Physical and Theoretical Chemistry Laboratory Oxford University. Дата обращения: 15 апреля 2011. Архивировано 28 июля 2012 года.
↑ ¹ ² Турова Н. Я. Неорганическая химия в таблицах. — М.: Высший химический колледж РАН, 1997. — С. 85.
↑ ¹ ² ³ Плющев В. Е., Стёпин Б. Д. Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия. — М.: «Химия», 1970. — 406 с.
↑ Danek V. Physico-Chemical Analysis of Molten Electrolytes. — First edition. — Elsevier, 2006. — P. 11. — 449 p. — ISBN 0-444-52116-X.
↑ Koizumi H., Suzuki T. Dislocation Motion in Alkali-Halides with CsCl Structure // Dislocations in Solids / Edited by Suzuki H., Ninomiya T., Sumino K., Takeuchi Sh.. — University of Tokio Press: Yamada Science Foundation, 1985. — P. 479. — 672 p. — (Yamada Conference IX). — ISBN 4-13-068113-3.
↑ Mullin J. W. Crystallization. — Fourth edition. — Oxford: Butterworth-Heinemann, 2001. — P. 521. — 594 p. — ISBN 0-7506-4833-3.
↑ ¹ ² ³ Цезия галогениды // Химическая энциклопедия / Главный редактор И. Л. Кнунянц. — М.: «Советская энциклопедия», 1998. — Т. 5. — С. 657. — ISBN 5-85270-310-9.
↑ Шумилов А. А. Термодинамические расчёты фазового состава летучих продуктов деления в топливной полости, МЭЗ и ВЦС // Материалы 13-й Международной телекоммуникационной конференции молодых ученых и студентов «Молодежь и наука». Секция 1.12: Физика, химия и компьютерная разработка материалов. — 2009. Архивировано 4 марта 2016 года.
↑ Степин Б. Д., Плющев В. Е., Факеев А. А. Анионгалогенааты щелочных металлов и аммония (рус.) // Успехи химии. — Российская академия наук, 1965. — Т. 34, № 11. — С. 1890.
↑ Цезий - фотографии (рус.). Химия и Химики № 3 2012. Журнал Химия и Химики. Дата обращения: 29 июля 2012. Архивировано 14 октября 2012 года.
↑ Vandenbroucke D. A. N., Leblans P. J. R. CR Mammography: Image Quality Measurement and Model Calculation for Needle vs. Powder Imaging Plate (англ.) // Digital Mammography: Lecture Notes in Computer Science. — 2010. — Vol. 6136. — P. 219—226. — doi:10.1007/978-3-642-13666-5_30.