Xesi clorua, còn được gọi là xêsi clorua trong tiếng Trung, là một loại bột tinh thể màu trắng hoặc hơi vàng có trọng lượng phân tử là 168,359 và có công thức phân tử là ClCs. Nó là một tinh thể lập phương không màu và trong suốt với độ tinh khiết trên 99,5%. Ở nhiệt độ phòng, mật độ của Caesium clorua là 3,983g/mL và dễ hòa tan trong nước với độ hòa tan lên tới 1860g/L. Ngoài ra, xêsi clorua còn có nhiệt độ sôi cao 1290 độ và độ hòa tan trong nước giảm khi nhiệt độ tăng. Xesi clorua là một hợp chất ion, với cation là ion Caesium (Cs+) và anion là ion clorua (Cl -). Do độ hòa tan cao và tính chất ion, xêsi clorua có độ dẫn điện tuyệt vời trong nước. Ngoài ra, do bán kính cation tương đối lớn nên xêsi clorua dễ tạo thành các tinh thể hỗn hợp khi trộn với các ion kim loại khác. Chiết suất của Caesium clorua là 1,6418, làm cho nó hoạt động về mặt quang học và có thể được sử dụng cho nghiên cứu quang học. Ngoài ra, xêsi clorua cần được bảo quản trong môi trường ẩm ướt và nhiệt độ cao để ngăn chặn sự phân hủy và phân hủy của nó.
(Liên kết sản phẩm: https://www.bloomtechz.com/chemical-reagent/laboratory-reagent/cesium-chloride-powder-cas-7647-17-8.html)
Phương pháp một là hòa tan xesi cacbonat trong một lượng nhỏ nước, thêm từ từ axit clohydric có mật độ tương đối 1,18 vào khuấy liên tục và đun nóng phản ứng. Khi pH=3, đun sôi trong nửa giờ và thêm xesi hydroxit để đưa pH dung dịch về trung tính. Lọc, làm bay hơi và cô đặc dịch lọc cho đến khi kết tủa một lượng lớn tinh thể, làm nguội đến nhiệt độ phòng, tách rượu mẹ, làm sạch và sấy khô ở 100 độ để thu được thành phẩm.
Các bước thực hiện như sau:
(1) Hòa tan Caesium cacbonat trong nước: Từ từ thêm một lượng bột Caesium cacbonat nhất định vào một lượng nhỏ nước, khuấy đều để hòa tan hoàn toàn. Quá trình này sẽ tạo ra một lượng nhiệt lớn và cần phải lưu ý đến vấn đề an toàn.
(2) Thêm axit clohydric: Từ từ thêm một lượng axit clohydric nhất định vào dung dịch trên trong khi khuấy. Một lượng lớn khí sẽ được tạo ra trong quá trình này và cần phải thực hiện các biện pháp bảo vệ.
(3) Phản ứng đun nóng: Đun hỗn hợp trên đến sôi và tiếp tục khuấy để phản ứng hoàn toàn.
(4) Dung dịch trung hòa: Khi giá trị pH của dung dịch phản ứng đạt khoảng 3, ngừng đun nóng và thêm dung dịch trung hòa xêsi hydroxit để làm cho giá trị pH của dung dịch trở nên trung tính.
(5) Lọc: Lọc dung dịch trên để loại bỏ các chất rắn và tạp chất không phản ứng.
(7) Kết tinh bay hơi: Đặt dịch lọc vào đĩa bay hơi, đun nóng và làm bay hơi, đồng thời khuấy cho đến khi một lượng lớn tinh thể kết tủa.
Làm nguội và tách: Làm nguội hỗn hợp trên đến nhiệt độ phòng, tách rượu mẹ và tinh thể, thu được sản phẩm Caesium clorua.
Phương trình phản ứng hóa học chính của phương pháp này là:
Cs2CO3+2HCl → 2CsCl+CO2 ↑+H2O
Phản ứng này là phản ứng trao đổi ion được thực hiện trong dung dịch nước, trong đó Cs2CO3 và HCl tương ứng là dạng ion của Caesium cacbonat và axit clohydric. Phản ứng tạo ra xêsi clorua, cacbon dioxit và nước.
Phương pháp 2 liên quan đến phản ứng của thủy ngân và hydro clorua: đun nóng 15g xêsi clorua và hòa tan nó trong 100mL nước. Hòa tan 24,2g clorua thủy ngân cân bằng hóa học trong 25mL axit clohydric 4mol. Thêm dung dịch HgCl/HCl này vào dung dịch trên khi còn nóng, khuấy đều, để nguội để kết tủa tinh thể CsHgCl. Lọc, thu thập các tinh thể và loại bỏ rượu mẹ. Hòa tan tinh thể trong 120mL nước nóng, sau khi nguội, tinh thể sẽ kết tủa trở lại.
Các bước tạo ra xêsi clorua thông qua phản ứng giữa thủy ngân và hydro clorua như sau:
(1) Dung dịch chuẩn bị: Hòa tan một lượng xesi clorua nhất định vào nước để chuẩn bị dung dịch bão hòa.
(2) Thêm thủy ngân: Thêm một lượng thủy ngân nhất định vào dung dịch trên và khuấy đều cho đến khi tiếp xúc hoàn toàn.
(3) Giới thiệu hydro clorua: vừa bơm hydro clorua vào hỗn hợp trên qua đường ống vừa khuấy. Khi phản ứng đạt đến trạng thái cân bằng, ngừng đưa hydro clorua vào.
(4) Tách và tinh chế: Tách hỗn hợp trên để thu được tinh thể Caesium clorua. Rượu mẹ có thể được tái sử dụng.
Phương trình phản ứng hóa học chính của phương pháp này là:
Hg+HCl+CsCl → CsCl+HgCl2
Phản ứng này là phản ứng dịch chuyển điển hình, trong đó thủy ngân phản ứng với hydro clorua để tạo ra thủy ngân clorua (HgCl2) và xesi clorua (CsCl) cũng bị dịch chuyển.
Ngoài hai phương pháp trên, một phương pháp phổ biến khác là dùng kim loại Caesium phản ứng với khí clo để tạo ra Caesium clorua. Sau đây là các bước chi tiết và phương trình hóa học của phương pháp này:
1. Chuẩn bị nguyên liệu
Caesium kim loại: Caesium kim loại là nguyên tố kim loại hoạt động với mật độ cao và độ dẫn điện tốt. Trong phản ứng này, kim loại Caesium đóng vai trò là chất khử.
Clo: Clo là chất khí màu vàng lục, có tính oxy hóa mạnh và cần vận hành trong tủ hút.
2, Các bước thao tác
(1) Chuẩn bị dung dịch: Thêm một lượng nước nhất định vào kim loại Caesium để chuẩn bị dung dịch bão hòa.
(2) Bơm khí clo: Vừa bơm khí clo vào dung dịch trên qua đường ống vừa khuấy. Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng thì ngừng đưa khí clo vào.
(3) Tách và tinh chế: Tách hỗn hợp trên để thu được tinh thể Caesium clorua. Rượu mẹ có thể được tái sử dụng.
3. Phương trình hóa học
Phương trình phản ứng hóa học chính của phương pháp này là:
2Cs+Cl2 → 2CsCl
Phản ứng này là phản ứng chuyển vị điển hình, trong đó xêsi kim loại phản ứng với khí clo để tạo ra xêsi clorua (CsCl).
Cần lưu ý rằng phương pháp này sử dụng khí caesium và clo kim loại hoạt động có đặc tính oxy hóa mạnh và cần có sự hướng dẫn của nhân viên chuyên môn để đảm bảo an toàn. Đồng thời, sản phẩm xêsi clorua tạo ra cần được tinh chế và sấy khô thêm để đáp ứng nhu cầu ứng dụng thực tế.