Гідроксид цезію

Шаблон:Речовина Гідрокси́д це́зію, це́зій гідрокси́д — неорганічна сполука, гідроксид складу CsOH. Являє собою жовтувато-білі гігроскопічні кристали. Проявляє найсильніші лужні властивості, роз'їдає більшість речовин.

Застосовується у виробництві лужних низькотемпературних акумуляторів.

Фізичні властивості

Легко розчиняється у воді, виділяючи багато тепла, активно поглинає вуглекислий газ і воду з повітря (утворює низку кристалогідратів).

Роз'їдає всі метали крім родію, зокрема, роз'їдає золото, утворюючи аурид цезію (CsAu), платину, срібло та інші метали платинової групи.

Молярна електропровідність при нескінченному розведенні при 25 °C дорівнює 275,5 См·см²/моль

Отримання

Основним методом отримання гідроксиду цезію є реакція обміну між гарячим розчином сульфату цезію та гідроксидом барію:

$\mathrm{C}{\mathrm{s}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\downarrow }$

Після відокремлення малорозчинного сульфату барію, розчин із гідроксидом повільно нагрівають при 300 °C у платиновій чашці у струмені чистого водню.

Рідше застосовується отримання CsOH електролізом водного розчину хлориду цезію (інколи карбонату цезію), аналогічно до методу отримання інших лугів:

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\uparrow }$

Зазвичай електроліз проводить із використанням ртутного катода, на якому іони цезію утворюють рідкі амальгами:

$\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{\rightleftarrows }\mathrm{C}{\mathrm{s}}^{\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{\mathrm{-}}$

$\mathrm{C}{\mathrm{s}}^{\mathrm{+}}\mathrm{+}{\mathrm{e}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{H}{\mathrm{g}}_{\mathrm{n}}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{H}{\mathrm{g}}_{\mathrm{n}}$

Амальгами виділяються з реакційної системи та переводяться в іншу, де відбувається розкладання їх водою з утворенням гідроксиду цезію:

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{H}{\mathrm{g}}_{\mathrm{n}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}{\mathrm{g}}_{\mathrm{n}}$

За цим методом утворюється розчин CsOH концентрацією близько 50% та практично чистий від забруднюючих домішок (хлору, хлориду цезію). Подальше концентрування розчину відбувається шляхом упарювання у вакуумі за високої температури.

Особливо чистий гідроксид цезію отримують дією води на металевий цезій в інертному середовищі:

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\uparrow }$

Дана реакція є екстремально екзотермічною та протікає навіть з льодом при температурі −116 °C.

Також гідроксид можна отримати взаємодією оксиду, пероксиду, супероксиду та озоніду цезію з водою:

$\mathrm{C}{\mathrm{s}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}\mathrm{H}$

$\mathrm{C}{\mathrm{s}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{0^{o}C}{\to }\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{0^{o}C}{\to }\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{H}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\uparrow }$

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{H}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\uparrow }$

$\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{s}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{5}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\uparrow }$

Хімічні властивості

Гідроксид цезію легко дисоціює у воді:

$\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{\rightleftarrows }\mathrm{C}{\mathrm{s}}^{\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{\mathrm{-}}$

При поглинанні вологи з повітря утворює гідрати, які розкладаються при нагріванні у струмені чистого водню:

$\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{\cdot }{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{300^{o}C,[H_2]}{\to }\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Він проявляє сильні лужні властивості, активно реагуючи із кислотами і кислотними оксидами:

$\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\to }\mathrm{C}{\mathrm{s}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}{\mathrm{H}}_{\mathrm{(}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{.}\mathrm{)}}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{C}{\mathrm{s}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Взаємодіє зі спиртами, які володіють кислотними властивостями, утворюючи алкоголяти:

$\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

При окисненні гідроксиду цезію киснем та озоном утворюються супероксид і озонід цезію відповідно:

$\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}{\mathrm{H}}_{\mathrm{(}\mathrm{l}\mathrm{i}\mathrm{q}\mathrm{.}\mathrm{)}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{400^{o}C}{\to }\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{s}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\stackrel{20^{o}C}{\to }\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{s}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Небезпека

Гідроксид цезію спричинює важкі опіки шкіри та слизових оболонок.

Застосування

Гідроксид цезію використовується для отримання інших сполук цезію, а також у виробництві лужних низькотемпературних акумуляторів.

Див. також

• Супероксид цезію
• Озонід цезію

Посилання

• NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards Шаблон:Webarchive Шаблон:Ref-en
• NIST Standard Reference Database Шаблон:Webarchive Шаблон:Ref-en
• Важнейшие соединения цезия Шаблон:Webarchive Шаблон:Ref-ru

Джерела

• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-en
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-en
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru