Цезий хлорнокислый

Перхлорат цезия (цезий хлорнокислый, CsClO₄) — неорганическая соль хлорной кислоты и щелочного металла цезия. Бесцветные или белые кристаллы ромбической сингонии. CAS: 13454-84-7. Среди перхлоратов щелочных металлов CsClO₄ обладает второй по величине нерастворимостью в воде — уступает лишь перхлорату франция. Это свойство лежит в основе его применения в аналитической химии и технологии разделения щелочных металлов.

Физико-химические характеристики перхлората цезия

Параметр	Значение
Химическая формула	CsClO4
CAS	13454-84-7
EC (EINECS)	236-643-0
Молярная масса	232,36 г/моль
Внешний вид	Бесцветные (белые) кристаллы
Плотность	3,327 г/см³
Кристаллическая система	Ромбическая (ниже 219 °C) / кубическая (выше 219 °C)
Температура начала разложения	Выше 250 °C → CsCl + O2
Показатель преломления (nD)	1,4887
Образование кристаллогидратов	Не образует

Кристаллическая структура

При комнатной температуре CsClO₄ кристаллизуется в ромбической сингонии (пространственная группа Pnma; параметры ячейки: a = 982 пм, b = 600 пм, c = 779 пм). При нагреве до 219 °C происходит полиморфный фазовый переход в кубическую модификацию (F4₃m, a = 798 пм). Переход обратимый. Кристаллогидраты не образуются.

Растворимость перхлората цезия в воде

CsClO₄ относится к труднорастворимым соединениям. Характерная особенность — сильная зависимость растворимости от температуры: при нагреве до 99 °C она возрастает почти в 36 раз по сравнению с комнатной температурой. Растворение кристаллов идёт медленно; при работе с горячими растворами необходимо постоянное перемешивание.

Температура, °C	0	25	40	60	70	99
Растворимость, г/100 мл H2O	0,80	1,97	3,69	7,30	9,79	28,57

Источник данных: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 99-е изд.

Перхлорат цезия — наименее растворимая из всех солей цезия. Это свойство использовалось в технологии получения и очистки металлического цезия: из сложных многокомпонентных растворов Cs осаждали именно в виде CsClO₄, а затем переводили в нужное соединение.

Химические свойства и термическое поведение CsClO₄

Перхлорат цезия не вступает в реакцию с водой и не разлагается ею. В разбавленных водных растворах при комнатной температуре устойчив. Как и все перхлораты, CsClO₄ является сильным окислителем. В нормальных условиях реакционная способность невысока, однако при нагреве, ударе или контакте с горючими веществами и восстановителями окислительная активность резко возрастает — смеси могут воспламеняться и давать интенсивную экзотермическую реакцию.

При нагреве выше 250 °C перхлорат цезия разлагается до хлорида цезия с выделением кислорода:

CsClO₄ → CsCl + 2 O₂↑ (T > 250 °C)

Истинной температуры плавления у вещества нет: разложение начинается прежде, чем образуется жидкая фаза.

Опасность и меры предосторожности

Перхлорат цезия классифицирован GHS как окислитель с сигнальным словом «Опасно». Действующие коды опасности: H271 / H272 (может вызвать пожар или взрыв; усиливает горение), H302 (вреден при проглатывании), H315 / H319 (раздражение кожи и глаз), H332 / H335 (вреден при вдыхании; раздражение дыхательных путей).

При работе обязательны: защитные очки или лицевой щиток, химически стойкие перчатки, эффективная вентиляция рабочего пространства. При операциях с мелкодисперсным порошком — средства защиты органов дыхания. Хранение — в плотно закрытой таре, отдельно от горючих материалов, восстановителей и органических веществ. Недопустим нагрев выше 250 °C. Транспортировка — в соответствии с правилами перевозки опасных грузов-окислителей.

Синтез перхлората цезия

В природе CsClO₄ не встречается. В лаборатории его получают взаимодействием растворимых солей цезия (карбоната, гидроксида) с хлорной кислотой или метатезисом — обменной реакцией между растворимым перхлоратом (натрия, аммония) и хлоридом либо сульфатом цезия. Выделение продукта основано на его низкой растворимости: при охлаждении насыщенного горячего раствора CsClO₄ кристаллизуется и отфильтровывается.

Применение перхлората цезия

Аналитическая химия

Основная и наиболее определённо подтверждённая область применения CsClO₄ — аналитическая химия. Низкая растворимость используется для гравиметрического определения цезия в растворах: ион Cs⁺ осаждают в виде CsClO₄, осадок отфильтровывают и взвешивают. Поскольку перхлорат рубидия растворим значительно лучше, метод позволяет разделять Cs и Rb в смешанных щелочных растворах. Исторически низкая растворимость CsClO₄ сыграла роль при идентификации франция: перхлорат франция соосаждается с перхлоратом цезия, что стало одним из ключевых доказательств природы Fr как щелочного металла.

Синтез соединений цезия

CsClO₄ применяется как исходное сырьё в синтезе других соединений цезия. Слабо координирующий перхлорат-анион (ClO₄⁻) востребован при получении координационных и ионных соединений цезия, когда необходимо минимальное взаимодействие аниона с реакционным центром.

Электрохимия и специальные применения

В электрохимических исследованиях CsClO₄ используется как инертный фоновый электролит для задания ионной силы раствора — в ситуациях, где важна слабая координационная активность аниона. В материаловедении перхлорат цезия применяется как модификатор в ряде полимерных электролитов.

Поставка цезия хлорнокислого

Перхлорат цезия поставляется в виде кристаллического порошка в герметичной таре с маркировкой окислителя. Квалификации: ч (чистый), чда (чистый для анализа), хч (химически чистый). Возможна поставка малых аналитических партий и партий от нескольких килограммов. Для оформления заявки необходимо указать квалификацию, объём и назначение.

В нашем каталоге также доступны другие соединения цезия: оксид цезия и цезий уксуснокислый (ацетат цезия).