Цезий йодноватокислый (цезий йодат)

Иодат цезия — общие сведения

Иодат цезия (цезий йодноватокислый, йодат цезия) — неорганическое соединение с химической формулой CsIO₃, цезиевая соль йодноватой кислоты HIO₃. Систематическое наименование по номенклатуре IUPAC: цезия иодат. Представляет собой бесцветные кристаллы белого цвета, слаборастворимые в воде. Относится к классу иодатов щелочных металлов.

Соединение представляет практический интерес как нелинейно-оптический и пьезоэлектрический материал благодаря нецентросимметричной кристаллической структуре. Выпускается в виде химического реактива нескольких квалификаций чистоты.

Физико-химические свойства иодата цезия

Параметр	Значение
Химическая формула	CsIO3
Молярная масса	307,81 г/моль
CAS	13454-81-4
EINECS	236-642-5
Плотность	4,85 г/см3
Температура плавления	565 °C
Растворимость в воде (24 °C)	2,6 г/100 мл
Внешний вид	Бесцветные (белые) кристаллы
Стандартная энтальпия образования ΔH°f	−547,3 кДж/моль
Стандартная мольная теплоёмкость C°p	109 Дж/(моль·K)
Энтальпия плавления ΔHпл	13 кДж/моль

Кристаллическая структура

При нормальных условиях иодат цезия кристаллизуется в ромбоэдрической сингонии (пространственная группа R3m) со структурой перовскитового типа. Катион Cs⁺ занимает позицию в 12-кратной координации по кислороду, а иод в степени окисления +5 образует пирамидальный анион IO₃⁻ с неподелённой электронной парой. Именно нецентросимметричность структуры (полярная пространственная группа R3m) обусловливает пьезоэлектрические и нелинейно-оптические свойства соединения.

Под воздействием давления CsIO₃ претерпевает фазовый переход в орторомбическую модификацию (пр. гр. Pmn2₁).

Методы получения

Иодат цезия получают методами обменных реакций в водных растворах.

Реакция сульфата цезия с иодатом бария

Cs₂SO₄ + Ba(IO₃)₂ → 2CsIO₃↓ + BaSO₄↓

Оба продукта реакции малорастворимы: сульфат бария выпадает в осадок, а иодат цезия выделяется из концентрированных растворов.

Нейтрализация йодноватой кислоты карбонатом цезия

2HIO₃ + Cs₂CO₃ → 2CsIO₃ + H₂O + CO₂↑

Промежуточный продукт — угольная кислота H₂CO₃ — нестойка и немедленно разлагается на воду и углекислый газ.

Иодат цезия также реагирует с йодноватым ангидридом I₂O₅.

Квалификации чистоты и нормативный документ

Реактив выпускается по ТУ 6-09-4740-79 «Цезий йодат (цезий йодноватокислый) особо чистый» следующих квалификаций: ч (чистый), хч (химически чистый), осч (особо чистый). Выбор квалификации определяется требованиями конкретного применения: для работ в нелинейной оптике и пьезотехнике, как правило, требуется реактив квалификации осч.

Применение иодата цезия

Нелинейная оптика

Иодат цезия обладает выраженными нелинейно-оптическими свойствами. Монокристаллы CsIO₃ демонстрируют эффект генерации второй гармоники (ГВГ), по интенсивности существенно превышающий эталонный кристалл KH₂PO₄ (KDP). Соединение характеризуется широкой зоной прозрачности (от ближнего УФ до среднего ИК-диапазона), значительной шириной запрещённой зоны (~4,2 эВ) и высокой стойкостью к лазерному повреждению. Эти свойства делают CsIO₃ перспективным материалом для устройств частотного преобразования лазерного излучения в диапазоне от ближнего ультрафиолета до среднего инфракрасного диапазона.

Пьезоэлектрические материалы

Полярная нецентросимметричная структура обеспечивает пьезоэлектрический эффект, что позволяет использовать иодат цезия в производстве пьезоэлектрических элементов.

Получение высокочистых солей цезия

CsIO₃ может служить промежуточным продуктом для синтеза других высокоочищенных солей цезия — кроме галогенидов, которые получают иными методами. Близким по химии соединением является рубидий йодноватокислый (рубидий йодат), применяемый в аналогичных целях. Среди других неорганических соединений цезия, поставляемых для лабораторных и промышленных нужд, — оксид цезия.

Формы поставки

Иодат цезия поставляется в виде кристаллического порошка, расфасованного в герметичную тару. Квалификации чистоты — ч, хч, осч. Торговых и транспортных ограничений на данный реактив не установлено.

Требования безопасности

Класс опасности, ПДК и ОБУВ для иодата цезия не установлены действующими нормативными документами. Паспорт безопасности (SDS/MSDS) не содержит данных о выраженной токсичности.

При работе с реактивом следует соблюдать общие правила обращения с химическими веществами: использовать средства индивидуальной защиты кожи, рук и глаз, не допускать вдыхания пыли. Возможно раздражающее действие на органы дыхания, кожные покровы и слизистые оболочки, а также аллергические реакции при индивидуальной чувствительности.

Помещение для работ с реактивом должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией.

Хранение иодата цезия

Хранить в прохладном проветриваемом помещении, в плотно закрытой таре, исключающей попадание влаги и прямого солнечного света.

Утилизация

Не допускается попадание в канализацию и утилизация с бытовыми отходами. Утилизация проводится в соответствии с требованиями законодательства об обращении с отходами. Отработанный реактив сдаётся специализированным организациям.