염화세슘, 중국어로 염화세슘이라고도 알려져 있으며 분자량이 168.359이고 분자식은 ClCs인 흰색 또는 약간 노란색의 결정성 분말입니다. 순도 99.5% 이상의 무색 투명한 입방정입니다. 실온에서 염화세슘의 밀도는 3.983g/mL이며, 용해도는 최대 1860g/L로 물에 쉽게 용해됩니다. 또한 염화세슘 역시 끓는점이 1290도 정도로 높아 온도가 높아질수록 물에 대한 용해도는 감소한다. 염화세슘은 양이온이 세슘 이온(Cs+)이고 음이온이 염화물 이온(Cl -)인 이온 화합물입니다. 높은 용해도와 이온 특성으로 인해 염화세슘은 물에서 우수한 전도성을 갖습니다. 또한 염화세슘은 상대적으로 큰 양이온 반경으로 인해 다른 금속 이온과 혼합되면 혼합 결정을 형성하기 쉽습니다. 염화세슘의 굴절률은 1.6418로 광학 활성이 있어 광학 연구에 활용될 수 있다. 또한 염화세슘은 조해성 및 분해를 방지하기 위해 습하고 고온 환경에 보관해야 합니다.
첫 번째 방법은 소량의 물에 탄산세슘을 녹인 후 계속 저어주면서 상대밀도 1.18의 염산을 천천히 첨가하고 가열하여 반응시키는 것이다. pH=3가 되면 30분 동안 끓인 후 수산화 세슘을 첨가하여 용액의 pH를 중성으로 만듭니다. 여액을 여과하고, 다량의 결정이 석출될 때까지 증발, 농축한 후 상온으로 식힌 후 모액을 분리하고, 깨끗이 씻어 100도에서 건조하여 완제품을 얻는다.
단계는 다음과 같습니다:
(1) 탄산세슘을 물에 녹인다. 소량의 물에 일정량의 탄산세슘 분말을 천천히 넣고 저어 완전히 녹인다. 이 과정에서 많은 양의 열이 발생하므로 안전을 고려해야 합니다.
(2) 염산첨가 : 위의 용액에 저어주면서 일정량의 염산을 천천히 첨가한다. 이 과정에서 다량의 가스가 발생하므로 보호 조치를 취해야 합니다.
(3) 가열반응 : 위 혼합물을 가열하여 끓을 때까지 계속 저어주며 완전히 반응시킨다.
(4) 중화용액 : 반응용액의 pH값이 3 부근에 도달하면 가열을 멈추고 수산화세슘 중화용액을 첨가하여 용액의 pH값을 중성으로 만든다.
(5) 여과 : 위의 용액을 여과하여 미반응 고형물과 불순물을 제거한다.
(7) 증발결정화 : 여액을 증발접시에 넣고 다량의 결정이 석출될 때까지 저으면서 가열하여 증발시킨다.
냉각 및 분리 : 위의 혼합물을 상온으로 식힌 후 모액과 결정을 분리하여 염화세슘 생성물을 얻는다.
이 방법의 주요 화학 반응식은 다음과 같습니다.
Cs2CO3+2HCl → 2CsCl+CO2 ↑+H2O
이 반응은 수용액에서 수행되는 이온 교환 반응으로, Cs2CO3와 HCl은 각각 탄산세슘과 염산의 이온 형태를 나타냅니다. 반응으로 인해 염화세슘, 이산화탄소 및 물이 생성되었습니다.
두 번째 방법은 수은과 염화수소를 반응시키는 방법으로 염화세슘 15g을 가열하고 물 100mL에 녹인다. 화학양론적 염화수은 24.2g을 4mol 염산 25mL에 녹입니다. 이 HgCl/HCl 용액이 뜨거울 때 위의 용액에 첨가하고 저어 섞은 후 냉각하여 CsHgCl 결정을 석출시킵니다. 여과하고, 결정을 수집하고, 모액을 폐기합니다. 뜨거운 물 120mL에 결정을 녹이고 식힌 후 다시 결정이 침전된다.
수은과 염화수소의 반응을 통해 염화세슘을 생성하는 단계는 다음과 같다.
(1) 제조용액 : 일정량의 염화세슘을 물에 녹여 포화용액을 제조한다.
(2) 수은 첨가 : 위의 용액에 일정량의 수은을 첨가하고 완전히 접촉될 때까지 저어준다.
(3) 염화수소 투입 : 위의 혼합물에 교반하면서 파이프라인을 통해 염화수소를 주입한다. 반응이 평형에 도달하면 염화수소 도입을 중단합니다.
(4) 분리정제 : 위 혼합물을 분리하여 염화세슘 결정을 얻는다. 모액은 재사용이 가능합니다.
이 방법의 주요 화학 반응식은 다음과 같습니다.
Hg+HCl+CsCl → CsCl+HgCl2
이 반응은 수은이 염화수소와 반응하여 염화수은(HgCl2)을 생성하고 염화세슘(CsCl)도 치환되는 전형적인 치환반응이다.
위의 두 가지 방법 외에 또 다른 일반적인 방법은 금속 세슘을 사용하여 염소 가스와 반응하여 염화세슘을 생성하는 것입니다. 다음은 이 방법의 자세한 단계와 화학 반응식입니다.
1. 원료 준비
금속 세슘: 금속 세슘은 밀도가 높고 전도성이 좋은 활성 금속 원소입니다. 이 반응에서는 세슘금속이 환원제로 작용한다.
염소: 염소는 강한 산화 특성을 지닌 황록색 가스이므로 흄후드에서 작동해야 합니다.
2, 작동 단계
(1) 용액조제 : 금속세슘에 일정량의 물을 첨가하여 포화용액을 제조한다.
(2) 염소가스 주입 : 위의 용액에 교반하면서 파이프라인을 통해 염소가스를 주입한다. 반응이 평형에 도달하면 염소 가스 도입을 중단합니다.
(3) 분리정제 : 위 혼합물을 분리하여 염화세슘 결정을 얻는다. 모액은 재사용이 가능합니다.
3. 화학반응식
이 방법의 주요 화학 반응식은 다음과 같습니다.
2Cs+Cl2 → 2CsCl
이 반응은 금속세슘이 염소가스와 반응하여 염화세슘(CsCl)을 생성하는 전형적인 치환반응이다.
이 방법은 산화성이 강한 활성금속 세슘과 염소가스를 사용하므로 안전을 위해서는 전문 인력의 지도가 필요하다는 점에 유의해야 한다. 동시에 생성된 염화세슘 제품은 실제 적용 요구를 충족시키기 위해 추가로 정제 및 건조되어야 합니다.