№55 Цезий

История открытия:

Цезий был открыт в 1860 году Бунзеном в воде Дюркгаймерского минерального источника на основании присущих ему спектров. В соответствии с этим он был так и назван - по двум характерным синим линиям спектра (caesius - сине-серый). Получение металлического цезия удалось впервые осуществить Сеттербергу (Setterberg, 1882) электролизом расплавленной смеси цианидов цезия и бария. К этому времени Бунзеном уже была получена амальгама цезия.

Получение:

Получение цезия лучше всего вести нагреванием гидроксида с металлическим магнием в токе водорода или с металлическим кальцием в вакууме. Согласно де Буру, в качестве восстановителя особенно подходит цирконий. Небольшие количества цезия, по де Буру, удобно получать нагреванием его хлорида в смеси с азидом бария в высоком вакууме. Образующийся при распаде азида барий восстанавливает щелочные металлы из их хлоридов. Они испаряются и оседают на холодных стенках сосуда.

Физические свойства:

Цезий в чистом состоянии имеет по данным Костеану золотисто-желтый цвет. На воздухе тускнеет и вскоре покрывается толстой гидроксидной коркой. Поэтому его следует хранить под слоем керосина или парафинового масла. Как и все щелочные металлы, цезий чрезвычайно мягок (как воск) и легко поддается сжатию. Тпл.= 28,4°С. Обладает высокой электропроводностью.

Химические свойства:

Цезий - щелочной металл, он тотчас воспламеняется при доступе кислорода с образованием твердого пероксида CsO₂ даже в отсутствие воды, в то время, как другие щелочные металлы (за исключением рубидия) на сухом воздухе или в токе кислорода воспламеняются только при умеренном нагревании. Цезий воспламеняется также при взаимодействии с галогенами (с бромом реакция идет со взрывом), фосфором и серой.
Цезий очень активно разлагает воду. При этом он плавится, а выделяющийся водород воспламеняется. Со спиртом цезий реагирует с образованием алкоголята:
2Cs + 2HOC₂H₅ = 2CsOC₂H₅ + H₂
В соединениях проявляет степень окисления +1.

Важнейшие соединения:

Оксид цезия.Для цезия известен ряд соединений с кислородом Cs₇O, Cs₄O (?), Cs₇O₂, Cs₃O, Cs₂O. Существование этих своеобразных соединений было установлено уже в 1909 г. Ренгаде. Оксид цезия оранжевый, может быть получен взаимодействием пероксида со стехиометрическим количеством металла. Энергично взаимодействует с водой. При слабом нагревании реагирует с водородом с образованием гидроксида и гидрида:
Cs₂O + H₂ = CsOH + CsH
Надпероксид цезия CsO₂, желтого цвета, образуется при горении цезия в токе кислорода. При сильном нагревании надпероксид цезия отщепляет кислород, переходя в черную Cs₂O₃. Взаимодействие надпероксида с водой приводит к образованию пероксида водорода и кислорода.
Существует и красный озонид цезия CsO₃.
Гидроксид цезия CsOH, бесцв. крист., щелочь. Получают электролизом расторов солей цезия, взаимодействием сульфата цезия с гидроксидом бария.
Соли цезия похожи на соответствующие соли калия. Поскольку для получения солей цезия используются главным образом остаточные щелока от переработки калийных солей главная задача заключается в том, чтобы отделить его от калия.
Хлорид цезия получают взаимодействием карбонатов с соляной кислотой или прокаливанием хлороплатинатов. Хлорид цезия кристаллизуется в виде кубов. Заметно ядовит. Цезий, как и рубидий, склонен к образованию полигалогенидов.
Карбонат цезия удобнее всего получать взаимодействием сульфатов с гидроксидом бария и последующим упариванием с карбонатом аммония. Карбонат цезия легко растворим в спирте. Гидрокарбонат цезия растворим лучше, чем гидрокарбонат калия.
Сульфат цезия образует ромбические кристаллы, изоморфные сульфату калия. Легко образует двойные соли с сульфатом алюминия, сульфатом железа(III) и с сульфатами двухвалентных металлов.

Применение:

Металлический цезий используется в фотоэлементах, газовых лазерах, цезиевых лампах. Многие соли цезия используются в составе электролитов топливных элементов. В аналитической и препаративной химии применяют хлорид цезия для получения чистых двойных хлоридов с хлоридами тяжелых металлов; полученные таким образом двойные соли отличаются большей частью плохой растворимостью и способностью хорошо кристаллизоваться. Для обнаружения алюминия применяется образование цезиевых квасцов: CsAl(SO₄)₂*12H₂O.
Мировое производство (без СССР) - около 10 т/год (1979).

Самоволова Ю.