Бромид цезия

Бромид цезия — соединение с ярко выраженной ионной структурой (ионный кристалл), где каждый ион цезия Cs⁺ окружен восемью ионами брома Br⁻. Энергия ионизации, I = 7,78 эВ[1]^{:[стр. 373]}. Энергия атомизации (E_св) равна 395 кДж/моль[1]^{:[стр. 380]}. Бромид цезия в газообразном состоянии содержит молекулы димера Cs₂Br₂ плоской ромбической формы[5].

Структура решётки CsBr

Кристаллическая решётка соединения кубическая, примитивная (α-CsBr), пространственная группа P m3m, a = 0,429 нм, Z = 1.

При нагревании α-CsBr переходит в гранецентрированную модификацию β-CsBr (тип NaCl)[6]^{:[стр. 91]}. Пространственная группа F m3m, a = 0,723 нм, Z = 4. Энергия кристаллической решётки U = 625,9 кДж/моль[6]^{:[стр. 101]}. Длина связи Cs—Br в газообразном состоянии составляет 307 пм[5], в жидком — 355 пм, твёрдом — 362 пм[7]. При температуре жидкого гелия в кристаллах бромида цезия происходит скольжение дислокации, приводящее к аномальной пластичности и тягучести соединения[8].

Элементный состав соединения: Cs 62,45 %, Br 37,55 %.

Бромид цезия в нормальных условиях представляет собой бесцветное (в крупно-кристаллическом виде) или белое (в виде порошка) соединение, хорошо растворимое в воде — 123,3 грамм CsBr в 100 г H₂O при 50 °С, 214 г при 80 °С[1]^{:[стр. 620]}. Теплота растворения в воде при комнатной температуре составляет −25,96 кДж/моль[9]. Не образует кристаллогидратов[10]. Из водных растворов кристаллизуется в виде безводных кубических кристаллов или безводных кристаллов в форме ромбических додекаэдров[6]^{:[стр. 100]}.

Плотность водного раствора CsBr при 20 °C[1]^{:[стр. 645]}:

Соединение растворимо в метаноле, этаноле; хорошо растворимо в муравьиной кислоте и гидразине; плохо растворимо в ацетоне, пиридине, эфире, ацетонитриле, нитробензоле[10].

Хорошо растворим в бромоводородной кислоте. Зависимость максимальной концентрации CsBr (по массе) в водном растворе HBr различной концентрации при 25 °C[10]:

В лабораторных условиях бромид цезия может быть получен взаимодействием гидроксида, карбоната, гидрокарбоната или сульфида цезия с бромистоводородной кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {CsOH+HBr=CsBr+H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cs_{2}CO_{3}+2HBr=2CsBr+CO_{2}\uparrow +H_{2}O}}}$

Возможный альтернативный вариант — обменная реакция карбоната цезия с бромидом кальция или бария:

${\displaystyle {\mathsf {Cs_{2}CO_{3}+CaBr_{2}=2CsBr+CaCO_{3}\downarrow }}}$

Бромид цезия — термически довольно устойчивое соединение. В отсутствие воды в газообразном состоянии при температуре 2100—2400 K степень диссоциации молекул CsBr не превышает 0,025[11].

Концентрированный водный раствор бромида цезия реагирует с жидким бромом с образованием дибромобромата(I) цезия[12]:

${\displaystyle {\mathsf {CsBr+Br_{2}=Cs[Br(Br)_{2}]}}}$

Действием увлажнённого хлора на тонкоизмельченный бромид цезия можно получить дихлоробромат(I) цезия[13]:

${\displaystyle {\mathsf {CsBr+Cl_{2}=Cs[Br(Cl)_{2}]}}}$

Соединение в водных растворах вступает в традиционные реакции ионного обмена, например:

${\displaystyle {\mathsf {CsBr+AgNO_{3}=CsNO_{3}+AgBr\downarrow }}}$

• Входит в состав люминофоров для люминесцентных экранов, используемых в рентгене[14];
• Источник щелочного металла (основа специальных таблеток) для термоионных детекторов, используемых в селективной газовой хроматографии;