Сульфат цезия

Сульфат цезия — неорганическое соединение, соль цезия и серной кислоты с химической формулой Cs₂SO₄.

Сульфат цезия
Общие
Систематическое наименование	Сульфат цезия
Традиционные названия	Сернокислый цезий
Хим. формула	Cs2SO4
Физические свойства
Состояние	белое кристаллическое вещество
Молярная масса	361,87 г/моль
Плотность	4,243 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	1019 °C
Мол. теплоёмк.	134,9 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-1442,9 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость
• в воде	178,3720; 210,380 г/100 мл
• в этиленгликоле	5,28 г/100 мл
Оптические свойства
Показатель преломления	1,56
Классификация
Рег. номер CAS	10294-54-9
PubChem	25137
Рег. номер EINECS	233-662-6
SMILES	[Cs+].[Cs+].[O-]S([O-])(=O)=O
InChI	InChI=1S/2Cs.H2O4S/c;;1-5(2,3)4/h;;(H2,1,2,3,4)/q2*+1;/p-2 FLJPGEWQYJVDPF-UHFFFAOYSA-L
ChemSpider	23482 и 21607770
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

ПолучениеПравить

• Сульфат цезия можно получить действием разбавленной серной кислоты на металлический цезий, его оксид, гидроксид или карбонат:

$\mathsf{8}\mathsf{C}\mathsf{s}\mathsf{+}\mathsf{6}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\stackrel{}{\to }\mathsf{4}\mathsf{C}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{S}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{6}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {8\ Cs+6\ H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {\ }}\ 4\ Cs_{2}SO_{4}+SO_{2}+S\downarrow +6\ H_{2}O}}$ 

$\mathsf{C}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\stackrel{}{\to }\mathsf{C}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {Cs_{2}O+H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {\ }}\ Cs_{2}SO_{4}+H_{2}O}}$ 

$\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{s}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\stackrel{}{\to }\mathsf{C}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {2\ CsOH+H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {\ }}\ Cs_{2}SO_{4}+2\ H_{2}O}}$ 

$\mathsf{C}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\stackrel{}{\to }\mathsf{C}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {Cs_{2}CO_{3}+H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {\ }}\ Cs_{2}SO_{4}+CO_{2}\uparrow +\ H_{2}O}}$ 

• Также сульфат цезия получают обменными реакциями:

$\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{s}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\stackrel{{\mathsf{100}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{C}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {2\ CsCl+H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {100^{o}C}}\ Cs_{2}SO_{4}+2\ HCl\uparrow }}$ 

$\mathsf{C}\mathsf{s}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{+}\mathsf{C}\mathsf{s}\mathsf{H}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\stackrel{{\mathsf{500}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{C}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {CsCl+CsHSO_{4}\ {\xrightarrow {500^{o}C}}\ Cs_{2}SO_{4}+HCl\uparrow }}$ 

• Окисление сульфида цезия:

$\mathsf{C}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\stackrel{{\mathsf{500}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{C}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}$${\mathsf {Cs_{2}S+2\ O_{2}\ {\xrightarrow {500^{o}C}}\ Cs_{2}SO_{4}}}$ 

Физические свойстваПравить

Сульфат цезия образует бесцветные кристаллы, ромбическая сингония, пространственная группа P nam, a = 0,822 нм, b = 1,092 нм, c = 0,624 нм, Z = 4. При температуре выше 647 °C переходит в гексагональную модификацию. При температуре 1400 °C начинает заметно возгоняться без изменения состава.

Хорошо растворим в воде, не подвергается гидролизу, кристаллогидратов не образует. Не растворяется в этаноле и ацетоне.

Из соляной кислоты выпадают сольваты 5Cs₂SO₄•4HCl.

Химические свойстваПравить

• Как соль двухосновной кислоты образует кислые соли:

$\mathsf{C}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\rightleftarrows <!--\; \rightleftarrows \; -->\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{s}\mathsf{H}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}$${\mathsf {Cs_{2}SO_{4}+H_{2}SO_{4}\ \rightleftarrows \ 2CsHSO_{4}}}$ 

• Как все сульфаты взаимодействует с растворимыми соединениями бария:

$\mathsf{C}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{B}\mathsf{a}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\stackrel{}{\to }\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{s}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{+}\mathsf{B}\mathsf{a}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->$${\mathsf {Cs_{2}SO_{4}+BaCl_{2}\ {\xrightarrow {\ }}\ 2CsCl+BaSO_{4}\downarrow }}$ 

• Восстанавливается до сульфида:

$\mathsf{C}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{4}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\stackrel{{\mathsf{700}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{C}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{+}\mathsf{4}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {Cs_{2}SO_{4}+4\ H_{2}\ {\xrightarrow {700^{o}C}}\ Cs_{2}S+4\ H_{2}O}}$ 

$\mathsf{3}\mathsf{C}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{8}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\stackrel{{\mathsf{700}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{3}\mathsf{C}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{+}\mathsf{8}{\mathsf{N}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{12}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {3\ Cs_{2}SO_{4}+8\ NH_{3}\ {\xrightarrow {700^{o}C}}\ 3\ Cs_{2}S+8\ N_{2}+12\ H_{2}O}}$ 

• С некоторыми сульфатами образует квасцы:

$\mathsf{C}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{A}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{(}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{12}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{}{\to }\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{s}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{(}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\cdot <!--\; \cdot \; -->\mathsf{12}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->$${\mathsf {Cs_{2}SO_{4}+Al_{2}(SO_{4})_{3}+12\ H_{2}O\ {\xrightarrow {\ }}\ 2\ CsAl(SO_{4})_{2}\cdot 12H_{2}O\downarrow }}$ 

ПрименениеПравить

• Производство катализаторов для неорганического синтеза.

ЛитератураПравить

• Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 2-е изд., испр. — М.—Л.: Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
• Химическая энциклопедия / Редкол.: Зефиров Н.С. и др.. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5. — 783 с. — ISBN 5-85270-310-9.
• Плющев В. Е., Степин Б. Д. Химия и технология соединений лития, цезия и цезия. — М.: «Химия», 1970. — 408 с.