كلوريد السيزيوم – CsCl

في الكيمياء يعد مركب كلوريد السيزيوم عبارة عن ملح كلوريد غير عضوي للسيزيوم، ويتم تنسيق كل أيون سيزيوم بواسطة ثمانية أيونات كلور، كما وأن له دور كعامل مساعد لنقل الطور وعامل مضيق للأوعية، وهو عبارة عن كلوريد غير عضوي وكيان جزيئي سيزيوم.

كلوريد السيزيوم

إن مركب كلوريد السيزيوم ذو الصيغة الكيميائية التالية (CsCl)، الذي كان يومًا ما وسيطًا للطرد المركزي القياسي للفصل التحليلي والتحضيري للأحماض النووية يتمتع اليوم باستخدام محدود للغاية، حيث أنه يجب فقط شراء مستحضرات خالية من نوكلياز عالية النقاء من (CsCl) لأن (CsCl) يمتلك قدرة محدودة فقط على تثبيط نشاط (RNase).

إذا لزم الأمر فإنه يمكن تسخين وخبز مركب (CsCl) الصلب عند درجة حرارة 200 درجة لمدة 4-6 ساعات لإزالة نشاط (RNase) المتبقي قبل التعرض لـ (RNA) انخفض استخدام (CsCl) كطمث من أجل تنقية الأحماض النووية بشكل عام وملحوظ لصالح الراتنجات الأحدث ومرشحات السيليكا، حيث يستبعد استخدام أي منهما.

إن هيكل كلوريد السيزيوم (CsCl) يمتلك ترتيب مكعب، إذا كانت جميع الذرات في هذا الهيكل من نفس النوع، فهي عبارة عن شبكة (bcc) وتشغل الكرات 68 بالمائة من الحجم، علما أنه يوجد 23 معادن بترتيب نسخة مخفية الوجهة، وتعتمد شبكة كلوريد السيزيوم على بنية مخفية، حيث أن كل ذرة في المركب هي السيزيوم أو الكلور.

إن مركب كلوريد السيزيوم عبارة عن مصدر ممتاز للسيزيوم بلوري قابل للذوبان في الماء للاستخدامات المتوافقة مع الكلوريدات، ويمكن لمركبات الكلوريد توصيل الكهرباء عند دمجها أو إذابتها في الماء، كما ويمكن أن تتحلل مواد الكلوريد عن طريق عملية التحليل الكهربائي إلى غاز الكلور والمعدن.

كما ويتم تشكيلها من خلال عمليات الكلورة المختلفة، حيث يتم ربط أنيون كلور واحد على الأقل (Cl-) تساهميًا بالمعدن أو الكاتيون ذي الصلة، ومن الممكن أن يتم تصنيع تركيبات ذات نقاوة عالية وملكية خاصة، ويتحكم أيون الكلوريد في توازن السوائل ومستويات الأس الهيدروجيني في أنظمة التمثيل الغذائي، ومن الممكن أن تتشكل مركبات عضوية أو غير عضوية من الكلوريدات، ويتوفر مركب كلوريد السيزيوم بشكل عام على الفور في معظم الأحجام، علما أنه يتبلور مركب كلوريد السيزيوم في شبكة مكعبة.

إن كلوريد السيزيوم هو مركب غير عضوي، وهذا الملح عديم اللون عبارة عن مصدر مهم لأيونات السيزيوم في مجموعة مختلفة من التطبيقات المتخصصة، كما وتشكل البنية البلوري له نوعًا هيكليًا أساسيا، حيث يتم تنسيق كل أيون سيزيوم بواسطة 8 أيونات كلوريد.

إن مركب كلوريد السيزيوم يذوب في الماء، ويتغير هيكله إلى هيكل (NaCl) عند عملية التسخين، علما أنه يتواجد كلوريد السيزيوم بشكل طبيعي على شكل شوائب في الكرناليت (حتى 0.002٪) والسيلفيت والكينيت، كما ويتم إنتاج أقل من 20 طنًا من (CsCl) سنويًا في جميع أنحاء العالم، ومعظمها من ملوثات المعادن الحاملة للسيزيوم.

يستخدم كلوريد السيزيوم على نطاق واسع في الطب في الطرد المركزي المتساوي من أجل فصل أنواع مختلفة من الحمض النووي، كما وأنه عبارة عن كاشف في الكيمياء التحليلية، حيث يتم استخدامه من أجل تحديد الأيونات من خلال لون وتشكل المادة المترسبة.

عند التخصيب بالنظائر المشعة مثل (137CsCl) أو (131CsCl) فإنه يتم استخدام مركب كلوريد السيزيوم في تطبيقات الطب النووي مثل علاج السرطان وتشخيص احتشاء عضلة القلب، ولقد تمت دراسة شكل آخر من أشكال علاج السرطان باستخدام (CsCl) التقليدي غير المشع، في حين أن كلوريد السيزيوم التقليدي له سمية منخفضة إلى حد ما للإنسان والحيوان.

الهيكل البلوري لكلوريد السيزيوم

• يتبنى هيكل كلوريد السيزيوم شبكة شعرية مكعبة بدائية ذات أساس ذرتين، حيث يكون لكل من الذرات تنسيق ثمانية أضعاف، وتقع ذرات الكلوريد على النقاط الشبكية عند زوايا المكعب، بينما تقع ذرات السيزيوم في الفتحات الموجودة في مركز المكعبات، كما ويحتوي “الإعداد” البديل والمكافئ تمامًا على أيونات السيزيوم في الزوايا وأيون الكلوريد في المركز.

• تتم مشاركة هذا الهيكل مع (CsBr و CsI) والعديد من السبائك المعدنية الثنائية، وفي المقابل تحتوي الهاليدات القلوية الأخرى على هيكل كلوريد الصوديوم (ملح الصخور)، وعندما يكون كلا الأيونات متشابهين في الحجم (Cs+ الأيوني نصف القطر 174 م، Cl− 181 م)، يتم اعتماد بنية (CsCl) عندما يكونان مختلفين (Na+ أيوني نصف قطر 102 م، Cl− 181 م) يكون هيكل كلوريد الصوديوم هو متبنى.

• عند التسخين إلى ما يزيد عن 445 درجة مئوية فإنه يتحول هيكل كلوريد السيزيوم الطبيعي (α-CsCl) إلى شكل (β-CsCl) مع بنية الملح الصخري (مجموعة الفضاء Fm3m)، ولقد لوحظ أيضًا هيكل الملح الصخري في الظروف المحيطة في أفلام (CsCl) الرقيقة النانوية المزروعة على ركائز الميكا و (LiF و KBr و NaCl).

• كلوريد السيزيوم عديم اللون على شكل بلورات كبيرة وأبيض كمسحوق، يذوب بسهولة في الماء مع زيادة قابلية الذوبان القصوى من 1865 جم لكل لتر عند 20 درجة مئوية إلى 2705 جم لكل لتر عند 100 درجة مئوية، علما أن البلورات شديدة الرطوبة وتتحلل تدريجيًا في الظروف المحيطة، علما أن كلوريد السيزيوم لا يشكل الهيدرات.

• على عكس كلا من كلوريد الصوديوم وكلوريد البوتاسيوم يذوب كلوريد السيزيوم بسهولة في حمض الهيدروكلوريك المركز، كما ويحتوي كلوريد السيزيوم أيضًا على قابلية ذوبان عالية نسبيًا في حمض الفورميك (1077 جم لكل لتر عند 18 درجة مئوية) والهيدرازين، ذوبان متوسط ​​في الميثانول (31.7 جم لكل لتر عند 25 درجة مئوية) وقابلية منخفضة للذوبان في الإيثانول (7.6 جم لكل لتر عند 25 درجة مئوية)، ثاني أكسيد الكبريت (2.95 جم لكل لتر عند 25 درجة مئوية)، الأمونيا (3.8 جم لكل لتر عند 0 درجة مئوية)، الأسيتون (0.004٪ عند 18 درجة مئوية)، وغيرها.

• على الرغم من فجوة النطاق الواسعة التي تبلغ حوالي 8.35 فولت عند 80 كلفن، يوصل كلوريد السيزيوم الكهرباء بشكل ضعيف والموصلية ليست إلكترونية ولكنها أيونية، علما أن الموصلية لها قيمة الترتيب (10−7 S / cm) عند 300 درجة مئوية، ويحدث ذلك من خلال قفزات الجوار الأقرب للوظائف الشاغرة، وتكون قابلية التنقل أعلى بكثير لـ (Cl−) من الوظائف الشاغرة (Cs+).

• تزداد الموصلية مع درجة حرارة تصل إلى حوالي 450 درجة مئوية، مع تغيير طاقة التنشيط من 0.6 إلى 1.3 فولت عند حوالي 260 درجة مئوية، ثم ينخفض ​​بشكل حاد بمقدار أمرين من حيث الحجم بسبب انتقال الطور من طور (α-CsCl) إلى طور (β-CsCl)، ويتم قمع الموصلية أيضًا عن طريق تطبيق الضغط (ينخفض ​​حوالي 10 مرات عند 0.4 جيجا باسكال) مما يقلل من تنقل الوظائف الشاغرة.

تفاعلات مركب كلوريد السيزيوم

• يتفكك مركب كلوريد السيزيوم تمامًا عندما يذوب في الماء، كما ويتم إذابة الأيونات الموجبة (+Cs) في محلول مخفف، إذ أنه يتحول مركب (CsCl) إلى كبريتات السيزيوم عندما يتم تسخينه في حمض الكبريتيك المركز أو تسخينه باستخدام كبريتات هيدروجين السيزيوم عند 550-700 درجة مئوية:

2 CsCl + H₂SO₄ → Cs₂SO₄ + 2 HCl

CsCl + CsHSO₄ → Cs₂SO₄ + HCl

• يشكل مركب كلوريد السيزيوم مجموعة مختلفة ومتنوعة من الأملاح المزدوجة مع الكلوريدات الأخرى، حيث أنه تتضمن الأمثلة كلا مما يلي: 2CsCl · BaCl2) ،(2CsCl · CuCl2) ،(CsCl · 2CuCl)) و (CsCl·LiCl).