Цезий

Цезий (хим. Caesium; Cs = 133 при O =16, среднее из определений Бунзена, Джонсона с Алленом и Годефруа, 1861—1876) — первый при содействии спектрального анализа открытый металл. Он получил это название от caesius — небесно-синий, лазоревый — за цвет двух резких линий своего спектра, который содержит и другие, слабые, линии. Бунзен и Кирхгоф открыли Цезий в маточных растворах Дюркгеймских соляных источников (1860). Это тяжелейший член семейства щелочных металлов, которое, кроме Ц., состоит — в порядке увеличения атомного веса — из Li, Nа, К и Rb (см. Литий, Натрий, Калий и Рубидий). Цезий принадлежит к числу очень редких элементов, подобно Rb, вместе с которым он обыкновенно и встречается в природе; находят их, по крайней мере, всегда почти в ничтожных количествах — обстоятельство, делающее вполне понятным открытие этих металлов именно при содействии изучения спектров в связи с прочими свойствами их. Существует, однако, редкий минерал поллукс — силикат, найденный в граните с о-ва Эльбы, который содержит окиси Ц., Cs ₂ O, около 34%. Так как Цезий по своим химическим отношениям трудноотличим от других щелочных металлов, то сначала полагали, что поллукс содержит К ₂ О (Платтнер, 1846) — мнение, противоречившее очевидности, ибо сумма процентных количеств всех составных частей минерала оказывалась тогда значительно меньшей 100% — ввиду гораздо большего эквивалентного веса окиси Цезий сравнительно с К ₂ О. Только после открытия Цезий удалось дать истинный состав поллукса [Состав поллукса таков (Пизани, 1864):

что в связи с исследованием Платтнера позволяет придать такую форму минералу: 10SiO ₂∙5(Cs₂O∙Na₂O∙CaO) ∙2(Al₂ О ₃∙Fe₂O₃)2Н ₂ О).] Растениями соединения Ц., если присутствуют в почве, не усваиваются в отличие от К и Rb. Химические отношения Цезий уже представлены, в сущности, при рубидии. Металлический Ц., этот наиболее электроположительный из щелочных, а следовательно, и из всех других металлов, был получен в сравнительно значительных количествах (Setteberg, 1882) путем электролиза расплавленной смеси цианистых Цезий и бария; имеет серебристо-белый цвет; при нагревании на воздухе легко загорается: плавится при 26,5° и имеет уд. вес 1,88 (при 15°). H. H. Бекетов для получения металла воспользовался (1889) реакцией, описанной для Rb, а именно он приготовил Ц., нагревая при красном калении гидрат его окиси с металлическим алюминием в никелевой реторте, при чем около половины металла должно было получиться в свободном виде и перегнаться в приемник в атмосфере развивающегося при реакции водорода. Почти теоретический выход был достигнут при восстановлении Цезий из его алюмината металлическим магнием (Бекетов и Щербачев, 1894), по уравнению:

2CsAlO₂ + Mg = 2Cs + Mg(AlO₂)₂.

По Бекетову, уд. вес Цезий оказался более высоким, чем по Зеттебергу, а именно 2,36. Окись Ц. Cs ₂ O, которая была получена Бекетовым обычным путем, оказалась способной реагировать с водородом даже при обыкновенной температуре (1893), а именно превращаясь в гидрат окиси CsOH при выделении свободного металла, по уравн.:

2Cs₂O + Н ₂ = 2CsOH + 2Cs.

На основании легкости течения этой реакции и ввиду того, что теплота образования из элементов для CsOH рассчитывается почти такая же, как и для КОН, следует заключить о теплоте образования Cs ₂ O, что она значительно ниже таковой же для К ₂ O и, вероятно, для Rb ₂ O, как следует ожидать из рассмотрения соответствующих отношений для других щелочных металлов. Эта теплота, однако, пока еще не определена. Пока известны только (Бекетов, 1890) теплота нейтрализации в слабых водных растворах соляной кислоты посредством CsOH; она такова же, как и для других щелочей, а именно 13,8 больших калорий на граммовый частичный вес; теплота растворения CsOH в избытке воды 15,8 бол. кал. — гораздо большая, чем для КОН, и, приблизительно, теплота растворения в воде самого металла, именно 50—52 бол. кал., во всяком случае большая, чем для К (48,5) и Rb (49,0). Наблюдение Кл. Винклера (1890), что магний не восстановляет Цезий из его карбоната Cs ₂CO₃ объясняется, если только самое наблюдение верно, вероятно, не особой прочностью Cs ₂ O, а прочностью в отсутствие воды самой соли, которая должна быть образована из ангидрида и основания при очень большом выделении тепла, так как Cs ₂ O есть наиболее сильное основание. В чистом виде CsOH лучше всего получается аналогично RbOH, с которым эта щелочь очень сходна, а именно при действии едкого барита на раствор сульфата. Соли Цезий изоморфны с соответствующими солями К и Rb; они окрашивают бесцветное пламя в несколько более красноватый цвет, чем соли последнего. Хлористый Ц. CsCl легкоплавок и легче, чем КСl, летуч; он настолько гигроскопичен, что расплывается на воздухе. Кроме CsCl и солей прочих галоидоводородных кислот, известны многочисленные двойные соли с другими галоидными металлами, а также и полигалоидные соединения, которые по большей части кристаллизоваться способны — CsBr ₃, CsBr₅, CsJ₃, CsJ₅, CsCl₄J. Сульфат Cs₂SO₄, легко растворимый в воде, не растворяется в спирте. Гидросульфат CsHSO₄ кристалличен. Нитрат CsNO₃, маленькие блестящие призмы, обладает холодящим вкусом обыкновенной селитры. Карбонат Cs₂CO₃ из очень крепкого, сиропообразного раствора кристаллизуется в виде непрочного гидрата, расплывчатого на воздухе; при нагревании плавится и, потеряв воду, остается в форме песчанистого порошка, довольно хорошо растворимого в абсолютном спирте, — свойство, отличающее Cs ₂CO₃ от Rb₂CO₃, которым пользуются для отделения Цезий от Rb (см. Рубидий). Кроме того, малой растворимостью хлороплатинатов Rb и Цезий (см. Рубидий) также пользуются при анализе: еще недавно (1903) H. А. Орлов определил этим путем содержание обоих металлов в старорусской минеральной воде, осадив Rb ₂PtCl₆ — раствором K ₂PtCl₆, a Cs₂PtCl₆, раствором Rb ₂PtCl₆. Было найдено в этой воде на 1 литр (Царицынский источник): RbCl — 0,00393 и 0,00245 гр., а СsСl — 0,00358 и 0,00222 гр.

С. С. Колотов. Δ.