Chlorure de césium

Le chlorure de césium est un composé chimique de formule brute CsCl. C'est un sel qui trouve de nombreuses applications comme source d'ions césium Cs⁺. Sa maille cristalline cubique est un exemple type en cristallographie.

Identification
Chlorure de césium

Nom UICPA	Chlorure de césium
N^o CAS	7647-17-8
N^o ECHA	100.028.728
N^o CE	231-600-2
PubChem	24293
SMILES	[Cl-].[Cs+] PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/ClH.Cs/h1H;/q;+1/p-1 Std. InChIKey : AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M
Apparence	cristaux blancs hygroscopiques
Propriétés chimiques
Formule	Cl CsCs Cl
Masse molaire[1]	168,358 ± 0,002 g/mol Cl 21,06 %, Cs 78,94 %,
Propriétés physiques
T° fusion	646 °C
T° ébullition	1 382 °C
Solubilité	1 860 g·l^-1 à 20 °C
Masse volumique	3,97 g·cm^-3

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Préparation

On prépare le chlorure de césium en faisant réagir de l'acide chlorhydrique HCl sur de l'hydroxyde de césium CsOH ou du carbonate de césium Cs₂CO₃ :

HCl + CsOH → CsCl + H₂O,

2 HCl + Cs₂CO₃ → 2 CsCl + H₂O + CO₂.

Structure

Le motif cristallin du chlorure de césium est cubique à base d'une paire d'ions Cs⁺ et Cl⁻. Le groupe d'espace est de type Pm3m, n° 221 ; la notation Strukturbericht est B2. Cette structure peut être décrite comme un réseau cubique d'ions Cs⁺ avec, au centre de chaque cube, un ion Cl⁻ — ou réciproquement. Le bromure de césium CsBr et l'iodure de césium CsI partagent cette structure, ainsi que de nombreux composés intermétalliques : ce motif est observé lorsque les atomes ou les ions qui le constituent sont de taille voisine ; c'est ainsi le cas des ions Cs⁺ et Cl⁻, dont les rayons sont respectivement de 174 et 181 pm.

A contrario, lorsque les ions ou les atomes ont un diamètre différent, c'est la structure cubique à faces centrées qui prévaut, comme dans le cas typique du chlorure de sodium NaCl.


Maille cubique du chlorure de césium.		Maille cubique à faces centrées du chlorure de sodium.

Applications

Le chlorure de césium est largement utilisé en centrifugation analytique dite isopycnique, correspondant à un gradient de densité à l'équilibre dans lequel les forces centripètre et de diffusion permettent de séparer les mélanges en fonction de la densité moléculaire de leurs constituants, ce qui est très utile par exemple pour séparer des fragments de matériel génétique de masse volumique différente, tels que des brins d'ADN ayant des proportions différentes de paires A-T et G-C[2].

Le chlorure de césium contenant un ou plusieurs radioisotopes du césium sont utilisés en médecine nucléaire, y compris dans le traitement de certains cancers. Cette forme de césium radioactif est utilisée en radiothérapie externe bien que le chlorure de césium soit très soluble dans l'eau — et donc facilement dispersable dans l'environnement en cas d'incident — car aucune forme insoluble de césium ne permet d'atteindre une radioactivité suffisante par unité de volume pour être médicalement efficace.

Notes et références

Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
(en) Manfred Bick et Horst Prinz « Cesium and Cesium Compounds » dans Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2002, Weinheim.DOI:10.1002/14356007.a06_153.

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[1] Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.

[2] (en) Manfred Bick et Horst Prinz « Cesium and Cesium Compounds » dans Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2002, Weinheim.DOI:10.1002/14356007.a06_153.