酸化セシウム

酸化セシウム
	IUPAC名酸化セシウム; caesium oxide
識別情報
CAS登録番号	20281-00-9
特性
化学式	Cs2O
モル質量	281.8103 g/mol
外観	橙赤色粉末
密度	4.36 g/cm3
融点	490℃（窒素中）
沸点	分解
水への溶解度	水と反応
構造
結晶構造	三方晶系
熱化学
標準生成熱 ΔfHo	−345.77 kJ mol−1[1]
標準モルエントロピー So	146.86 J mol−1K−1
標準定圧モル比熱, Cpo	75.98 J mol−1K−1
危険性
EU Index	Not listed
引火点	不燃性
関連する物質
関連物質	酸化リチウム;酸化ナトリウム;酸化カリウム;酸化ルビジウム
	特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

酸化セシウム（さんかセシウム、caesium oxide/cesium oxide）は組成式Cs₂Oで表されるセシウムの酸化物である。

セシウムと酸素の二元化合物には数多くのものが知られ、過酸化セシウムCs₂O₂、超酸化セシウムCsO₂、およびオゾン化セシウムCsO₃を始めとして、三酸化セシウムCs₂O₃、Cs₁₁O₃、Cs₄O、Cs₇O、その他、非化学量論的な金属亜酸化物が存在する。しかし通常、酸化セシウムといえば、セシウムイオンCs⁺と酸化物イオンO²⁻からなるCs₂Oを指す。

製法

金属セシウムを少量の空気と反応させ、過剰の未反応の金属セシウムを蒸留により除いて合成する[2]。

{\ce {4Cs\ + O2 -> 2Cs2O}}

また硝酸セシウムとアジ化セシウムを穏やかに加熱反応させても得られる。

{\ce {CsNO3\ + 5CsN3 -> 3Cs2O\ + 8N2}}

性質

水と熱を発して激しく反応して水酸化セシウムを生成する。無水エタノールとはやや緩慢になるが反応して水酸化セシウムおよびセシウムエトキシドを生成する。

${\ce {Cs2O + H2O -> 2 CsOH}}$	$\Delta H=-202.86{\mbox{ kJ mol}}^{-1}$ [1]
${\ce {Cs2O + H2O -> 2 Cs^+ (aq) + 2 OH^- (aq)}}$	$\Delta H=-344.95{\mbox{ kJ mol}}^{-1}$ [1]
${\ce {Cs2O + C2H5OH -> C2H5OCs + CsOH}}$

真空中で加熱すると350〜400℃で不均化が始まり、過酸化セシウムとセシウムを生ずる。

{\ce {2 Cs2O -> Cs2O2\ + 2 Cs}}

セシウムのようにイオン半径が大きいアルカリ金属では酸化物より超酸化物の方が熱力学的に安定となるため[3]、空気中での加熱により150℃付近から酸素を吸収して超酸化セシウムを生成する[2]。

{\ce {Cs2O + {\frac {3}{2}}O2 -> 2 CsO2\ ,}}

\Delta H=-226.6{\mbox{ kJ mol}}^{-1}

[1]

構造

酸化セシウムの結晶構造 __ O²⁻　　__ Cs⁺

酸化セシウムは他のアルカリ金属酸化物と異なり三方晶系の逆塩化カドミウム型構造をとる。これはセシウムイオンがほぼ面心立方格子構造に配列し、その八面体6配位の間隙の半分を酸化物イオンが占有している。これは面心立方格子構造の3回対称軸に垂直なセシウムイオン層状構造の一つ置きに八面体間隙を酸化物イオンが充填している構造である。その格子定数はa = 6.79Å、α = 36.5°である[4]。

塩化カドミウム型構造をとる化合物は数多く存在するが、この陰イオンである塩化物イオンサイトに陽イオンが配置した逆塩化カドミウム型構造は既知の化合物中で酸化セシウムが唯一のものである[3]。

用途

銀コロイド粒子を分散させた酸化セシウムは光電効果を示し、光電子増倍管に使用される。

脚注

D.D. Wagman, W.H. Evans, V.B. Parker, R.H. Schumm, I. Halow, S.M. Bailey, K.L. Churney, R.I. Nuttal, K.L. Churney and R.I. Nuttal, The NBS tables of chemical thermodynamics properties, J. Phys. Chem. Ref. Data 11 Suppl. 2 (1982).
『化学大辞典』　共立出版、1993年
FA コットン, G. ウィルキンソン著, 中原勝儼訳『コットン・ウィルキンソン無機化学』培風館、1987年
日本化学会編　『化学便覧基礎編　改訂4版』　丸善、1993年

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[Parker-1] D.D. Wagman, W.H. Evans, V.B. Parker, R.H. Schumm, I. Halow, S.M. Bailey, K.L. Churney, R.I. Nuttal, K.L. Churney and R.I. Nuttal, The NBS tables of chemical thermodynamics properties, J. Phys. Chem. Ref. Data 11 Suppl. 2 (1982).

[daijiten-2] 『化学大辞典』　共立出版、1993年

[Cotton-3] FA コットン, G. ウィルキンソン著, 中原勝儼訳『コットン・ウィルキンソン無機化学』培風館、1987年

[binran-4] 日本化学会編　『化学便覧基礎編　改訂4版』　丸善、1993年

酸化物
酸化数により分類。
混合酸化状態	四酸化アンチモン (Sb₂O₄) 四酸化三コバルト (Co₃O₄) Eu₃O₄ 四酸化三鉄 (Fe₃O₄) 鉛丹 (Pb₃O₄) 四酸化三マンガン (Mn₃O₄) 一酸化銀 (Ag₂O₂) 八酸化三ウラン (U₃O₈) 亜酸化炭素 (C₃O₂) 無水メリト酸 (C₁₂O₉) 十一酸化六プラセオジム (Pr₆O₁₁) 七酸化四テルビウム (Tb₄O₇)
酸化数+1	酸化銅(I) (Cu₂O) 酸化セシウム (Cs₂O) 一酸化二炭素 (C₂O) 一酸化二塩素 (Cl₂O) 酸化ガリウム(I) (Ga₂O) 酸化リチウム (Li₂O) 酸化カリウム (K₂O) 酸化ルビジウム (Rb₂O) 酸化銀(I) (Ag₂O) 酸化タリウム(I) (Tl₂O) 酸化ナトリウム (Na₂O) 水（酸化水素） (H₂O)
酸化数+2	酸化アルミニウム(II) (AlO) 酸化バリウム (BaO) 酸化ベリリウム (BeO) 酸化カドミウム (CdO) 酸化カルシウム (CaO) 一酸化炭素 (CO) 酸化クロム(II) (CrO) 酸化コバルト(II) (CoO) 酸化銅(II) (CuO) 酸化ユウロピウム(II) (EuO) 二酸化二窒素 (N₂O₂) 一酸化ゲルマニウム (GeO)) 酸化鉄(II) (FeO) 酸化鉛(II) (PbO) 酸化マグネシウム (MgO) 酸化マンガン(II) (MnO) 酸化水銀(II) (HgO) 酸化ニッケル(II) (NiO) 一酸化窒素 (NO) 酸化パラジウム(II) (PdO) 一酸化ケイ素 (SiO) 酸化ストロンチウム (SrO) 一酸化硫黄 (SO) 二酸化二硫黄 (S₂O₂) 一酸化トリウム (ThO) 酸化スズ(II) (SnO) 酸化チタン(II) (TiO) 酸化バナジウム(II) (VO) 酸化亜鉛 (ZnO)
酸化数+3	酸化アルミニウム (Al₂O₃) 三酸化アンチモン (Sb₂O₃) 三酸化二ヒ素 (As₂O₃) 酸化ビスマス(III) (Bi₂O₃) 酸化ホウ素 (B₂O₃) 酸化セリウム(III) (Ce₂O₃) 三酸化二臭素 (Br₂O₃) 酸化クロム(III) (Cr₂O₃) 三酸化二窒素 (N₂O₃) 酸化ジスプロシウム(III)(Dy₂O₃) 酸化エルビウム(III) (Er₂O₃) 酸化ユウロピウム(III) (Eu₂O₃) 酸化ガドリニウム(III) (Gd₂O₃) 酸化ガリウム(III) (Ga₂O₃) 酸化ホルミウム(III) (Ho₂O₃) 酸化インジウム(III) (In₂O₃) 酸化鉄(III) (Fe₂O₃) 酸化ランタン(III) (La₂O₃) 酸化ルテチウム(III) (Lu₂O₃) 酸化マンガン(III) (Mn₂O₃) 酸化ネオジム(III) (Nd₂O₃) 酸化ニッケル(III) (Ni₂O₃) 一酸化リン (P O) 六酸化四リン (P₄O₆) 酸化プラセオジム(III) (Pr₂O₃) 酸化プロメチウム(III) (Pm₂O₃) 酸化ロジウム(III) (Rh₂O₃) 酸化サマリウム(III) (Sm₂O₃) 酸化スカンジウム(III) (Sc₂O₃) 酸化テルビウム(III) (Tb₂O₃) 酸化タリウム(III) (Tl₂O₃) 酸化ツリウム(III) (Tm₂O₃) 酸化チタン(III) (Ti₂O₃) 酸化タングステン(III) (W₂O₃) 酸化バナジウム(III) (V₂O₃) 酸化イッテルビウム(III) (Yb₂O₃) 酸化イットリウム(III) (Y₂O₃)
酸化数+4	二酸化アメリシウム (AmO₂) 二酸化ビスマス (BiO₂) 二酸化炭素 (CO₂) 三酸化炭素 (CO₃) 酸化セリウム(IV) (CeO₂) 二酸化塩素 (ClO₂) 酸化クロム (CrO₂) 四酸化二窒素 (N₂O₄) 二酸化ゲルマニウム (GeO₂) 酸化ハフニウム(IV) (HfO₂) 二酸化鉛 (PbO₂) 二酸化マンガン (MnO₂) 酸化ネプツニウム(IV) (NpO₂) 二酸化窒素 (NO₂) 酸化オスミウム(IV) (OsO₂) 酸化プルトニウム(IV) (PuO₂) 酸化プラセオジム(IV)　(PrO₂) 酸化プロトアクチニウム(IV) (PaO₂) 酸化ロジウム(IV) (RhO₂) 二酸化ルテニウム (RuO₂) 二酸化セレン (SeO₂) 二酸化ケイ素 (SiO₂) 二酸化硫黄 (SO₂) 二酸化テルル (TeO₂) 酸化テルビウム(IV) (TbO₂) 酸化トリウム(IV) (ThO₂) 酸化スズ(IV) (SnO₂) 酸化チタン(IV) (TiO₂) 酸化タングステン(IV) (WO₂) 酸化ウラン(IV) (UO₂) 酸化バナジウム(IV) (VO₂) 二酸化ジルコニウム (ZrO₂)
酸化数+5	五酸化アンチモン (Sb₂O₅) 五酸化二ヒ素 (As₂O₅) 五酸化二塩素(Cl₂O₅) 五酸化二窒素 (N₂O₅) 五酸化ニオブ (Nb₂O₅) 五酸化二リン (P₂O₅) 酸化プロトアクチニウム(V) (Pa₂O₅) 五酸化タンタル (Ta₂O₅) 五酸化バナジウム (V₂O₅)
酸化数+6	酸化クロム(VI) (CrO₃) 酸化モリブデン(VI) (MoO₃) 酸化レニウム(VI) (ReO₃) 三酸化セレン (SeO₃) 三酸化硫黄 (SO₃) 三酸化テルル (TeO₃) 酸化タングステン(VI) (WO₃) 酸化ウラン(VI) (UO₃) 三酸化キセノン (XeO₃) 三酸化イリジウム (IrO₃)
酸化数+7	七酸化二塩素 (Cl₂O₇) 七酸化二マンガン (Mn₂O₇) 酸化レニウム(VII) (Re₂O₇) 酸化テクネチウム(VII) (Tc₂O₇)
酸化数+8	酸化オスミウム(VIII) (OsO₄) 四酸化ルテニウム (RuO₄) 四酸化キセノン (XeO₄) 四酸化イリジウム (IrO₄) 四酸化ハッシウム (HsO₄)
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