¿Qué es el Carbonato de Cesio?
El carbonato de cesio es una sal carbonatada de cesio con la composición Cs2CO3 y peso molecular 325,82. Es un compuesto sólido cristalino en forma de polvo o masa blanca y es muy soluble en disolventes polares como el agua, los alcoholes y la DMF. Es especialmente soluble en agua y debe manipularse con precaución en presencia de humedad, ya que tiende a absorberla y disolverse.
Se utiliza como base inorgánica fuerte o catalizador en síntesis orgánica y para reacciones de acoplamiento regio y estereoselectivas. La temperatura de descomposición es de 600 °C y el calentamiento a altas temperaturas produce productos de descomposición no volátiles.
Los productos se utilizan como materiales de deposición conductores y se emplean en aplicaciones como las células solares para aumentar la eficiencia de conversión de energía. No se encuentra sujeto a ninguna legislación nacional importante, como la Ley de Servicios contra Incendios, la Ley de Control de Sustancias Venenosas y Deletéreas, la Ley de Seguridad y Salud Industrial, el Reglamento de Control de Sustancias Peligrosas (Reglamento de Peligros), la Ley de Aeronáutica Civil o la Ley PRTR.
Usos del Carbonato de Cesio
El carbonato de cesio se utiliza principalmente como base inorgánica y catalizador en síntesis orgánica. Destaca por su eficacia en reacciones de acoplamiento que involucran carbonilación y carbamoilación, como las reacciones de Heck y Sonogashira. Se trata de una base fuerte bien equilibrada, lo que la hace adecuada para síntesis delicadas.
Otra aplicación que ha llamado la atención en los últimos años es su uso como cátodo para materiales electrónicos orgánicos. Una vez alcanzada su temperatura de descomposición, el carbonato de cesio se descompone en Cs2O y Cs2O2. Cuando estos dos tipos de moléculas se combinan, se produce el dopaje de tipo n, que proporciona electrones libres cargados negativamente a los semiconductores de tipo n. /p>
Esto permite que el carbonato de cesio aumente la eficiencia de conversión de energía de los dispositivos, una situación que se espera que conduzca a su uso como cátodo para materiales electrónicos orgánicos.
Propiedades del Carbonato de Cesio
El carbonato de cesio se caracteriza por una mayor solubilidad en disolventes orgánicos que otros carbonatos de metales alcalinos, como el carbonato de potasio y el carbonato de sodio. Esto se debe a la naturaleza del cesio como átomo. El cesio tiene un radio atómico grande y se cationiza muy fácilmente en comparación con otros metales alcalinos.
Incluso como carbonato, su baja densidad de carga le permite disociarse fácilmente con aniones y disolverse en disolventes orgánicos. Esta propiedad se utiliza a menudo en reacciones sintéticas en disolventes orgánicos en las que otros carbonatos de metales alcalinos tienen dificultades para progresar. Por otra parte, al igual que otros metales alcalinos, es extremadamente insoluble en disolventes de baja polaridad como el tolueno, el p-xileno y el clorobenceno.
Puede utilizarse en reacciones similares a las de otros compuestos carbonados, como el carbonato sódico, pero debido a su elevado precio como reactivo, se emplea raramente, por ejemplo en reacciones de hidrólisis en las que puede sustituirse por otras bases.
Estructura del Carbonato de Cesio
La estructura del carbonato de cesio consiste en una sal formada por iones de cesio, un metal alcalino del primer grupo de la tabla periódica, y iones de carbonato. Además de su forma anhidra, también existe una forma trihidratada que contiene tres moléculas de agua coordinadas.
El cesio pertenece al periodo 6 de la tabla periódica y tiene la energía de ionización primaria más baja de todos los elementos debido a su gran radio atómico. Su baja densidad de carga también significa que se disocia fácilmente como ion en solución.
Como el cesio metálico es muy reactivo y entra en combustión espontánea en el aire y reacciona explosivamente con el agua, está catalogado como material peligroso según la Ley de Servicios contra Incendios. En cambio, el carbonato de cesio no está regulado por la Ley de Servicios contra Incendios.
Más información sobre el Carbonato de Cesio
Métodos de producción del carbonato de cesio
El carbonato de cesio se obtiene mediante una reacción de calentamiento del oxalato de cesio. Cuando el oxalato de cesio se calienta en el aire, se forma carbonato de cesio a la vez que se produce monóxido de carbono.
Cs2C2O4 → Cs2CO3 + CO
Otra forma de sintetizarlo es mediante la reacción entre hidróxido de cesio y dióxido de carbono. Debido a la alta reactividad del hidróxido de cesio con el dióxido de carbono, el carbonato de cesio puede obtenerse fácilmente haciendo pasar gas dióxido de carbono a través de una solución acuosa de hidróxido de cesio. Después de la reacción, la solución acuosa se evapora hasta obtener un sólido.
2CsOH + CO2 → Cs2CO3 + H2O