Qu’est-ce le carbonate de césium?
Le carbonate de césium est un sel de césium de composition Cs2CO3 (poids moléculaire 325,82).
Il s’agit d’un composé solide cristallin qui se présente sous la forme d’une poudre ou d’une masse blanche et qui est très soluble dans les solvants polaires tels que l’eau, les alcools et le DMF. Il est déliquescent et se dissout dans l’air, car il absorbe l’humidité et doit donc être manipulé avec précaution.
Il est utilisé comme base inorganique forte ou comme catalyseur dans la synthèse organique et pour les réactions de couplage régio- et stéréosélectives. La température de décomposition est de 600 °C et le chauffage à haute température génère des produits de décomposition non volatils.
Ces produits sont utilisés comme matériaux de dépôt conducteurs et dans des applications telles que les cellules solaires pour augmenter l’efficacité de la conversion de l’énergie. Au Japon, le carbonate de césium n’est désigné par aucune législation nationale importante telle que la loi sur les services d’incendie, la loi sur le contrôle des substances toxiques, la loi sur la sécurité et la santé industrielles, les règlements concernant le contrôle des substances dangereuses (règlements sur les dangers), la loi sur l’aéronautique civile et la loi sur les RRTP.
Utilisations du carbonate de césium
Le carbonate de césium est principalement utilisé comme base inorganique et comme catalyseur dans la synthèse organique. Il est notamment connu pour être plus efficace que d’autres bases dans les réactions de couplage impliquant la carbonylation et la carbamoylation, telles que les réactions de Heck et de Sonogashira. Le carbonate de césium est une base forte bien équilibrée qui se prête à des synthèses délicates.
Une autre application qui a attiré l’attention ces dernières années est son utilisation comme cathode pour les matériaux électroniques organiques. Ayant atteint sa température de décomposition, le carbonate de césium se décompose en Cs2O et Cs2O2. Lorsque ces deux types de molécules se combinent, un dopage de type n est produit, fournissant des électrons libres chargés négativement aux semi-conducteurs de type n. /p>
Cela permet au carbonate de césium d’augmenter l’efficacité de la conversion d’énergie des dispositifs, une situation qui devrait conduire à son utilisation comme cathode pour les matériaux électroniques organiques.
Propriétés du carbonate de césium
Le carbonate de césium se caractérise par une plus grande solubilité dans les solvants organiques que les autres carbonates de métaux alcalins, tels que le carbonate de potassium et le carbonate de sodium. Cela est dû à la nature de l’atome de césium. Le césium a un grand rayon atomique et est très facilement cationisé par rapport aux autres métaux alcalins.
Même sous forme de carbonate, sa faible densité de charge lui permet de se dissocier facilement avec les anions et de se dissoudre dans les solvants organiques. Cette propriété est souvent utilisée dans des réactions synthétiques dans des solvants organiques où d’autres carbonates de métaux alcalins ont des difficultés à progresser. D’autre part, comme les autres métaux alcalins, il est extrêmement insoluble dans les solvants de faible polarité tels que le toluène, le p-xylène et le chlorobenzène.
Il peut être utilisé dans des réactions similaires à celles d’autres composés carbonatés tels que le carbonate de sodium, mais en raison de son prix élevé en tant que réactif, il est rarement utilisé, par exemple dans les réactions d’hydrolyse où il peut être remplacé par d’autres bases.
Structure du carbonate de césium
La structure du carbonate de césium est un sel constitué de césium, un métal alcalin du premier genre, et d’un ion carbonate. Outre la forme anhydre, il existe également une forme trihydrate avec trois molécules d’eau coordonnées.
Le césium fait partie de la période 6 du tableau périodique et possède l’énergie primaire d’ionisation la plus faible de tous les éléments en raison de son très grand rayon atomique. Sa faible densité de charge signifie également qu’il se dissocie facilement sous forme d’ion en solution.
Le césium métal étant très réactif, il s’enflamme spontanément dans l’air et réagit de manière explosive avec l’eau. Il est donc considéré comme une matière dangereuse en vertu de la loi sur les services de lutte contre l’incendie. Le carbonate de césium, quant à lui, n’est pas réglementé par la loi sur les services d’incendie.
Autres informations sur le carbonate de césium
Méthodes de production du carbonate de césium
Le carbonate de césium est obtenu par une réaction de chauffage de l’oxalate de césium. Lorsque l’oxalate de césium est chauffé à l’air, du carbonate de césium se forme tout en produisant du monoxyde de carbone.
Cs2C2O4 → Cs2CO3 + CO
La synthèse peut également être réalisée en faisant réagir l’hydroxyde de césium avec le dioxyde de carbone. L’hydroxyde de césium étant très réactif avec le dioxyde de carbone, le carbonate de césium peut être facilement obtenu en faisant simplement passer du dioxyde de carbone gazeux à travers une solution aqueuse. Après la réaction, la solution aqueuse est évaporée à sec pour obtenir un solide.
2CsOH + CO2 → Cs2CO3 + H2O