بيكبريتات السيزيوم

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

كبريتات السيزيوم الهيدروجينية أو كبريتات السيزيوم الهيدروجينية هي مركب غير عضوي صيغته الكيميائية CsHSO4 . وهو ملح السيزيوم للكبريتات الهيدروجينية ، وهو مادة صلبة عديمة اللون يتم الحصول عليها من خلال دمج Cs2SO4 و H2SO4 . [ 1 ]

ملكيات

عند درجة حرارة أعلى من 141  درجة مئوية، يصبح مركب CsHSO4 موصلاً أيونياً فائقاً . [ 1 ] وتنشأ الموصلية الأيونية السريعة بشكل خاص في نطاق درجات الحرارة هذه نتيجة للنشاط العالي للبروتونات . [ 2 ]

استنادًا إلى نتائج علم البلورات بالأشعة السينية ، يتكون التركيب من مراكز كبريتات رباعية الأوجه تربط أيونات السيزيوم. ويرتبط البروتون بالأكسجين الموجود على الكبريتات. [ 3 ]

يمر مركب CsHSO₄ بثلاث مراحل بلورية تُعرف بالمرحلة الثالثة والثانية والأولى. [ 4 ] يوجد مركب CsHSO₄ مبدئيًا في المرحلة الثالثة عند درجة حرارة الغرفة 21 درجة مئوية  . تتراوح درجة حرارة المرحلة الثالثة بين 21  درجة مئوية و90  درجة مئوية، مع وجود درجة حرارة انتقالية بين المرحلة الثالثة والمرحلة الثانية تتراوح بين 90  درجة مئوية و100 درجة مئوية. تتراوح درجة حرارة المرحلة الثانية بين 90 درجة مئوية و140 درجة مئوية. عند 140 درجة مئوية، يخضع مركب CsHSO₄ لتحول طوري من المرحلة الثانية إلى المرحلة الأولى. [ 5 ]    

تُعرف المرحلتان الثالثة (من 21  درجة مئوية إلى 90  درجة مئوية) والثانية (من 90  درجة مئوية إلى 140 درجة مئوية) بالمرحلتين أحاديتي الميل ، حيث يُظهر مركب CsHSO₄ أدنى قدرة على توصيل البروتونات. ومع ارتفاع درجة حرارة البنية البلورية، تظهر تغيرات في حجم وحدة الخلية وترتيب روابطها الهيدروجينية، مما يُغير قدرة البنية البلورية لمركب CsHSO₄ على السماح بانتقال البروتونات. 

عند درجة حرارة 141  درجة مئوية، يشهد التركيب البلوري لـ CsHSO₄ تحولًا بنيويًا من الطور أحادي الميل الثاني إلى الطور الرباعي ، ليصبح الطور الأول. يتميز الطور الأول بتناظر بلوري أعلى وأبعاد شبكية أوسع . يُعرف الطور الأول بالطور فائق البروتونات (طور التوصيل القوي)، والذي يُحفز نموًا هائلًا في توصيل البروتونات بمقدار أربعة رتب، ليصل إلى 10 ملي سيمنز/سم. هذا يجعل توصيل CsHSO₄ أقوى بعشر مرات من توصيل محلول كلوريد الصوديوم المائي . في الطور فائق البروتونات، تُحدث حركة رباعي الأوجه SO₄ اضطرابًا في شبكة الروابط الهيدروجينية، مما يُسرع انتقال البروتونات. [ 5 ] الأنيونات الرباعية الموجودة في التركيب مسؤولة عن ترتيب الروابط الهيدروجينية مع البروتونات المتحركة. [ 6 ]

التطبيقات المحتملة

تبلغ الموصلية القصوى لمركب CsHSO₄ النقي 10 ملي سيمنز/سم، وهي قيمة منخفضة جدًا للتطبيقات العملية. في المركبات التي تحتوي على SiO₂ و TiO₂ و Al₂O₃ ، تتحسن موصلية البروتونات تحت درجة حرارة التحول الطوري بعدة مراتب. [ 7 ]

على عكس الموصلات البروتونية المائية، يوفر غياب الماء في CsHSO₄ استقرارًا حراريًا وكهروكيميائيًا. وقد أكدت قياسات القوة الدافعة الكهربائية (EMF) في خلية تركيز الأكسجين المرطبة الطبيعة الأيونية العالية لـ CsHSO₄ في طوره فائق البروتونية. [ 8 ] وبناءً على دوران الحرارة، ظل الجهد ثابتًا لأكثر من 85 ساعة أثناء القياس، لا سيما عند درجة الحرارة العالية. [ 8 ] تُظهر هذه النتائج استقلالية CsHSO₄ عن البيئات الرطبة. بالإضافة إلى ذلك، يسمح التركيب البلوري لـ CsHSO₄ بالنقل السريع للأيونات المشحونة الأصغر حجمًا، مما يؤدي إلى نقل طاقة فعال في الأجهزة الكهروكيميائية.

مراجع

  1. 1 2 هايلي، سوسينا م.؛ بويسن، داين أ؛ تشيشولم، كالوم ري؛ ميرل، ريان ب. (2001). "الأحماض الصلبة كشوارد خلايا الوقود" (PDF) . طبيعة . 410 (6831): 910– 913. بيب كود : 2001Natur.410..910H . دوى : 10.1038/35073536 . بميد 11309611 . S2CID 4430178 .  
  2. ↑ سينيتسين، ف. ف. (2010). "تأثير الضغط على التحولات الطورية في الموصلات فائقة البروتونات MeHAO4 (حيث A = S، Se وMe = NH4، Rb، Cs)". مجلة كيمياء المواد . 20 (30): 6226-6234 . doi : 10.1039/c0jm00052c .
  3. ^ بالاجوروف، صباحا؛ بيسكوفني، منظمة العفو الدولية؛ سافينكو، بي إن؛ ميرينوف، بي في؛ دلوها، م.؛ فراتيسلاف، س.؛ جيراك (1987). "بنية درجة حرارة الغرفة للديوتريوم CsHSO 4 وCsH SeO 4 ". الحالة الفيزيائية Solidi A . 100 (1): 3– 7. بيب كود : 1987PSSAR.100....3B . دوى : 10.1002/pssa.2211000146 .
  4. ↑ ماجا مروكزكوسكا-زيرسزين، ماسيج سيكيرسكي، رافال ليتمانوفسكي، ميشال بيشكز، ريناتا سيشا-زوت، ليديا دوديك، سلافومير فالكوفيتش، جرازينا شوكوفسكي، وماجدة دوديك. "التحقق الطيفي لاستقرار درجة الحرارة الممتدة للمرحلة الفائقة التي تم الحصول عليها في عملية التركيب الميكانيكي لمركب زجاج CsHSO4 / الفوسفو سيليكات." معهد النفط والغاز، أول. Lubicz 25a, 31-503 كراكوف، بولندا/جامعة وارسو للتكنولوجيا كلية الكيمياء، قسم الكيمياء غير العضوية وتكنولوجيا الحالة الصلبة Ul.Noakowskiego 3، 00-640 وارسو، بولندا 3AGH - جامعة العلوم والتكنولوجيا، كلية الوقود والطاقة، آل. Mickiewicza 30, 30-059 كراكوف, بولندا, nd Web.
  5. 1 2 أوتومو، جونيتشيرو؛ شيجيوكا، هيتوشي؛ ناغاموتو، هيديتوشي؛ تاكاهاشي، هيروشي (2005). "سلوك التحول الطوري وآلية توصيل البروتونات في مركب كبريتات هيدروجين السيزيوم/السيليكا". مجلة فيزياء وكيمياء المواد الصلبة . 66 (1): 21-30 . Bibcode : 2005JPCS...66...21O . doi : 10.1016/j.jpcs.2004.07.006 .
  6. ↑ تشان، وينغ كي. بنية وديناميكيات الهيدروجين في الأحماض الصلبة النانوية المركبة لتطبيقات خلايا الوقود. جامعة دلفت للتكنولوجيا، 2011.
  7. ↑ هيروكي موروياما، توشياكي ماتسوي، ريوجي كيكوتشي، وكويتشي إيغوتشي. "التأثير المركب على بنية وتوصيل البروتونات في محاليل CsHSO4 الإلكتروليتية عند درجات حرارة متوسطة." (بدون تاريخ): بدون ترقيم صفحات. قسم كيمياء الطاقة والهيدروكربونات، كلية الدراسات العليا للهندسة، جامعة كيوتو، نيشيكيو-كو، كيوتو 615-8510، اليابان، 13 أبريل 2006. منشور إلكتروني.
  8. 1 2 أودا، تيتسويا، داين أ. بويسن، وسوسينا م. هايل. "التقييم الديناميكي الحراري والميكانيكي الحراري والكيميائي الكهربائي لـ CsHSO 4." أيونيات الحالة الصلبة 176.1 (2005): 127-133.