Złotek cezu

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Złotek cezu
Nazewnictwo
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny CsAu
Inne wzory Cs+Au
Masa molowa 329,87 g/mol
Wygląd jasnożółte kryształy[4]
Identyfikacja
Numer CAS 12256-37-0
PubChem 71308168[5]
Podobne związki
Inne aniony CsCl, CsF, CsOH
Inne kationy NaAu, KAu, RbAu
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Złotek cezu, CsAu – nieorganiczny związek chemiczny złota i cezu, w którym złoto występuje na −I stopniu utlenienia.

Budowa[edytuj | edytuj kod]

Złotek cezu (podobnie jak wszystkie związki potasowców ze złotem) tworzy kryształy typu CsCl[7], w których stosunek cezu do złota wynosi dokładnie 1:1[1]. Należą one do układu regularnego, mają grupę przestrzenną Pm3m[1] i są izostrukturalne z kryształami halogenków cezu[4]. Ma on budowę jonową, z ok. 50% udziałem wiązania jonowego, i może być traktowany jako Cs+Au[1][8][a]. Długość wiązania Cs−Au wynosi 3,69 Å[1].

Budowa jonowa CsAu wynika z dużej różnicy elektroujemności cezu i złota, 1,75 w skali Paulinga, która jest typowa dla soli jonowych[9]. Silna elektroujemność złota (2,54; najwyższa spośród wszystkich metali) i związana z tym zdolność do tworzenia anionu Au wynika z efektów relatywistycznych[10].

Otrzymywanie[edytuj | edytuj kod]

Po raz pierwszy został otrzymany w roku 1938 przez Wilhelma Blitza(ang.) i Weibkego[4][11], a stechiometrię 1:1 cezu i złota w CsAu potwierdził w 1943 roku A. H. Sommer[4][12] (któremu zazwyczaj przypisywane jest odkrycie tego związku[13][3][14][15][16]). Otrzymywany jest zwykle przez ogrzewanie metalicznego złota z nadmiarem cezu w temperaturze ok. 200 °C w wysokiej próżni i oddestylowanie nadmiaru cezu[13][3]. Po oczyszczeniu przez krystalizację z ciekłego amoniaku tworzy jasnożółte kryształy[4] (produkt nieoczyszczony ma kolor żółtobrązowy[17], czarny[1][4] lub szaroczarny[3]).

Inne metody otrzymywania to ogrzewanie złota z azydkiem cezu, CsN3, w temperaturze 400 °C w próżni[1] oraz reakcja cyjanku złota(I), AuCN, z cezem w ciekłym amoniaku[8].

Właściwości fizyczne[edytuj | edytuj kod]

Rozpuszcza się w ciekłym amoniaku, tworząc jasnożółty roztwór[4][10], w którym jest zdysocjowany na kationy Cs+ i solwatowane aniony Au[18]. Roztwory takie przewodzą prąd elektryczny[4]. W stanie ciekłym także przewodzi prąd, i podobnie jak w roztworze, jest to przewodnictwo także typu jonowego, a nie metalicznego[2]. W formie krystalicznej jest półprzewodnikiem typu n[7], należąc do stosunkowo nielicznej grupy półprzewodników jonowych[6].

Właściwości chemiczne[edytuj | edytuj kod]

Złotek cezu jest podatny na wilgoć i tlen, podobnie jak metaliczny cez. Wymaga stosowania bardzo wysokiej próżni lub atmosfery gazów szlachetnych, np. helu lub argonu, o bardzo niskiej zawartości tlenu. Pod wpływem zakwaszonej wody rozkłada się z wydzieleniem wolnego złota[3]:

2CsAu + 2H2O → 2CsOH + 2Au↓ + H2

Z ciekłego amoniaku krystalizuje jako ciemnoniebieski krystaliczny amoniakat, CsAu·NH3, niezwykle wrażliwy na ślady wilgoci i powietrza[10][4]. W temperaturze powyżej −50 °C rozkłada się on do CsAu[4].

Za pomocą chromatografii jonowymiennej roztworu CsAu w amoniaku można wymienić kation cezowy na tetrametyloamoniowy i uzyskać krystaliczny, bezbarwny złotek tetrametyloamoniowy, [(CH3)4N]Au[14]. Złotek cezu jest zdolny do reakcji w ciele stałym, w których następuje migracja anionu złotkowego, Au. Zostało to stwierdzone przez ogrzewanie go z Cs2O do 300 °C, w efekcie czego otrzymano związek o wzorze Cs3AuO, w którym złoto pozostało na niezmienionym −I stopniu utlenienia[4]:

CsAu + Cs2OCs3AuO

Cs3AuO tworzy ochrowożółte kryształy heksagonalne. Związek ten pod wpływem dwutlenku węgla rozkłada się, odtwarzając złotek cezu[17]:

Cs3AuO + CO2 → CsAu + Cs2CO3

Natomiast podczas długotrwałego ogrzewania CsAu w 380 °C z mieszaniną Cs2O i CsO2 (1:1) powstaje złocian(I) cezu, Cs3AuO2, który można wyizolować w formie jasnopomarańczowych kryształów[19]

Uwagi

  1. Spośród złotków potasowców także złotek rubidu ma budowę jonową, natomiast NaAu i KAu mają charakter stopów metalicznych[7].

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 Uwe Zachwieja. Einkristallzüchtung und Strukturverfeinerung von RbAu und CsAu. „Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie”. 619 (6), s. 1095–1097, 1993. DOI: 10.1002/zaac.19936190621 (niem.). 
  2. 2,0 2,1 H. Hoshino, R.W. Schmutzler, F. Hensel. Transition to the nonmetallic state in liquid cesium-gold alloys. „Physics Letters A”, s. 7–8, 1975. DOI: 10.1016/0375-9601(75)90293-5. 
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 G.A. Tinelli, D.F. Holcomb. NMR and structural properties of CsAu and RbAu. . 25 (2), s. 157–168, 1978. DOI: 10.1016/0022-4596(78)90099-3. 
  4. 4,00 4,01 4,02 4,03 4,04 4,05 4,06 4,07 4,08 4,09 4,10 Martin Jansen. Effects of relativistic motion of electrons on the chemistry of gold and platinum. „Solid State Sciences”, s. 1464–1474, 2005. DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2005.06.015. 
  5. Złotek cezu – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
  6. 6,0 6,1 A. Kempf, R.W. Schmutzler. Measurements of the Molar Volumes of Liquid Cs – Au Alloys. „Berichte der Bunsengesellschaft für physikalische Chemie”. 84 (1), s. 5–9, 1980. DOI: 10.1002/bbpc.19800840104. 
  7. 7,0 7,1 7,2 Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw: Chemistry of the Elements. Wyd. 2. Oxford, Boston: Butterworth-Heinemann, 1997, s. 81, 1177. ISBN 0750633654.
  8. 8,0 8,1 Raymond J. Batchelor, Thomas Birchall, Robert C. Burns. Gold-197 Moessbauer analysis of alkali-metal-gold intermetallics and (2,2,2-crypt-M+)Au compounds: existence of Au in the solid state. „Inorganic Chemistry”. 25 (12), s. 2009–2015, 1986. DOI: 10.1021/ic00232a021. 
  9. R.W. Schmutzler, H. Hoshino, R. Fischer, F. Hensel. Nonelectronic Electrical Transport in Liquid CsAu. „Berichte der Bunsengesellschaft für physikalische Chemie”. 80 (2), s. 107–113, 1976. DOI: 10.1002/bbpc.19760800203. 
  10. 10,0 10,1 10,2 Anja-Verena Mudring, Martin Jansen, Jörg Daniels, Steffen Krämer i inni. Cesiumauride Ammonia (1/1), CsAu⋅NH3: A Crystalline Analogue to Alkali Metals Dissolved in Ammonia?. „Angew. Chem. Int. Ed.”. 41 (1), s. 120–124, 2002. DOI: <120::AID-ANIE120>3.0.CO;2-6 10.1002/1521-3773(20020104)41:1<120::AID-ANIE120>3.0.CO;2-6. 
  11. Wilhelm Biltz, Friedrich Weibke, Versuchen Hans-Joachim Ehrhorn, Roman Wedemeyer i inni. Über Wertigkeit und chemische Kompression von Metallen in Verbindung mit Gold. „Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie”. 236 (1), s. 12–23, 1938. DOI: 10.1002/zaac.19382360104 (niem.). 
  12. A.H. Sommer. Alloys of Gold with Alkali Metals. „Nature”. 152, s. 215, 1943. DOI: 10.1038/152215a0. 
  13. 13,0 13,1 W.E. Spicer, A.H. Sommer, J.G. White. Studies of the Semiconducting Properties of the Compound CsAu. „Phys. Rev.”. 115 (1), s. 57–62, 1959. DOI: 10.1103/PhysRev.115.57. 
  14. 14,0 14,1 Pascal D.C. Dietzel, Martin Jansen. Synthesis and crystal structure determination of tetramethylammonium auride. „Chemical Communications”, s. 2208–2209, 2001. DOI: 10.1039/B105648B. 
  15. Pekka Pyykkö. Relativity, Gold, Closed-Shell Interactions, and CsAu⋅NH3. „Angewandte Chemie International Edition”. 41 (19), s. 3573–3578, 2002. DOI: <3573::AID-ANIE3573>3.0.CO;2-R 10.1002/1521-3773(20021004)41:19<3573::AID-ANIE3573>3.0.CO;2-R. 
  16. Pekka Pyykkö. Theoretical Chemistry of Gold. „Angewandte Chemie International Edition”. 43 (34), s. 4412–4456, 2004. DOI: 10.1002/anie.200300624. 
  17. 17,0 17,1 Claus Feldmann, Martin Jansen. Zur Kenntnis Neuer ternärer Oxide mit anionischem Gold. „Z. anorg. allg. Chem.”. 621 (2), s. 201–206, 1995. DOI: 10.1002/zaac.19956210207 (niem.). 
  18. William J. Peer, J.J. Lagowski. Metal-ammonia solutions. 11. Gold(1-), a solvated transition metal anion. „Journal of the American Chemical Society”. 100 (19), s. 6260–6261, 1978. DOI: 10.1021/ja00487a064. 
  19. Anja-Verena Mudring, Martin Jansen. Synthese und Kristallstruktur von Cs3AuO2. „Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie”. 627 (1), s. 77–80, 2001. DOI: <77::AID-ZAAC77>3.0.CO;2-N 10.1002/1521-3749(200101)627:1<77::AID-ZAAC77>3.0.CO;2-N (niem.).