Złotek cezu

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Złotek cezu
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny CsAu
Inne wzory Cs+Au
Masa molowa 329,87 g/mol
Wygląd jasnożółte kryształy[1]
Identyfikacja
Numer CAS 12256-37-0
PubChem 71308168[2]
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[3]. Należą one do układu regularnego, mają grupę przestrzenną Pm3m[3] i są izostrukturalne z kryształami halogenków cezu[1]. Ma on budowę jonową, z ok. 50% udziałem wiązania jonowego, i może być traktowany jako Cs+Au[3][8][a]. Długość wiązania Cs−Au wynosi 3,69 Å[3].

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[1][11], a stechiometrię 1:1 cezu i złota w CsAu potwierdził w 1943 roku A. H. Sommer[1][12] (któremu zazwyczaj przypisywane jest odkrycie tego związku[13][5][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][5]. Po oczyszczeniu przez krystalizację z ciekłego amoniaku tworzy jasnożółte kryształy[1] (produkt nieoczyszczony ma kolor żółtobrązowy[17], czarny[3][1] lub szaroczarny[5]).

Inne metody otrzymywania to ogrzewanie złota z azydkiem cezu, CsN3, w temperaturze 400 °C w próżni[3] 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[1][10], w którym jest zdysocjowany na kationy Cs+ i solwatowane aniony Au[18]. Roztwory takie przewodzą prąd elektryczny[1]. W stanie ciekłym także przewodzi prąd, i podobnie jak w roztworze, jest to przewodnictwo także typu jonowego, a nie metalicznego[6]. W formie krystalicznej jest półprzewodnikiem typu n[7], należąc do stosunkowo nielicznej grupy półprzewodników jonowych[4].

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[5]:

2CsAu + 2H2O → 2CsOH + 2Au↓ + H2

Z ciekłego amoniaku krystalizuje jako ciemnoniebieski krystaliczny amoniakat, CsAu·NH3, niezwykle wrażliwy na ślady wilgoci i powietrza[10][1]. W temperaturze powyżej −50 °C rozkłada się on do CsAu[1].

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[1]:

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. 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 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. 
  2. Złotek cezu – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 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.). 
  4. 4,0 4,1 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. 
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 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. 
  6. 6,0 6,1 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. 
  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.).