Sesium bisulfat

Sesium bisulfat atau sesium hidrogen sulfat adalah sebuah senyawa anorganik dengan rumus kimia CsHSO4. Garam bisulfat dari sesium ini memiliki wujud padatan tak berwarna yang diperoleh dengan menggabungkan Cs2SO4 dan H2SO4.

Sifat
Di atas 141 °C, CsHSO4 merupakan konduktor superionik. Konduktivitas ionik yang cepat muncul terutama pada kisaran suhu ini karena aktivitas proton yang tinggi.

Berdasarkan hasil kristalografi sinar-X, strukturnya terdiri dari pusat sulfat tetrahedral yang menjembatani ion sesium. Proton berasosiasi dengan oksigen pada sulfat.

CsHSO4 melalui tiga fase kristal yang disebut sebagai fase III, II, dan I.Maja Mroczkowska-Szerszeń, Maciej Siekierski, Rafał Letmanowski, Michał Piszcz, Renata Cicha-Szot, Lidia Dudek, Sławomir Falkowicz, Grażyna Żukowska, and Magda Dudek. "Spectroscopic Verification of Extended Temperature Stability of Superionic Phase Obtained in Mechanosyntehsis Process for CsHSO4/Phospho-silicate Glass Composite." Oil and Gas Institute, Ul. Lubicz 25a, 31-503 Cracow, Poland/Warsaw University of Technology Faculty of Chemistry, Inorganic Chemistry and Solid State Technology Division Ul.Noakowskiego 3, 00-640 Warsaw, Poland 3AGH – University of Science and Technology, Faculty of Fuels and Energy, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Cracow, Poland, n.d. Web. CsHSO4 awalnya berada pada fase III pada suhu kamar 21 °C. Fase III berkisar antara 21 °C hingga 90 °C dengan suhu transisi 90 °C hingga 100 °C antara fase III dan fase II. Fase II berkisar antara 90 °C hingga 140 °C. Pada suhu 140 °C, CsHSO4 mengalami pergeseran fase dari fase II ke fase I.

Fase III (21 °C to 90 °C) dan fase II (90 °C to 140 °C) disebut sebagai fase monoklinik, di mana CsHSO4 menunjukkan konduktivitas proton terendah. Saat suhu struktur kristal dinaikkan, akan terlihat variasi dalam volume sel unit dan susunan ikatan hidrogennya, yang akan mengubah kemampuan struktur kristal CsHSO4 untuk memungkinkan perpindahan proton.

Pada suhu 141 °C, struktur kristal CsHSO4 mengalami perubahan struktural dari fase II monoklinik menjadi fase tetragonal, menjadi fase I. Fase I memiliki simetri kristal yang lebih tinggi dan dimensi kisi yang lebih lebar. Fase I dicatat sebagai fase superprotonik (fase konduksi kuat), yang memicu pertumbuhan ekstrem dalam konduktivitas proton hingga empat kali lipat, mencapai 10 mS/cm. Hal ini membuat konduktivitas CsHSO4 sepuluh kali lipat lebih kuat daripada konduktivitas larutan natrium klorida berair. Dalam fase superprotonik, pergerakan tetrahedron SO4 menghasilkan gangguan jaringan ikatan hidrogen, yang mempercepat transfer proton. Anion tetragonal yang tersedia dalam struktur bertanggung jawab atas pengaturan ikatan hidrogen dengan proton yang bergerak.Chan, Wing Kee. Structure and dynamics of hydrogen in nanocomposite solid acids for fuel cell applications. TU Delft, Delft University of Technology, 2011.

Kegunaan potensial
Konduktivitas maksimum CsHSO4 adalah 10 mS/cm, yang terlalu rendah untuk aplikasi praktis. Pada komposit dengan SiO2, TiO2, dan Al2O3, konduktivitas proton di bawah suhu transisi fase ditingkatkan beberapa kali lipat.Hiroki Muroyama, Toshiaki Matsui, Ryuji Kikuchi, and Koichi Eguchi. "Composite Effect on the Structure and Proton Conductivity for CsHSO4 Electrolytes at Intermediate Temperatures." (n.d.): n. pag. Department of Energy and Hydrocarbon Chemistry, Graduate School of Engineering, Kyoto University, Nishikyo-ku, Kyoto 615-8510, Japan, 13 April 2006. Web.

Tidak seperti konduktor protonik terhidrasi, tidak adanya air dalam CsHSO4 memberikan stabilitas termal dan elektrokimia. Pengukuran gaya gerak listrik (GGL) dalam sel konsentrasi oksigen yang dilembapkan memverifikasi sifat ionik tinggi CsHSO4 dalam fase superprotoniknya.Uda, Tetsuya, Dane A. Boysen, and Sossina M. Haile. "Thermodynamic, thermomechanical, and electrochemical evaluation of CsHSO 4." Solid State Ionics 176.1 (2005): 127-133. Berdasarkan rotasi panas, tegangannya tetap sama selama lebih dari 85 jam selama pengukuran, terutama pada suhu tinggi. Hasil ini menunjukkan independensi termal dari lingkungan tipe kelembapan. Selain itu, struktur kristal CsHSO4 memungkinkan pengangkutan ion bermuatan lebih kecil dengan cepat, sehingga menghasilkan transfer energi yang efisien dalam perangkat elektrokimia.

Referensi

Kategori:Senyawa sesium
Kategori:Sulfat