فلوريد السيزيوم – CsF

في الكيمياء إن مركب فلوريد السيزيوم هو عبارة عن مصدر للسيزيوم غير القابل للذوبان في الماء وذلك من أجل استخدامه في التطبيقات الحساسة للأكسجين، مثل عمليات إنتاج المعادن، إن للمركبات التي تتكون من الفلوريد تطبيقات مختلفة في التقنيات والعلوم الحالية.

فلوريد السيزيوم

• إن مركب فلوريد السيزيوم عبارة عن أحد المركبات غير العضوية، كما أنه معروف بأنه مصدر لأيون الفلوريد ومحفز في التخليق العضوي، ولقد تم استخدامه في العديد من التفاعلات العضوية مثل إزالة التحلل والأسترة التبادلية والاستبدال العطري المحب للنيوكليوفيلي والإيثر وتفاعلات الاقتران المتقاطع وما إلى ذلك.

• هناك بعض التطبيقات الناتجة عن فلوريد السيزيوم إذ أنه يمكن أن يتم استخدامه على النحو التالي: أولا كقاعدة في تركيب اقتران متقاطع من سوزوكي للبياريل المستبدلة بأورثو، وثانيا ككاشف للفلورة المحبة للنواة للهاليدات الأولية والسلفونات في وسط بروتوني مثل كحول ثلاثي بيوتيل وثلاثي البنتيل.

• يدخل فلوريد السيزيوم متفاعل من أجل عمليات تحضير اللبنات الأساسية لتخليق المركبات الفلورية، وفي تخليق الكحولات عن طريق التحلل المائي لإيثرات ألكيل سيليل عند درجة حموضة محايدة في محاليل عضوية مائية مختلطة مخزنة، كما أنه يدخل في الفلورة النيوكليوفيلية لأملاح (alkynyliodonium) من أجل عمليات تشكيل مركبات الفلوروفينيليك.

• يدخل مركب فلوريد السيزيوم أيضا كمتفاعل في تفاعلات الاستبدال العطري للنيوكليوفيليك (SNAr)، كما أنه يستخدم في عمليات التوليف الناجح لمرحلة ديون جاكوبسون أحادية البلورة (CsLaTa2O7)، والتي تمتلك تطبيقات في كلا من عمليات التحفيز الضوئي بالإضافة إلى الموصلية الفائقة.

• فلوريد السيزيوم متاح تجاريًا – على نطاق معمل يكلف حوالي 50 دولارًا لكل 100 جرام (Synquest)، وهو أرخص من فلوريد الروبيديوم (RbF)، علما أنه إنه متوفر في شكل لا مائي وإذا تم امتصاص الماء فإنه من السهل أن يجف عن طريق التسخين عند 100 درجة مئوية لمدة ساعتين في وسط مفرغ، ولذلك فهو عبارة عن بديل مفيد وأقل استرطابية لفلوريد رباعي إن بيوتيل أمونيوم (TBAF) وفلوريد TAS (TASF) عند الحاجة إلى أيون فلوريد لا مائي.

• مثل كل الفلوريدات القابلة للذوبان، فهو يعد قاعدي إلى حد ما، لذا فإنه يجب أن يتم تجنب ملامسة الحمض؛ وذلك لأن هذا سوف يشكل حمض الهيدروفلوريك وهو عبارة عن مادة شديد السمية  وأكالة.

الخواص الكيميائية لمركب فلوريد السيزيوم

• يتفاعل مركب فلوريد السيزيوم عادة كمصدر لأيون الفلوريد (-F)، ولذلك فإنه يخضع لجميع التفاعلات المعتادة المرتبطة بالفلوريدات الذائبة مثل فلوريد البوتاسيوم، على سبيل المثال كما في المعادلة التالية:

2CsF ( aq) + CaCl₂ ( aq) → 2 CsCl ( aq) + CaF₂ ( s)

• ونظرًا لكونه شديد الانفصال، فهو يعد تفاعلي بشكل كبير تمامًا كمصدر للفلورايد في ظل ظروف اللامائية أيضًا، وسوف تتفاعل مع كلوريدات أريل التي تعاني من نقص الإلكترون من أجل تكوين فلوريد أريل (تفاعل هليكس)، ونظرًا لقوة رابطة (Si-F)، فإن أيون الفلوريد مفيد في تفاعلات إزالة المادة الدهنية (إزالة مجموعات Si) في الكيمياء العضوية.

• يعتبر فلوريد السيزيوم مصدرًا ممتازًا للفلوريد اللامائي لمثل هذه التفاعلات، وكما هو الحال مع الفلوريدات الأخرى القابلة للذوبان، فإن مركب (CsF) يعد قاعدي معتدل وذلك بسبب حقيقة أن (HF) عبارة عن حمض ضعيف، علما أن انخفاض قيمة الفلورايد في النواة من الممكن أن يكون أساسًا مفيدًا في الكيمياء العضوية بشكل عام.

• من الممكن أن يتم تحضير مركب فلوريد السيزيوم من خلال عمل حمض الهيدروفلوريك على هيدروكسيد السيزيوم أو كربونات السيزيوم، متبوعًا بعملية إزالة الماء، وسيتم توضيح ذلك بعد قليل.

• تعتبر مادة فلوريد السيزيوم عبارة عن قاعدة مفيدة في الكيمياء العضوية، ويرجع ذلك إلى حقيقة أن أيون الفلوريد غير متفاعل إلى حد كبير مثل النوكليوفيل، كما ويُذكر أن مادة (CsF) تعطي عوائد أعلى في تفاعلات (Knoevenagel) التكثيف من مركب (KF) أو مركب فلوريد الصوديوم (NaF).

• تعد إزالة مجموعات السليكون (إزالة التحلل) أحد التطبيقات الرئيسية لمركب (CsF) في المختبر، حيث تسمح طبيعتها اللامائية بالتكوين النظيف للمواد الوسيطة الحساسة للماء، علما أنه يمكن لفلوريد السيزيوم في (THF) أو (DMF) أن تقوم بمهاجمة مجموعة متنوعة من مركبات السليكون العضوي من أجل إنتاج فلوريد السليكون العضوي والكربانيون، والتي يمكن أن تتفاعل بعد ذلك مع المواد الكهربائية، على سبيل المثال: (Desilylation) مفيد أيضًا لإزالة مجموعات حماية (silyl).

• يعتبر فلوريد السيزيوم أيضًا مصدرًا شائعًا للفلوريد في كيمياء الفلور العضوي، وعلى سبيل المثال فإنه يتفاعل مركب (CsF) مع سداسي فلورو أسيتون من أجل تكوين ملح بيرفلوروألكوكسيد السيزيوم الذي يكون مستقرًا حتى 60 درجة مئوية، على عكس ملح الصوديوم أو البوتاسيوم المقابل.

• بلورات الملح المنفردة شفافة في عمق الأشعة تحت الحمراء. لهذا السبب فإنه غالبًا ما يتم استخدامه كنوافذ للخلايا المستخدمة في التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء.

• ومثل الفلوريدات القابلة للذوبان فإن مركب (CsF) يعد سام بشكل معتدل، ويجب تجنب ملامسة الحمض، علما أنه لا يعتبر أيون السيزيوم (Cs +) في حد ذاته (على سبيل المثال مثل CsCl) سامًا بشكل عام.

التوليف والخصائص لمركب فلوريد السيزيوم

• فلوريد السيزيوم هو مركب غير عضوي بالصيغة الكيميائية التالية (CsF) وهو ملح أبيض مسترطب، ويحتوي السيزيوم أيضًا على أعلى إيجابية كهربائية لجميع العناصر غير المشعة، كما وأن الفلور يمتلك أعلى قيمة كهرسلبية لجميع العناصر.

• يتم تحضير فلوريد السيزيوم عن طريق تفاعل هيدروكسيد السيزيوم ذو الصيغة الكيميائية التالية (CsOH) مع حمض الهيدروفلوريك (HF) ويمكن بعد ذلك تنقية الملح الناتج عن طريق عملية إعادة التبلور، كما في المعادلة الكيميائية التالية:

CsOH + HF → CsF + H2O

• علما أنه باستخدام نفس التفاعل، هناك طريقة أخرى من أجل تكوين فلوريد السيزيوم وهي من خلال معالجة كربونات السيزيوم (Cs2CO3) بحمض الهيدروفلوريك ومرة ​​أخرى، من الممكن بعد ذلك أن تتم تنقية الملح الناتج عن طريق إعادة التبلور، كما في المعادلة الكيميائية التالية:

Cs2CO3 + 2 HF → 2 CsF + H2O + CO2

• مركب فلوريد السيزيوم يعتبر أكثر قابلية للذوبان من كلا من مركب فلوريد الصوديوم أو حتى مركب فلوريد البوتاسيوم في المذيبات العضوية، كما أنه متوفر في شكله اللامائي وإذا تم امتصاص الماء فمن السهل أن يجف عن طريق عملية التسخين عند 100 درجة مئوية لمدة ساعتين في وسط مفرغ، ويصل إلى ضغط بخار قدره 1 كيلوباسكال عند 825 درجة مئوية، و 10 كيلو باسكال عند 999 درجة مئوية، و 100 كيلوباسكال عند 1249 درجة مئوية، علما أنه من الممكن زراعة سلاسل (CsF) بسماكة صغيرة مثل ذرة أو ذرتين داخل الأنابيب النانوية الكربونية.