Hydrogénosulfate de césium
Modèle:Infobox Chimie L'hydrogénosulfate de césium, ou bisulfate de césium, est un composé chimique de formule Modèle:Fchim. Il se présente sous la forme d'un solide incolore obtenu en faisant réagir du sulfate de césium Modèle:Fchim avec de l'acide sulfurique Modèle:Fchim. Au-dessus de Modèle:Tmp, il s'agit d'un conducteur superionique[1]. Cette conductivité provient de la mobilité élevée des protons de l'hydrogénosulfate[2]. Les études par cristallographie aux rayons X ont montré que la structure cristalline du composé est formée de centres sulfate tétraédriques reliant les cations de césium ; les protons sont liés aux atomes d'oxygène des sulfates[3].
On connaît trois phases cristallines du Modèle:Fchim, désignées phases Modèle:I, Modèle:II et Modèle:III[4]. Il cristallise selon la phase Modèle:III à température ambiante, de Modèle:Tmp jusqu'à Modèle:Tmp. Une transition vers la phase Modèle:II survient entre Modèle:Unité ; la phase Modèle:II existe jusqu'à environ Modèle:Tmp, température au-delà de laquelle le matériau cristallise dans la phase Modèle:I[5]. Les phases Modèle:III et Modèle:II sont monocliniques et présentent la conductivité protonique la plus faible. La phase Modèle:I est tétragonale avec un arrangement des liaisons hydrogène dans le cristal qui favorise la mobilité des protons à travers un cristal de maille plus grande : la conductivité de la phase Modèle:I croît d'environ quatre ordres de grandeur par rapport aux phases monocliniques, atteignant Modèle:Unité, dix fois supérieure à celle d'une solution aqueuse de chlorure de sodium par exemple. Dans cette structure, le mouvement des tétraèdres Modèle:Fchim rompt le réseau de liaisons hydrogène, ce qui favorise les transferts de protons[5]. Ce sont ces anions tétraédriques qui sont à l'origine du réarrangement des liaisons hydrogène avec le déplacement des protons[6].
La conductivité maximum du Modèle:Fchim pur est de l'ordre de Modèle:Unité, ce qui est trop faible pour des applications pratiques. Cependant, la conductivité en-dessous de la température de transition de phase des composites avec le dioxyde de silicium Modèle:Fchim, le dioxyde de titane Modèle:Fchim et l'alumine Modèle:Fchim est augmentée de quelques ordres de grandeur[7]. Contrairement aux conducteurs protoniques hydratés, l'absence d'eau dans le bisulfate de césium lui confère sa stabilité thermique et électrochimique. Les mesures de la force électromotrice dans une cellule à oxygène humide ont permis de vérifier la nature fortement ionique du Modèle:Fchim dans sa phase superprotonique[8].