Solved elektron - Solvated electron

A solvatlangan elektron a ozod elektron ichida (solvated) a yechim va mumkin bo'lgan eng kichik narsa anion. Solvatlangan elektronlar keng tarqalgan, ammo ularni bevosita kuzatish qiyin, chunki ularning umri juda qisqa.[1] Ishqoriy metallar eritmalarining chuqur rangi suyuq ammiak solvatlangan elektronlar mavjudligidan kelib chiqadi: suyultirilganda ko'k va ko'proq konsentratsiyalanganida mis rangli (> 3 mol).[2] Klassik ravishda, solvatlangan elektronlarning munozarasi ularning ammiakdagi eritmalariga qaratilgan bo'lib, ular bir necha kun davomida barqaror bo'ladi, ammo solvatlangan elektronlar suvda va boshqa erituvchilarda ham bo'ladi - aslida vositachilik qiladigan har qanday erituvchida tashqi sfera elektronlarini o'tkazish. Solvatlangan elektronning haqiqiy hidratsiya energiyasini protonning suvdagi hidratsiya energiyasidan kinetik ma'lumotlar bilan birgalikda baholash mumkin. impulsli radioliz tajribalar. Solvatlangan elektron kislota-asos juftligini hosil qiladi atom vodorod.

Solvatlangan elektron juda ko'p narsalarga javobgardir radiatsiya kimyosi.

Ishqoriy metallar suyuq ammiakda eriydi va quyuq ko'k eritmalar beradi elektr tokini o'tkazish. Eritmaning ko'k rangi ammiakli elektronlar hisobiga sodir bo'ladi, ular yorug'likni ko'rinadigan mintaqasida energiyani yutadi. Ishqoriy metallar ham ba'zi mayda moddalarda eriydi birlamchi aminlar, kabi metilamin va etilamin[3] va geksametilfosforamid, ko'k eritmalar hosil qiladi. Magnezium, kaltsiy, stronsiyum va bariy ishqoriy metallarning eritilgan elektron eritmalari etilenediamin tarkibida ishlatilgan. interkalate bu metallar bilan grafit[4].

Xususiyatlari

Ammiakdagi eritmalarga e'tibor qaratsak, suyuq ammiak ularning hammasini eritib yuboradi gidroksidi metallar va boshqalar elektropozitiv kabi metallar Ca,[5] Sr, Ba, EI va Yb (shuningdek Mg elektrolitik jarayon yordamida[6]), xarakterli ko'k echimlarni berish.

Quruq muz bilan o'ralgan dumaloq pastki kolbalarda ikkita eritmaning fotosuratlari; bitta eritma quyuq ko'k, ikkinchisi oltin rangda.
Eritish natijasida olingan eritmalar lityum suyuq ammiakda. Yuqoridagi eritma quyuq ko'k rangga, pastroq esa oltin rangga ega. Ranglar mos ravishda elektron izolyatsion va metall kontsentratsiyasida solvatlangan elektronlarga xosdir.

-60 ° C darajadagi litiy-ammiak eritmasi taxminan 15 mol% metall (MPM) bilan to'yingan. Ushbu diapazonda kontsentratsiya oshganda elektr o'tkazuvchanligi 10 dan oshadi−2 10 ga4 oh−1sm−1 (suyuqlikdan kattaroq simob ). 8 MPM atrofida "metall holatga o'tish" (TMS) sodir bo'ladi ("metalldan metallga o'tish" (MNMT) deb ham ataladi). 4 MPM da suyuqlik va suyuqlik fazasini ajratish jarayoni sodir bo'ladi: unchalik zich bo'lmagan oltin rang fazasi zichroq ko'k fazadan aralashmaydi. 8 MPM dan yuqori eritma bronza / oltin rangga ega. Xuddi shu kontsentratsiya oralig'ida umumiy zichlik 30% ga kamayadi.

Suyultirilgan eritmalar paramagnetik va 0,5 MPM atrofida barcha elektronlar mavjud juftlashgan va hal bo'ladi diamagnetik. Spin-juftlashgan turlarni tavsiflash uchun bir nechta modellar mavjud: ion trimeri sifatida; ion-uchlik sifatida - kation bilan birgalikda ikkita bitta elektronli solvatlangan elektron turlarining klasteri; yoki ikkita solvatlangan elektron va ikkita solvatlangan kationlardan iborat klaster sifatida.

Qayta tiklanadigan metallarni ammiak va aminlarda eritish natijasida hosil bo'lgan elektronlar tuzlarning anionlari deyiladi elektridlar. Bunday tuzlarni qo'shib ajratish mumkin makrosiklik ligandlar kabi toj efiri va kriptandalar. Ushbu ligandlar kationlarni qattiq bog'laydi va ularning elektron tomonidan qaytarilishining oldini oladi.

Uning standart elektrod potentsiali qiymati -2,77 V.[7] Ekvivalent o'tkazuvchanlik 177 Mho sm2 shunga o'xshash gidroksidi ioni. Ekvivalent o'tkazuvchanlikning bu qiymati 4,75 * 10 diffuziyasiga mos keladi−5 sm2s−1.[8]

Solvatlangan elektronning ba'zi termodinamik xususiyatlari o'rganilgan Joshua Jortner va Richard M. Noyes (1966)[9]

PH = 9,6 dan yuqori gidroksidi suvli eritmalar gidratlangan atomni vodorod bilan reaktsiyasi orqali hidratlangan elektronni qayta tiklaydi. gidroksidi gidratlangan elektronlar yonida suv beradigan ion.

PH = 9,6 ostida gidratlangan elektron. Bilan reaksiyaga kirishadi gidroniy atomli vodorod beradigan ion, bu o'z navbatida gidroksid ioni va odatdagi molekulyar vodorod H beradigan gidratlangan elektron bilan reaksiyaga kirishishi mumkin2.

Solvatlangan elektronning xususiyatlarini quyidagilar yordamida o'rganish mumkin aylanadigan halqa-disk elektrod.

Reaktivlik va dasturlar

Solvatlangan elektron reaksiyaga kirishadi kislorod shakllantirish superoksid radikal (O2.−).[10] Bilan azot oksidi, solvatlangan elektronlar reaksiya hosil qiladi gidroksil radikallar (HO).).[11] Solvatlangan elektronlarni suvli va organik tizimlardan tozalash mumkin nitrobenzol yoki oltingugurt geksaflorid[iqtibos kerak ].

Suyuq ammiakda eritilgan natriyning keng tarqalgan ishlatilishi bu Birchni kamaytirish. Natriy kamaytiruvchi vosita sifatida ishlatiladigan boshqa reaktsiyalar ham solvatlangan elektronlarni o'z ichiga oladi, masalan. natriyni etanol tarkibida bo'lgani kabi ishlatish Bouveault-Blanc qisqartirish.

Natriy metalning suv bilan reaktsiyasida eritilgan elektronlar ishtirok etadi.[12] Ikki solvatlangan elektronlar birlashib, molekulyar vodorod va gidroksid ionini hosil qiladi.

Eritilgan elektronlar elektrod jarayonlarida ham ishtirok etadi.[13]

Diffuziya

Suyuq ammiakdagi solvatlangan elektronning diffuzivligini potentsial-qadam yordamida aniqlash mumkin xronoamperometriya.[14]

Gaz fazasida va Yerning yuqori atmosferasida

Solvatlangan elektronlarni hatto gaz fazasida ham topish mumkin. Bu ularning Yerning yuqori atmosferasida mavjud bo'lishi va yadrolanishda ishtirok etishini anglatadi aerozol shakllanish.[15]

O'tgan

Metall-elektrid eritmalarining rangini kuzatish odatda bog'liqdir Xempri Devi. 1807-1809 yillarda u kaliy donalarining gazsimon ammiakka qo'shilishini tekshirgan (ammiakni suyultirish 1823 yilda ixtiro qilingan). Jeyms Ballantyn Xannay va J. Xogart 1879-1880 yillarda natriy bilan tajribalarni takrorladi. 1844 yilda V. Veyl va 1871 yilda C. A. Sely suyuq ammiakdan foydalangan Xemilton Kady 1897 yilda ammiakning ionlashtiruvchi xususiyatlarini suv bilan bog'liq. Charlz A. Kraus o'lchagan elektr o'tkazuvchanligi metall ammiak eritmalaridan va 1907 yilda uni metaldan bo'shatilgan elektronlar bilan bog'lashgan.[16][17] 1918 yilda G. E. Gibson va V. L. Argo solvatlangan elektron kontseptsiyasini kiritdilar.[18] Ular asosida ta'kidladilar assimilyatsiya spektrlari har xil metallar va turli xil erituvchilar (metilamin, etilamin ) oddiy turga, solvatlangan elektronga tegishli bo'lgan bir xil ko'k rangni hosil qiladi. 1970-yillarda qattiq tuzlarni o'z ichiga olgan elektronlar anion sifatida xarakterli edi.[19]

Adabiyotlar

  1. ^ Shindewolf, U. (1968). "Eritilgan elektronlarning hosil bo'lishi va xususiyatlari". Angewandte Chemie International Edition ingliz tilida. 7 (3): 190–203. doi:10.1002 / anie.196801901.
  2. ^ Paxta, F. A .; Wilkinson, G. (1972). Ilg'or anorganik kimyo. John Wiley and Sons Inc. ISBN  978-0-471-17560-5.
  3. ^ Grinvud, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Elementlar kimyosi (2-nashr). Butterworth-Heinemann. ISBN  978-0-08-037941-8.
  4. ^ V. Syu va M. M. Lerner, "Elektr eritmalaridan foydalanib, gidroksidi er ionlarini grafitga interkalatsiyalash uchun elektrid eritmalaridan foydalanadigan yangi va marshrutli yo'nalish", Kimyo. Mater. 2018, 30, 19, 6930-6935. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b03421
  5. ^ Edvin M. Kaiser (2001). "Kaltsiy-ammiak". Kaltsiy-ammiak. Organik sintez uchun reaktivlar entsiklopediyasi. doi:10.1002 / 047084289X.rc003. ISBN  978-0471936237.
  6. ^ Combellas, C; Kanoufi, F; Thibault, A (2001). "Suyultirilgan elektronlarning suyuq ammiakdagi eritmalari". Elektroanalitik kimyo jurnali. 499: 144–151. doi:10.1016 / S0022-0728 (00) 00504-0.
  7. ^ Baxendeyl, J. H. (1964), Radiatsiya Res. Qo'shimcha., 114 va 139
  8. ^ Xart, Edvin J. (1969). "Hidratlangan elektron". Kimyo fanidan yutuqlarni o'rganish. 5: 129–184. doi:10.1016 / B978-0-12-395706-1.50010-8. ISBN  9780123957061.
  9. ^ Jortner, Joshua; Noyes, Richard M. (1966). "Gidratlangan elektronning ba'zi termodinamik xususiyatlari". Jismoniy kimyo jurnali. 70 (3): 770–774. doi:10.1021 / j100875a026.
  10. ^ Xayyan, Maan; Xoshim, Mohd Ali; Alnashef, Inas M. (2016). "Superoksid ioni: nasl va kimyoviy ta'sirlar". Kimyoviy sharhlar. 116 (5): 3029–3085. doi:10.1021 / acs.chemrev.5b00407. PMID  26875845.
  11. ^ Janata, Eberxard; Schuler, Robert H. (1982). "Azot oksidi bilan to'yingan eritmalardagi eak- ni tozalash uchun stavkaning doimiyligi". Jismoniy kimyo jurnali. 86 (11): 2078–2084. doi:10.1021 / j100208a035.
  12. ^ Walker, DC (1966). "Gidratlangan elektronni ishlab chiqarish". Kanada kimyo jurnali. 44 (18): 2226–. doi:10.1139 / v66-336.
  13. ^ B. E. Konvey, D. J. MakKinnon, J. Fiz. Chem., 74, 3663, 1970
  14. ^ Xarima, Yutaka; Aoyagui, Shigeru (1980). "Suyuq ammiakdagi solvatlangan elektronlarning diffuziya koeffitsienti". Elektroanalitik kimyo va yuzalararo elektrokimyo jurnali. 109 (1–3): 167–177. doi:10.1016 / S0022-0728 (80) 80115-X.
  15. ^ F. Arnold, Tabiat 294, 732-733, (1981)
  16. ^ Kraus, Charlz A. (1907). "Metall bo'lmagan erituvchilarda metall eritmalari; I. Suyuq ammiakdagi metallarning eritmalarining umumiy xususiyatlari". J. Am. Kimyoviy. Soc. 29 (11): 1557–1571. doi:10.1021 / ja01965a003.
  17. ^ Zurek, Eva (2009). "Lityum-ammiak eritmalari bo'yicha molekulyar nuqtai nazar". Angew. Kimyoviy. Int. Ed. 48 (44): 8198–8232. doi:10.1002 / anie.200900373. PMID  19821473.
  18. ^ Gibson, G. E .; Argo, V. L. (1918). "Suyuq ammiak va metilaminda ba'zi ishqoriy va ishqoriy er metallarining ko'k eritmalarining yutilish spektrlari". J. Am. Kimyoviy. Soc. 40 (9): 1327–1361. doi:10.1021 / ja02242a003.
  19. ^ Bo'yoq, J. L. (2003). "Elektronlar anion sifatida". Ilm-fan. 301 (5633): 607–608. doi:10.1126 / science.1088103. PMID  12893933.

Qo'shimcha o'qish