Kuinka esimerkiksi alkalimolekyylit syntetisoidaan, olen lukenut eräästä artikkelista, että reaktio $$ \ ce {2Na – > Na + + Na -} $$ on eksoterminen $ \ Delta H = \ pu {-438 kJ / mol} $ .
Olen myös lukenut, että tietyn tyyppisen kruunueetterin läsnä ollessa tietyissä olosuhteissa $ \ ce {Na +} $ kiteytyy noin $ \ pu {-20 ^ \ circ C} $ .
Voiko joku kuljettaa minut läpi mekanismin, jonka kautta sodidi tai mikä tahansa alkalidi yleensä syntetisoidaan?
Kommentit
Vastaa
Reaktioenergia
Konfiguraatioiden päällekkäisyyden menetelmällä $ \ ce {Na} $ määritettiin teoreettisesti $ \ ce {+0,54 eV} $ $ \ ce {^ 1} $ , eli noin $ \ ce {-52,1 kJ / mol} $ . Kaasufaasiprosessi
$ \ ce {2Na (g) – > Na ^ + (g) + Na ^ – (g)} $
on määritetty endotermiseksi $ \ ce {4.54 eV} $ $ \ ce {^ 2} $ , kun taas kiinteän tilan prosessi
$ \ ce {2Na (s ) – > Na ^ + .Na ^ – (s)} $
on myös arvioitu olevan endoterminen $ \ ce {0.8 eV} $ $ \ ce {^ 2} $ .Täten väitteesi, joka koskee reaktio on kyseenalainen. On kuitenkin syytä huomata, että $ \ ce {\ Delta H_f} $ ja $ \ ce {\ Delta G_f } $ kohteelle $ \ ce {Na ^ +. Huutaa Na ^ -} $ , missä $ \ ce {Cry} $ = [2.2.2] krypta , ovat $ \ ce {-10 kJ / mol} $ ja $ \ ce {+28 kJ / mol} $ vastaavasti $ \ ce {^ 3} $ . Suuri eksoterminen entalpiasi saattaa viitata verkkoenergiaan, ts. Prosessiin.
$ \ ce {M ^ +. Cry (g) + M ^ – ( g) – > M ^ +. Huutaa M ^ – (s)} $ .
$ \ ce {M = Na} $ , $ \ ce {\ Delta H } $ ja $ \ ce {\ Delta G} $ edellä mainitulle prosessille ovat $ \ ce {- 323 kJ / mol} $ ja $ \ ce {-258 kJ / mol} $ $ \ ce {^ 3} $ .
Alkalidin valmistus
$ \ ce {Na ^ -} $ , $ \ ce {K ^ -} $ , $ \ ce {Rb ^ -} $ ja $ \ ce {Cs ^ -} $ anionit ovat stabiileja sekä sopivissa liuottimissa että kiteisissä kiinteissä aineissa $ \ ce {^ 3} $ . Jälkimmäinen voidaan valmistaa joko jäähdyttämällä kyllästetty liuos $ \ ce {^ 4} $ tai nopeasti haihduttamalla liuotin.
Suurin vaikeus alkalidi-ioneja sisältävien kiteisten suolojen valmistuksessa tyydyttyneen liuoksen jäähdytysmenetelmällä on näiden alkalimetallien heikko liukoisuus amiini- ja eetteriliuoksiin $ \ ce {^ 3} $ . Ilman riittävän suurta liuokseen liuenneen metallin konsentraatiota kiinteän aineen saostuminen jäähdytettäessä olisi merkityksetöntä. Tämä vaikeus ratkaistiin käyttämällä kruunu-eetteri- ja kryptauskomplekseja, kuten [18] kruunu-6 ja [2.2.2] krypta] [span class = ”math-container”> $ \ ce {^ 3} $ .Kompleksointiaine kompleksoituu $ \ ce {M ^ +} $ kanssa, siirtämällä tasapainoa (1) pitkälle oikealle, mikä lisää merkittävästi liuenneiden metalli-ionien pitoisuuksia.
(1) $ \ ce {2M (s) – > M ^ + (sol) + M ^ – (sol)} $
(2) $ \ ce {M ^ + (sol) + Cry (sol) – > M ^ +. Cry} $
Tämä kompleksointiaineiden käyttötapa oli myös Dye et ai. käytetään niiden synteesissä vuonna 1973 $ \ ce {^ 4} $ . Kuten Dye et ai. Ovat raportoineet, ensin valmistettiin riittävän väkevöity natriummetalliliuos (ylimäärin) liuotettuna etyyliamiiniin [2.2.2] kryptaan. Sitten liuos jäähdytetään kuivajäälämpötiloihin, jolloin saadaan kullanvärinen kiteinen kiinteä sakka. Perusteellisen analyysin avulla tämä sakka määritettiin sitten $ \ ce {Na ^ +. Huuda Na ^ – (s)} $ $ \ ce {Cry} $ on [2.2.2] krypta.
Viitteet
-
Weiss, AW: n teoreettiset elektronisuhteet joillekin alkali- ja maa-alkalielementeille. Fyysinen Rev. , 1968 , 166 (1), 70-74
-
Tehan, FJ; Barnett, B. L .; Dye, J.L. alkali-anionit. Salatun natriumkationin ja natriumanionin sisältävän yhdisteen valmistus ja kiderakenne. J. Olen. Chem. Soc. , 1974 , 96 (23), 7203–7208
-
Dye, JL Alkalimetallianionien yhdisteet. Angew. Chem. , 1979 , 18 (8), 587-598
-
Väriaine, JL; Ceraso, J. M .; Lok, M. T .; Barnett, B. L .; Tehan, F.J. natriumanionin kiteinen suola (Na-). J. Olen. Chem. Soc. , 1974 , 96 (2), 608-609
[2.2.2]CryptandAlkalide (Wikipedia)