Hogyan szintetizálódnak az alkálmolekulák, például egy cikkben olvastam, hogy a reakció $$ \ ce A {2Na – > Na + + Na -} $$ exoterm egy $ \ Delta H = \ pu {-438 kJ / mol} $ .
Azt is olvastam, hogy egy bizonyos típusú koronaéter jelenlétében, meghatározott feltételek mellett $ \ ce A {Na +} $ körülbelül $ \ pu {-20 ^ \ circ C} $ körül kristályosodik.
Végig tud vezetni valaki azon mechanizmuson, amelyen keresztül a szodid vagy általában bármely alkáli szintetizálódik?
Megjegyzések
Válasz
A reakcióenergetika
A konfigurációk egymásra helyezésének módszerével a $ \ ce {Na} $ elméletileg megállapították, hogy $ \ ce {+0,54 eV} $ $ \ ce {^ 1} $ , vagyis a $ \ ce {-52,1 kJ / mol} $ körül. A gázfázisú folyamat
$ \ ce {2Na (g) – > Na ^ + (g) + Na ^ – (g)} $
a $ \ ce {4.54 eV} $ $ \ ce {^ 2} $ , míg a szilárdtest állapotú folyamat
$ \ ce {2Na (s ) – > Na ^ + .Na ^ – (s)} $
a $ \ ce {0.8 eV} $ $ \ ce {^ 2} $ . Így az állítása a reakciója kérdéses. Érdemes azonban megjegyezni, hogy a $ \ ce {\ Delta H_f} $ és $ \ ce {\ Delta G_f } $ a $ \ ce {Na ^ + -hoz. Kiáltás Na ^ -} $ , ahol $ \ ce A (z) {Cry} $ = [2.2.2] titkosító $ \ ce {-10 kJ / mol} $ és $ \ ce {+28 kJ / mol} $ , illetve $ \ ce {^ 3} $ . Nagy exoterm entalpiája valószínűleg a rács energiájára utalhat, azaz a folyamatra.
$ \ ce {M ^ +. Cry (g) + M ^ – ( g) – > M ^ +. Kiáltás M ^ – (s)} $ .
A $ \ ce {M = Na} $ esetében a $ \ ce {\ Delta H } $ és $ \ ce {\ Delta G} $ a fenti folyamathoz $ \ ce {- 323 kJ / mol} $ és $ \ ce {-258 kJ / mol} $ $ \ ce {^ 3} $ .
Az alkáli előkészítése
$ \ ce {Na ^ -} $ , $ \ ce {K ^ -} $ , A $ \ ce {Rb ^ -} $ és a $ \ ce {Cs ^ -} $ anionok stabilak mind megfelelő oldószerekben, mind kristályos szilárd anyagokban $ \ ce {^ 3} $ . Ez utóbbi elkészíthető telített oldat $ \ ce {^ 4} $ hűtésével vagy oldószer gyors bepárlásával.
Az alkáli-ionokat tartalmazó kristályos sók telített oldat hűtésének módszerével történő előállításának fő nehézsége az, hogy ezek az alkálifémek alacsonyan oldódnak az amin- és éteroldatokban $ \ ce {^ 3} $ . Az oldatban oldott fém kellően nagy koncentrációja nélkül a szilárd anyag lehűlése lehűléskor jelentéktelen. Ezt a nehézséget korona-éter és kripták komplexek, például a [18] korona-6 és [2.2.2] kripták] $ \ ce {^ 3} alkalmazásával oldották meg. $ .A komplexképző szer $ \ ce {M ^ +} $ -val komplexál, az egyensúlyt (1) messze jobbra tolva, jelentősen növelve az oldott fémionok koncentrációját.
(1) $ \ ce {2M (s) – > M ^ + (sol) + M ^ – (sol)} $
(2) $ \ ce {M ^ + (sol) + Cry (sol) – > M ^ +. Cry} $
Ez a komplexképző szerek alkalmazásának technikája volt az, amit Dye és mtsai. szintézisük során használták 1973-ban $ \ ce {^ 4} $ . Amint arról Dye és munkatársai beszámoltak, először etil-aminban oldott (feleslegben lévő) nátrium-fém oldatot készítettek [2.2.2] kriptandrésszel. Az oldatot ezután szárazjég hőmérsékletére hűtjük, így arany színű kristályos szilárd csapadék válik ki. Alapos elemzéssel meghatároztuk, hogy ez a csapadék $ \ ce {Na ^ +. Na ^ – (s)} $ -t kiáltani $ \ ce {Cry} $ a [2.2.2] kriptasáv.
Hivatkozások
-
Weiss, AW Elméleti elektron-affinitások az alkáli és alkáli-föld elemek némelyikéhez. Phys. Rev. , 1968 , 166 (1), 70-74
-
Tehan, FJ; Barnett, B. L .; Dye, J. L. alkáli anionok. A kriptált nátrium-kationt és a nátrium-aniont tartalmazó vegyület előállítása és kristályszerkezete. J. Am. Chem. Szoc. , 1974 , 96 (23), 7203–7208
-
Dye, JL alkálifém-anionok vegyületei. Angew. Chem. , 1979 , 18 (8), 587-598
-
Festék, JL; Ceraso, J. M .; Lok, M. T .; Barnett, B. L .; Tehan, F. J. A nátrium-anion kristályos sója (Na-). J. Am. Chem. Szoc. , 1974 , 96 (2), 608-609
[2.2.2]CryptandAlkalide (Wikipedia)