Come vengono sintetizzati gli ioni alcalini?

Lenergia di reazione

Usando il metodo della sovrapposizione di configurazioni, laffinità elettronica di $ \ ce {Na} $ è stato teoricamente determinato come $ \ ce {+0.54 eV} $ $ \ ce {^ 1} $ , cioè intorno a $ \ ce {-52,1 kJ / mol} $ . Il processo in fase gassosa

$ \ ce {2Na (g) – > Na ^ + (g) + Na ^ – (g)} $

è stato determinato come endotermico da $ \ ce {4.54 eV} $ $ \ ce {^ 2} $ mentre il processo a stato solido

$ \ ce {2Na (s ) – > Na ^ + .Na ^ – (s)} $

è stato stimato anche come endotermico da $ \ ce {0.8 eV} $ $ \ ce {^ 2} $ . Pertanto, la tua affermazione in merito alla grande esotermicità del la reazione è discutibile. Tuttavia, è opportuno notare che $ \ ce {\ Delta H_f} $ e $ \ ce {\ Delta G_f } $ per $ \ ce {Na ^ +. Cry Na ^ -} $ , dove $ \ ce {Cry} $ = [2.2.2] cryptand , sono $ \ ce {-10 kJ / mol} $ e $ \ ce {+28 kJ / mol} $ rispettivamente $ \ ce {^ 3} $ . La tua grande entalpia esotermica potrebbe probabilmente riferirsi allenergia del reticolo, cioè per il processo

$ \ ce {M ^ +. Cry (g) + M ^ – ( g) – > M ^ +. Cry M ^ – (s)} $ .

Per $ \ ce {M = Na} $ , $ \ ce {\ Delta H } $ e $ \ ce {\ Delta G} $ per il processo precedente sono $ \ ce {- 323 kJ / mol} $ e $ \ ce {-258 kJ / mol} $ rispettivamente $ \ ce {^ 3} $ .

Preparazione del alcalino

$ \ ce {Na ^ -} $ , $ \ ce {K ^ -} $ , Gli anioni $ \ ce {Rb ^ -} $ e $ \ ce {Cs ^ -} $ sono stabili sia nei solventi adatti che nei solidi cristallini $ \ ce {^ 3} $ . Questultimo può essere preparato raffreddando una soluzione satura $ \ ce {^ 4} $ o mediante rapida evaporazione del solvente.

La principale difficoltà nella preparazione di sali cristallini contenenti ioni alcalini mediante il metodo di raffreddamento di una soluzione satura è la bassa solubilità di questi metalli alcalini nelle soluzioni di ammina ed etere $ \ ce {^ 3} $ . Senza una concentrazione sufficientemente grande del metallo disciolto in soluzione, la precipitazione del solido al raffreddamento sarebbe insignificante. Questa difficoltà è stata risolta utilizzando i complessi crown-ether e cryptand, come quelli di [18] crown-6 e [2.2.2] cryptand] $ \ ce {^ 3} $ .Lagente complessante si complessa con $ \ ce {M ^ +} $ , spostando lequilibrio (1) a destra, aumentando significativamente le concentrazioni degli ioni metallici disciolti.

(1) $ \ ce {2 M / s – > M ^ + (sol) + M ^ – (sol)} $

(2) $ \ ce {M ^ + (sol) + Cry (sol) – > M ^ +. Cry} $

Questa tecnica di utilizzo di agenti complessanti era anche ciò che Dye et al. utilizzati nella loro sintesi nel 1973 $ \ ce {^ 4} $ . Come riportato da Dye et al., È stata prima preparata una soluzione sufficientemente concentrata di sodio metallico (in eccesso) sciolta in etilammina con [2.2.2] criptando. La soluzione viene quindi raffreddata a temperature di ghiaccio secco, dando un precipitato solido cristallino color oro. Attraverso unanalisi approfondita, questo precipitato è stato quindi determinato come $ \ ce {Na ^ +. Cry Na ^ – (s)} $ con $ \ ce {Cry} $ è il [2.2.2] cryptand.

Riferimenti

1. Affinità elettroniche teoriche di Weiss, AW per alcuni degli elementi alcalini e alcalino-terrosi. Phys. Rev. , 1968 , 166 (1), 70-74

2. Tehan, FJ; Barnett, B. L .; Colorante, J. L. Anioni alcalini. Preparazione e struttura cristallina di un composto che contiene il catione di sodio criptato e lanione di sodio. J. Am. Chem. Soc. , 1974 , 96 (23), 7203–7208

3. Colorante, composti JL di anioni di metalli alcalini. Angew. Chem. , 1979 , 18 (8), 587-598

4. Dye, JL; Ceraso, J. M .; Lok, M. T .; Barnett, B. L .; Tehan, F. J. Un sale cristallino dellanione di sodio (Na-). J. Am. Chem. Soc. , 1974 , 96 (2), 608-609