Cum sunt sintetizate moleculele de alcalin, de exemplu, am citit într-o lucrare că reacția $$ \ ce {2Na – > Na + + Na -} $$ este exoterm cu un $ \ Delta H = \ pu {-438 kJ / mol} $ .
De asemenea, am citit că, în prezența unui anumit tip de eter al coroanei, în condiții specifice, $ \ ce {Na +} $ cristalizează la aproximativ $ \ pu {-20 ^ \ circ C} $ .
Poate cineva să mă plimbe prin mecanismul prin care sodidul sau orice alcalin, în general, este sintetizat de fapt?
Comentarii
Răspuns
Energetica reacției
Folosind metoda suprapunerii configurațiilor, afinitatea electronică a $ \ ce {Na} $ a fost teoretic determinat a fi $ \ ce {+0.54 eV} $ $ \ ce {^ 1} $ , adică în jur de $ \ ce {-52,1 kJ / mol} $ . Procesul în fază gazoasă
$ \ ce {2Na (g) – > Na ^ + (g) + Na ^ – (g)} $
a fost stabilit ca fiind endoterm de $ \ ce {4.54 eV} $ $ \ ce {^ 2} $ în timp ce procesul de stare solidă
$ \ ce {2Na (s ) – > Na ^ + .Na ^ – (s)} $
a fost, de asemenea, estimat a fi endoterm de $ \ ce {0.8 eV} $ $ \ ce {^ 2} $ . Astfel, afirmația dvs. cu privire la exotermicitatea mare a reacția este discutabilă. Cu toate acestea, este demn de remarcat faptul că $ \ ce {\ Delta H_f} $ și $ \ ce {\ Delta G_f } $ pentru $ \ ce {Na ^ +. Cry Na ^ -} $ , unde $ \ ce {Cry} $ = [2.2.2] cryptand , sunt $ \ ce {-10 kJ / mol} $ și $ \ ce {+28 kJ / mol} $ respectiv $ \ ce {^ 3} $ . Entalpia dvs. exotermă mare se poate referi probabil la energia rețelei, adică pentru procesul
$ \ ce {M ^ +. Cry (g) + M ^ – ( g) – > M ^ +. Plângeți M ^ – (s)} $ .
Pentru $ \ ce {M = Na} $ , $ \ ce {\ Delta H } $ și $ \ ce {\ Delta G} $ pentru procesul de mai sus sunt $ \ ce {- 323 kJ / mol} $ și $ \ ce {-258 kJ / mol} $ respectiv $ \ ce {^ 3} $ .
Pregătirea alcalinului
$ \ ce {Na ^ -} $ , $ \ ce {K ^ -} $ , $ \ ce {Rb ^ -} $ , și $ \ ce {Cs ^ -} $ anioni sunt stabili atât în solvenți adecvați, cât și în solide cristaline $ \ ce {^ 3} $ . Acesta din urmă poate fi preparat fie prin răcirea unei soluții saturate $ \ ce {^ 4} $ , fie prin evaporarea rapidă a solventului.
Principala dificultate în prepararea sărurilor cristaline care conțin ioni de alcalin prin metoda de răcire a unei soluții saturate este solubilitatea redusă a acestor metale alcaline în soluțiile de amină și eter $ \ ce {^ 3} $ . Fără o concentrație suficient de mare de metal dizolvat în soluție, precipitarea solidului la răcire ar fi nesemnificativă. Această dificultate a fost rezolvată prin utilizarea complexelor coroană-eter și criptand, cum ar fi cele din [18] crown-6 și [2.2.2] cryptand] $ \ ce {^ 3} $ .Agentul de complexare complexează cu $ \ ce {M ^ +} $ , deplasând echilibrul (1) mult spre dreapta, crescând semnificativ concentrațiile ionilor metalici dizolvați.
(1) $ \ ce {2M (s) – > M ^ + (sol) + M ^ – (sol)} $
(2) $ \ ce {M ^ + (sol) + Cry (sol) – > M ^ +. Cry} $
Această tehnică de utilizare a agenților de complexare a fost, de asemenea, ceea ce Dye și colab. folosit în sinteza lor în 1973 $ \ ce {^ 4} $ . După cum sa raportat de Dye și colab., S-a preparat mai întâi o soluție suficient de concentrată de sodiu metalic (în exces) dizolvată în etilamină cu criptand [2.2.2]. Soluția este apoi răcită la temperaturi de gheață uscată, dând un precipitat solid cristalin de culoare aurie. Prin analize amănunțite, acest precipitat a fost apoi determinat a fi $ \ ce {Na ^ +. Cry Na ^ – (s)} $ cu $ \ ce {Cry} $ fiind criptandul [2.2.2].
Referințe
-
Weiss, afinități teoretice ale electronilor pentru unele dintre elementele alcaline și alcaline-pământești. Phys. Rev. , 1968 , 166 (1), 70-74
-
Tehan, FJ; Barnett, B. L .; Dye, J. L. Anioni alcalini. Pregătirea și structura cristalină a unui compus care conține cationul de sodiu criptat și anionul de sodiu. J. A.m. Chem. Soc. , 1974 , 96 (23), 7203-7208
-
Dye, JL Compuși ai anionilor metalelor alcaline. Angew. Chem. , 1979 , 18 (8), 587-598
-
Vopsea, JL; Ceraso, J. M .; Lok, M. T .; Barnett, B. L .; Tehan, F. J. O sare cristalină a anionului de sodiu (Na-). J. A.m. Chem. Soc. , 1974 , 96 (2), 608-609
[2.2.2]CryptandAlkalide (Wikipedia)