Wie Alkalidmoleküle synthetisiert werden, habe ich beispielsweise in einem Artikel gelesen, dass die Reaktion $$ \ ce {2Na – > Na + + Na -} $$ ist exotherm mit einem $ \ Delta H = \ pu {-438 kJ / mol} $ .
Ich habe auch gelesen, dass in Gegenwart eines bestimmten Kronenethertyps unter bestimmten Bedingungen $ \ ce {Na +} $ kristallisiert um $ \ pu {-20 ^ \ circ C} $ .
Kann mich jemand durch den Mechanismus führen, durch den Sodid oder ein Alkalid im Allgemeinen tatsächlich synthetisiert wird?
Kommentare
- Ich denke, dies ist der fragliche Kronenether
[2.2.2]Cryptand - Und es ' hat damit zu tun, dass [2.2.2] Cryptand so gut darin ist, Komplexe mit $ \ ce {Na +} $ zu erstellen (und diese zu stabilisieren), dass sogar $ \ ce {Na-} $, kann ' es nicht reduzieren
- Siehe auch:
Alkalide (Wikipedia) - Es kristallisiert nicht $ \ ce {Na +} $, sondern Cript – $ \ ce {Na +. Na -} $. Diese Kristallisation trat bei Trockeneistemperatur auf, zersetzte sich jedoch bei $ \ pu {83 ^ \ circ C} $ ( pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ja00809a060)
- @HKhan, Sie können ' unter normalen Laborbedingungen nichts von den entgegengesetzten Ladungen trennen. Sie benötigen ein Plasma, und selbst dann sind die einzigen stabilen negativen Ladungen Elektronen.
Antwort
Die Reaktionsenergie
Unter Verwendung der Methode der Überlagerung von Konfigurationen wird die Elektronenaffinität von $ \ ce {Na} $ wurde theoretisch als $ \ ce {+0.54 eV} $ $ \ ce {^ 1} $ , dh um $ \ ce {-52,1 kJ / mol} $ . Der Gasphasenprozess
$ \ ce {2Na (g) – > Na ^ + (g) + Na ^ – (g)} $
wurde durch $ \ ce {4.54 eV} $ $ \ ce {^ 2} $ während des Festkörperprozesses
$ \ ce {2Na (s ) – > Na ^ + .Na ^ – (s)} $
wurde ebenfalls von $ \ ce {0.8 eV} $ $ \ ce {^ 2} $ . Somit Ihre Behauptung bezüglich der großen Exothermie des Reaktion ist fraglich. Es ist jedoch zu beachten, dass $ \ ce {\ Delta H_f} $ und $ \ ce {\ Delta G_f } $ für $ \ ce {Na ^ +. Cry Na ^ -} $ , wobei $ \ ce {Cry} $ = [2.2.2] Kryptand sind $ \ ce {-10 kJ / mol} $ und $ \ ce {+28 kJ / mol} $ bzw. $ \ ce {^ 3} $ . Ihre große exotherme Enthalpie kann sich wahrscheinlich auf die Gitterenergie beziehen, dh für den Prozess
$ \ ce {M ^ +. Cry (g) + M ^ – ( g) – > M ^ +. Cry M ^ – (s)} $ .
Für $ \ ce {M = Na} $ ist der $ \ ce {\ Delta H. } $ und $ \ ce {\ Delta G} $ für den obigen Prozess sind $ \ ce {- 323 kJ / mol} $ und $ \ ce {-258 kJ / mol} $ bzw. $ \ ce {^ 3} $ .
Herstellung des Alkalids
$ \ ce {Na ^ -} $ , $ \ ce {K ^ -} $ , $ \ ce {Rb ^ -} $ und $ \ ce {Cs ^ -} $ -Anionen sind sowohl in geeigneten Lösungsmitteln als auch in kristallinen Feststoffen
Die Hauptschwierigkeit bei der Herstellung von kristallinen Salzen, die Alkalidionen enthalten, durch das Verfahren zum Abkühlen einer gesättigten Lösung ist die geringe Löslichkeit dieser Alkalimetalle in den Amin- und Etherlösungen $ \ ce {^ 3} $ . Ohne eine ausreichend große Konzentration des in Lösung gelösten Metalls wäre eine Ausfällung des Feststoffs beim Abkühlen unbedeutend. Diese Schwierigkeit wurde durch die Verwendung von Kronenether- und Kryptandenkomplexen wie den von [18] Krone-6 und [2.2.2] Kryptand] $ \ ce {^ 3} gelöst. $ .Der Komplexbildner komplexiert mit $ \ ce {M ^ +} $ , wodurch das Gleichgewicht (1) weit nach rechts verschoben wird und die Konzentrationen der gelösten Metallionen signifikant erhöht werden.
(1) $ \ ce {2M (s) – > M ^ + (sol) + M ^ – (sol)} $
(2) $ \ ce {M ^ + (sol) + Cry (sol) – > M ^ +. Cry} $
Diese Technik der Verwendung von Komplexbildnern war auch das, was Dye et al. verwendet in ihrer Synthese im Jahr 1973 $ \ ce {^ 4} $ . Wie von Dye et al. Berichtet, wurde zuerst eine ausreichend konzentrierte Lösung von Natriummetall (im Überschuss), gelöst in Ethylamin mit [2.2.2] Kryptand, hergestellt. Die Lösung wird dann auf Trockeneistemperaturen abgekühlt, wobei ein goldfarbener kristalliner fester Niederschlag erhalten wird. Durch gründliche Analyse wurde dieser Niederschlag dann als $ \ ce {Na ^ +. Cry Na ^ – (s)} $ mit $ \ ce {Cry} $ ist der [2.2.2] Kryptand.
Referenzen
-
Weiss, AW Theoretische Elektronenaffinitäten für einige der Alkali- und Erdalkalielemente. Phys. Rev. , 1968 , 166 (1), 70-74
-
Tehan, FJ; Barnett, B. L.; Dye, J. L. Alkali-Anionen. Herstellung und Kristallstruktur einer Verbindung, die das kryptierte Natriumkation und das Natriumanion enthält. J. Am. Chem. Soc. , 1974 , 96 (23), 7203–7208
-
Farbstoff, JL-Verbindungen von Alkalimetallanionen. Angew. Chem. , 1979 , 18 (8), 587-598
-
Dye, JL; Ceraso, J. M.; Lok, M. T.; Barnett, B. L.; Tehan, F. J. Ein kristallines Salz des Natriumanions (Na-). J. Am. Chem. Soc. , 1974 , 96 (2), 608-609