Pređi na sadržaj

Solvatirani elektron

S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Solvatirani elektron je slobodan elektron u rastvoru, u kome se ponaša kao anjon.[1] Solvatovanje elektrona u rastvoru znači da je vezan za rastvarač.[2] Notacija za solvatirani elektron u formulama hemijskih reakcija je „e”. Često se diskusije o solvatiranim elektronima fokusiraju na njihove rastvore u amonijaku, koji su stabilni danima, ali solvatovani elektroni se takođe javljaju u vodi i mnogim drugim rastvaračima - zapravo, u bilo kom rastvaraču koji posreduje u prenosu elektrona u spoljašnju sferu. Solvatirani elektron je odgovoran za veliki deo radijacione hemije.

Rastvori amonijaka

[uredi | uredi izvor]
Photos of two solutions in round-bottom flasks surrounded by dry ice; one solution is dark blue, the other golden.
Rastvori dobijeni rastvaranjem litijuma u tečnom amonijaku. Rastvor na vrhu ima tamno plavu boju, a donji zlatnu boju. Boje su karakteristične za solvatirane elektrone pri elektronski izolacionim i metalnim koncentracijama, respektivno.

Tečni amonijak će rastvoriti sve alkalne metale i druge elektropozitivne metale kao što su Ca,[3] Sr, Ba, Eu, i Yb (takođe Mg korišćenjem elektrolitskog procesa[4]), dajući karakteristične plave rastvore. Za alkalne metale u tečnom amonijaku, rastvor je plave boje kada je razblažen i boje bakra kada je više koncentrovan (> 3 molaran).[5] Ovi rastvori provode struju. Plava boja rastvora je zbog amonisanih elektrona, koji apsorbuju energiju u vidljivom delu svetlosti. Difuzivnost solvatovanog elektrona u tečnom amonijaku može se odrediti pomoću hronoamperometrije potencijalnog koraka.[6]

Solvatirani elektroni u amonijaku su anjoni soli, koji se nazivaju elektridi.

Na + 6 NH3 → [Na(NH3)6]+ + e

Reakcija je reverzibilna: isparavanjem rastvora amonijaka nastaje film metalnog natrijuma.

Studija: Li u NH3

[uredi | uredi izvor]

Rastvor litijum-amonijaka na -60 °C je zasićen na oko 15 mol% metala (MPM). Kada se koncentracija poveća u ovom opsegu, električna provodljivost se povećava sa 10−2 do 104 Ω−1cm−1 (veće od tečne žive). Na oko 8 MPM, dešava se „prelazak u metalno stanje“ (TMS) (koji se takođe naziva „tranzicija od metala do nemetala“ (MNMT)). Na 4 MPM dolazi do razdvajanja tečne-tečne faze: manje gusta zlatna faza postaje nemešljiva sa gušće plavom fazom. Iznad 8 MPM rastvor je bronzane/zlatne boje. U istom opsegu koncentracija ukupna gustina se smanjuje za 30%.

Ostali rastvarači

[uredi | uredi izvor]

Alkalni metali se takođe rastvaraju u nekim malim primarnim aminima, kao što su metilamin i etilamin[7] i heksametilfosforamid, formirajući plave rastvore. THF rastvara alkalni metal, ali analog Berčove redukcije ne dovodi do rastvaranja bez diaminskog liganda.[8] Solvatirani elektronski rastvori zemnoalkalnih metala magnezijuma, kalcijuma, stroncijuma i barijuma u etilendiaminu korišćeni su za interkalaciju grafita sa ovim metalima.[9]

Solvatirani elektroni su uključeni u reakciju alkalnih metala sa vodom, iako solvatovani elektron ima samo kratkotrajno postojanje.[10] Ispod pH = 9,6 hidratisani elektron reaguje sa hidronijum jonom dajući atomski vodonik, koji zauzvrat može da reaguje sa hidratisanim elektronom dajući hidroksidni jon i uobičajeni molekularni vodonik H2.[11]

Solvatirani elektroni se mogu naći čak i u gasnoj fazi. To implicira njihovo moguće postojanje u gornjoj atmosferi Zemlje i učešće u nukleaciji i formiranju aerosola.[12]

Njena standardna vrednost potencijala elektrode je -2,77 V.[13] Ekvivalentna provodljivost od 177 Mho cm2 je slična provodljivosti hidroksidnog jona. Ova vrednost ekvivalentne provodljivosti odgovara difuziji od 4,75 cm2s−1.[14]

Reference

[uredi | uredi izvor]
  1. ^ Dye, J. L. (2003). „Electrons as Anions”. Science. 301 (5633): 607—608. PMID 12893933. S2CID 93768664. doi:10.1126/science.1088103. 
  2. ^ Schindewolf, U. (1968). „Formation and Properties of Solvated Electrons”. Angewandte Chemie International Edition in English. 7 (3): 190—203. doi:10.1002/anie.196801901. 
  3. ^ Edwin M. Kaiser (2001). „Calcium–Ammonia”. Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. ISBN 978-0471936237. doi:10.1002/047084289X.rc003. 
  4. ^ Combellas, C; Kanoufi, F; Thiébault, A (2001). „Solutions of solvated electrons in liquid ammonia”. Journal of Electroanalytical Chemistry. 499: 144—151. doi:10.1016/S0022-0728(00)00504-0. 
  5. ^ Cotton, F. A.; Wilkinson, G. (1972). Advanced Inorganic Chemistry. John Wiley and Sons Inc. ISBN 978-0-471-17560-5. 
  6. ^ Harima, Yutaka; Aoyagui, Shigeru (1980). „The diffusion coefficient of solvated electrons in liquid ammonia”. Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry. 109 (1–3): 167—177. doi:10.1016/S0022-0728(80)80115-X. 
  7. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II изд.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419. 
  8. ^ Burrows, James; Kamo, Shogo; Koide, Kazunori (2021-11-05). „Scalable Birch reduction with lithium and ethylenediamine in tetrahydrofuran”. Science. 374 (6568): 741—746. ISSN 0036-8075. PMID 34735232. S2CID 243761715. doi:10.1126/science.abk3099. 
  9. ^ Xu, Wei; Lerner, Michael M. (2018). „A New and Facile Route Using Electride Solutions to Intercalate Alkaline Earth Ions into Graphite”. Chemistry of Materials. 30 (19): 6930—6935. S2CID 105295721. doi:10.1021/acs.chemmater.8b03421. 
  10. ^ Walker, D.C. (1966). „Production of hydrated electron”. Canadian Journal of Chemistry. 44 (18): 2226—. doi:10.1139/v66-336Слободан приступ. 
  11. ^ Jortner, Joshua; Noyes, Richard M. (1966). „Some Thermodynamic Properties of the Hydrated Electron”. The Journal of Physical Chemistry. 70 (3): 770—774. doi:10.1021/j100875a026. 
  12. ^ Arnold, F. (1981). „Solvated electrons in the upper atmosphere”. Nature. 294 (5843): 732—733. S2CID 4364255. doi:10.1038/294732a0. 
  13. ^ Baxendale, J. H. (1964). „Effects of Oxygen and pH in the Radiation Chemistry of Aqueous Solutions”. Radiation Research Supplement. 4: 114—138. JSTOR 3583572. doi:10.2307/3583572. 
  14. ^ Hart, Edwin J. (1969). „The Hydrated Electron”. Survey of Progress in Chemistry. 5: 129—184. ISBN 9780123957061. S2CID 94713398. doi:10.1016/B978-0-12-395706-1.50010-8. 

Literatura

[uredi | uredi izvor]