الجمع بين الحالة الصلبة وتقنيات أساس الحل: التجميعي والتفاعلية من Chalcogenidoplumbates (الثاني أو الرابع)

الهدف العام من هذا النهج التوليفي للكيمياء القائمة على الحالة الصلبة والمحلول هو تصنيع مواد جديدة ذات خصائص شبه موصلة جوهرية. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال الكيمياء غير العضوية والمواد ، مثل كيفية تصنيع المركبات التي لا يمكن الوصول إليها عبر الطرق التركيبية التقليدية أو الوصول إلى المركبات ذات حالات الأكسدة غير الشائعة أو أوضاع التنسيق أو الروابط. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها عالية الغلة وتوفر الوصول إلى المحاليل المعدنية النقية والحديد التفاعلية لاستخدامها كسلائف أو لمزيد من دراسات التفاعل.

على الرغم من أن هذه الطريقة يمكن أن توفر نظرة ثاقبة لكيمياء المركبات المعدنية لأثقل ذرات المعادن ، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضا على المعادن الأخرى. بشكل عام ، سيكافح الأفراد الجدد في هذه الطريقة لأن جميع عمليات التلاعب يجب أن تتم تحت استبعاد صارم للهواء والرطوبة ، وفي بعض الحالات ، الضوء. لتحضير المذيبات الجافة للتخليق ، أضف أولا لترا واحدا من واحد أو اثنين من ديامينوإيثان المشتراة حديثا إلى 25 جراما من هيدريد الكالسيوم.

سخني الخليط تحت الارتجاع حتى لا يتولد الهيدروجين ، ثم قم بتقطير الخليط تحت الضغط المحيط. أضف لترا واحدا من رباعي هيدروفوران ، THF ، إلى 10 جرامات من سبائك الصوديوم والبوتاسيوم. سخني الخليط تحت الارتجاع لمدة اثنتي عشرة ساعة على الأقل ، ثم قم بتقطير الخليط عند الضغط المحيط.

اصنع محلولا مشبعا من محفز ويلكنسون بإضافة 20 مل من THF إلى 300 ملليغرام من المحفز. بعد التقليب طوال الليل في درجة حرارة الغرفة ، قم بتصفية الخليط باستخدام فلتر غاز خامل ذو مسامية منخفضة. ضع 3.81 جرام من السيلينيوم الأولي في أمبولة السيليكا وأضف خمسة جرامات من عنصر الرصاص.

قم بتسخين المواد الصلبة باستخدام موقد الأكسجين والميثان حتى يتحقق التجانس البصري للذوبان ، وهو ما يقرب من عشر دقائق. اضرب الأمبولة برفق باستخدام حلقة من الفلين طوال عملية التوليف لفصل السيلينيوم المتسامي عن جدار الأمبولة ، والذي سيسقط بعد ذلك مرة أخرى في خليط التفاعل. بعد ترك خليط التفاعل يبرد إلى درجة حرارة الغرفة ، اكسر الأمبولة بمدقة وهاون.

قم بإزالة جميع الشظايا المتبقية من الأمبولة يدويا ، ثم قم بتدليل سيلينيد الرصاص الخام جيدا. بعد ذلك ، ضع 0.95 جرام من عنصر البوتاسيوم وخمسة جرامات من الرصاص الأولي في أمبولة سيليكا سميكة الجدران. قم بتسخين المواد الصلبة ببطء باستخدام موقد الأكسجين والميثان حتى يتحقق التجانس البصري للذوبان ، وهو حوالي 20 دقيقة.

أضف بعناية 1.9 جرام من كريات السيلينيوم الأولية إلى السبيكة المنصهرة. عند الإضافة الكاملة ، قم بزيادة درجة الحرارة حتى ينبعث خليط التفاعل من إشعاع أصفر أبيض ساطع ، واحتفظ بدرجة الحرارة لمدة 10 دقائق. قلل درجة حرارة التفاعل قليلا إذا تحول لون الإشعاع إلى أبيض نقي ومشرق.

بعد ترك خليط التفاعل يبرد إلى درجة حرارة الغرفة ، اكسر الأمبولة بمدقة وهاون. قم بإزالة جميع الشظايا المتبقية من الأمبولة وقاعدة عنصر الرصاص يدويا ، ثم قم بتقطيع سيلينيد الرصاص البوتاسيوم الخام جيدا. ضع جراما واحدا من سيلينيد الرصاص ، و 1.55 جراما من 18 كرونة 6 وقضيب تقليب كبير في قارورة نيتروجين مستديرة القاع.

انقلي القارورة إلى طبق تقليب وأضيفي 125 مل من اثنين من ديامينوإيثان. يقلب بقوة في درجة حرارة الغرفة ، ثم يضاف 0.23 جرام من عنصر البوتاسيوم. البوتاسيوم الطازج لزج جدا.

هنا تم تغطيته بمسحوق السيلينيد الرصاصي قبل إضافته. يجب ألا تدخل الرطوبة الصفرية على الإطلاق إلى القارورة أثناء إضافة المواد الكيميائية المتنوعة. نطبق تقنية التدفق المعاكس مع الغاز الخامل الذي ينفجر من القوارير بحيث لا يمكن للهواء الدخول.

بعد التقليب طوال الليل في درجة حرارة الغرفة ، املأ المحلول بفلتر غاز خامل ذو مسامية منخفضة. الآن ، ضع 0.5 جرام من سيلينيد البوتاسيوم والرصاص ومليلترين من اثنين من ديامينوإيثان في قارورة زجاجية سعة خمسة ملليلتر. ضع القارورة الزجاجية في قارورة PTFE سعة 15 مليلتر وضع قارورة PTFE في أوتوكلاف قياسي من الفولاذ المقاوم للصدأ ، وأغلق الأوتوكلاف بإحكام ، وسخنه في فرن على حرارة 150 درجة مئوية لمدة خمسة أيام.

بعد خمسة أيام ، أغلق الفرن واتركه يبرد ببطء إلى درجة حرارة الغرفة لمدة يوم واحد ، ثم انقل خليط التفاعل إلى زيت الباراتون وحدد بلورات المنتج يدويا تحت مجهر ضوئي قياسي بتكبير من 15 إلى 40 ضعفا. ضع عشرة ملليلتر من محلول الأثير التاجي في قارورة سعة 50 ملليلتر. أضف عشرة ملليلتر من محلول محفز ويلكنسون المشبع وحركه طوال الليل.

بمجرد اكتمال التفاعل ، قم بتصفية المحلول باستخدام فلتر غاز خامل ذو مسامية منخفضة وقم بإزالة المذيب تحت فراغ ديناميكي ببطء على مدار 24 ساعة. بعد نقل منتج التفاعل الخام إلى زيت الباراتون، حدد يدويا بلورات من مجموعة نوع شيفريل تحت مجهر ضوئي قياسي بتكبير من 15 إلى 40 ضعفا. بعد ذلك ، ضع عشرة ملليلتر من محلول الأثير التاجي في أنبوب شلينك وقم بوضعه بعناية بعشرة ملليلتر من محلول محفز ويلكنسون المشبع.

قم بتغطية أنبوب Schlenk بورق الألمنيوم واتركه دون إزعاج لمدة أربعة أسابيع. بعد أربعة أسابيع ، انقل المادة الصلبة الناتجة إلى زيت الباراتون واختر بلورات مفردة تحت المجهر الضوئي. تم تأكيد وجود أنيون أورثو-سيلينيدوبلومبات من خلال تجارب حيود البلورة المفردة ، وتحليل العناصر ، والحسابات الكيميائية الكمومية.

صقل الهيكل البلوري هندسة التنسيق رباعي السطوح شبه المثالية ، في حين أن حسابات DFT تبرر تمثيل A-one المستقر بالطاقة الذي يساهم في الاستقرار العام للأنيون. يمكن الحصول على مواد معدنية أخرى من خلال هذا البروتوكول ، مثل البوتاسيوم ، والزئبق ، واثنين من السيلينيوم ، وثلاثة ، وهي مادة شبه موصلة ضوئية ذات بنية تحتية متعددة الأنيون. نظرا لأنه يظهر فجوة كبيرة جدا في النطاق ، يمكن تقليل فجوة النطاق عن طريق توليف متماثل التيلوريوم الأثقل ، مما يزيد من الموصلية الضوئية.

يمكن استخدام الأنيونات المعدنية عالية الإنتاجية للشوائب لمزيد من دراسات التفاعل التي تنتج مركبات جزيئية من نوع شيفرل. تشتمل الأنواع المشبعة بالفوسفين على أيونات الروديوم ذات التكافؤ المختلط ، وبما أن الشحنة غير موضعية للغاية ، فإن الهيكل الذي يحدده حيود البلورة المفردة لا يسمح بتعيين حالة الأكسدة الرسمية. عنقود التيلوريدوبالادات دقيق الإلكترون ، وتعتمد أيونات البلاديوم هندسة مستوية مربعة مشوهة.

الإجراءات التركيبية المماثلة مركبات ذات وحدات ثلاثية الروديوم ديسالينيد ، وتعتمد شكلا مثلثا ثنائي المعدن مع السيلينيوم في المواضع القمية والروديوم في المستوى القاعدي. تمثل هذه الوحدات جوهر مجمعات العناقود الأنيونية المختلفة. يمكن عزلها عن طريق إضافة عوامل عزل الأيونات المضادة.

بمجرد إتقانها ، يمكن إجراء هذه التقنية في يوم واحد للحصول على معادن عالية النقاء بإنتاجية عالية. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر أن المركبات حساسة للغاية للهواء والرطوبة ، وفي حالة العناصر المعدنية الثقيلة ، مثل التيلوريدوبلومبات ، أيضا للضوء. باتباع هذا الإجراء ، يجب أيضا الوصول إلى المواد المعدنية الأخرى التي تحتوي على ذرات معدنية خفيفة أو انتقالية مبكرة.

هذا يوسع مكتبة المركبات المعروفة ويتيح ضبط الخصائص المرغوبة. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصنيع مواد معدنية جديدة بمزيج من التقنيات القائمة على الحالة الصلبة والمحلول. لا تنس أن العمل مع العناصر الثقيلة ومركباتها يمكن أن يكون خطيرا للغاية ، ويجب دائما اتخاذ الاحتياطات ، مثل ارتداء ملابس المختبر المناسبة وتوفير الرمل بسهولة لغرض إطفاء الحرائق ، أثناء تنفيذ هذا الإجراء.