Синтез [Sn

Общая цель метода препаративной совместной конденсации заключается в получении новых реагентов на основе молекул, которые недоступны с помощью классических методов синтеза, что открывает путь к новым областям химии. Основным преимуществом данного метода является получение высокореактивных реагентов, что позволяет проводить последующие реакции при низких температурах, а это имеет важное значение для синтеза метастабильных металлоидных кластеров. Данный метод может помочь в решении ключевых вопросов нанотехнологии, поскольку позволяет установить взаимосвязи между структурой и свойствами структурно well-characterized металлоидных кластерных соединений.

Хотя метастабильный раствор галогенида олова позволяет получать наноразмерные кластеры, он также может быть использован в химии координационных соединений или аддуктов, а также для синтеза новых материалов. Визуальная демонстрация этого метода крайне важна, так как этапы сборки трудно освоить из-за высокой сложности аппарата для совместной конденсации. Сначала заполните пять реакционных камер шестью граммами элементарного олова.

Установите реакционные камеры стопкой над терминальным кольцом, поворачивая каждую из них на 30 градусов, и зафиксируйте стопку графитовым стержнем диаметром 0,7 мм. Вставьте стопку в полую графитовую трубку так, чтобы отверстия терминального кольца совпали с отверстиями в графитовой трубке. Закрепите установку вторым графитовым стержнем диаметром 0,7 мм.

Затем взвесьте всю установку на весах и запишите значение, чтобы определить количество олова, израсходованного в ходе реакции. Далее поместите графитовый реактор внутрь медной индукционной катушки аппарата для совместной конденсации и пропустите трубку шнура через центральное отверстие верхней медной пластины, расположенной над индукционной катушкой. Закрепите трубку шнура на подающей трубе хлорида водорода с помощью прокладки и винтовой гайки.

Проверьте положение реактора внутри катушки, чтобы убедиться, что реактор выступает из катушки на 5 ± 0.5 мм. Присоедините охлаждающий экран к водопроводным штифтам соединителя с помощью винтовых гаек. После закрепления охлаждающего экрана с другой стороны винтом проверьте герметичность контура охлаждения, открыв подачу воды на 30 секунд.

После этого закрепите оптоволокно пирометра на держателе медного экрана с помощью винта. Закрепите диффузор паров растворителя гайкой, убедившись, что он центрирован относительно полости медного экрана. Снова проверьте, что графитовый реактор по-прежнему находится в центре индукционной катушки и что катушка не касается верхнего медного листа.

Подсоедините стальную трубку с клапаном к диффузору пара. Затем установите на клапан сосуд Шленка для испарения растворителя. Присоедините к сосуду Шленка предварительно подготовленную колбу со смесью растворителей.

Затем установите полусферический нагревательный кожух на испарительный сосуд Шленка. Присоедините к аппарату длинную стальную канюлю с помощью винтовой гайки и перекройте внешний вывод небольшой колбой с круглым дном. Поместив магнитный перемешивающий стержень длиной 10 см внутрь сосуда из нержавеющей стали, установите прокладку в полость плоского фланца и подсоедините сосуд к аппарату для совместной конденсации.

Затем соедините стеккий сосуд, содержащий хлористый водород, с небольшой стальной трубкой, а затем с четырехточечным адаптером. Закройте задний выход четырехточечного адаптера глухим фланцем. После этого подключите дифференциальный манометр к переднему выходу и установите клапан на верхнем выходе.

Теперь подсоедините прецизионный игольчатый вентиль к вентилю на верхнем выходе четырехточечного адаптера. Затем с помощью длинной стальной трубки соедините часть подачи газа с аппаратом для коконденсации. После полной сборки проведите вакуумирование аппарата для коконденсации в течение ночи до достижения конечного давления около 10⁻⁵ мбар.

На следующий день залейте в охлаждающую ловушку масляного диффузионного насоса четыре литра жидкого азота. Включите цикл охлаждающей воды высокочастотного генератора и откройте подачу водопроводной воды. После включения генератора медленно проведите прогрев графитового реактора, постепенно увеличивая выходную мощность с шагом от 0,1 до 0,5 кВт, пока температура реакции не достигнет примерно 1300 °C.

После прогрева установите значение генератора на 1,0 киловатт для охлаждения реактора. Наполнив стальной сосуд Дьюара 30 литрами жидкого азота, поднимите его с помощью подъемной платформы так, чтобы реакционный сосуд оказался внутри Дьюара. Затем добавьте в сосуд Дьюара жидкий азот до достижения конечного уровня.

Включите полусферический нагревательный кожух на минимальный уровень для поддержания испарения. На этом этапе выпаривайте растворитель по каплям. Установите скорость подачи так, чтобы весь растворитель был израсходован за время протекания реакции.

Закройте регулирующий вентиль и газовый кран, затем откройте стеккий сосуд, содержащий хлористый водород. Если напряжение, отображаемое дифференциальным манометром, не превышает 1600 millivolts, создайте низкое давление во втором патрубке манометра, подключив вакуумированный сосуд к внешнему патрубку манометра. Запишите отображаемое начальное значение.

Затем нагрейте графитовый реактор до 1300 °C, установив мощность генератора на 3,6 кВт. После открытия газового клапана медленно откройте прецизионный игольчатый клапан, чтобы подавать газообразный хлороводород с постоянной скоростью 8 мВ в минуту. Проверяйте скорость подачи не реже одного раза в 10 минут и записывайте измеренные значения.

Добавляйте два литра жидкого азота в сосуд Дьюара примерно каждые 10 минут, чтобы уровень жидкого азота всегда находился в верхней трети стального сосуда. После того как значение дифференциального манометра снизится на 1600 millivolts, закройте газовый вентиль. Затем введите оставшийся хлористый водород, находящийся в части подачи газа, медленно открывая прецизионный игольчатый вентиль, и выключите высокочастотный генератор.

Отключите диффузионный масляный насос, закрыв главный клапан, и промойте установку сухим азотом до достижения давления примерно в одну атмосферу. Замените стальной сосуд Дьюара, заполненный жидким азотом, изолированным ведром, установленным на магнитной мешалке. Затем добавьте в ведро около пяти килограммов мелкодисперсного сухого льда и включите магнитную мешалку.

После перемешивания раствора в течение не менее 45 минут замените круглодонную колбу в пресс-канюле на двухклапанную трубку Шленка, продолжая охлаждение сухим льдом при постоянном потоке азота. Установите высоту пресс-канюли таким образом, чтобы она касалась дна сосуда из нержавеющей стали. Затем вытесните раствор хлорида олова с помощью небольшого избыточного давления, открыв клапаны на двухклапанной трубке Шленка.

Для определения качества раствора проведите титрование галогенидов, растворив два миллилитра раствора в 50 миллилитрах разбавленной азотной кислоты. Затем добавьте в смесь один миллилитр 30% перекиси водорода. После перемешивания в течение 10 минут проведите потенциометрическое титрование нитратом серебра против каломельного электрода.

После этого взвесьте графитовую трубку, чтобы определить количество израсходованного олова, которое должно составлять от 4 до 4,8 граммов. С помощью стальной или тефлоновой канюли добавьте 20 миллилитров 0,2 молярного раствора хлорида олова в охлажденный сосуд Шленка, содержащий два грамма источника лиганда. Включите магнитную мешалку для перемешивания реакционной смеси и медленно доведите температуру до комнатной в течение трех часов.

По завершении реакции остановите магнитную мешалку и дайте всему нерастворимому осадку в трубке Шленка осесть. Затем отфильтруйте темно-коричневый раствор в другую емкость Шленка. В завершение добавьте в смесь 0.2 milliliters TMEDA и оставьте ее на ночь для образования черных кристаллов.

После выделения идентифицируйте кристаллы с помощью протонного ЯМР. Здесь представлен принцип метода выделения в матрице в сочетании с методом препаративной коконденсации. Здесь показана схема установки аппарата для коконденсации.

Здесь представлен путь синтеза металлоидного кластерного соединения один с применением реакции диспропорционирования метастабильного субвалентного хлорида олова. Здесь показаны спектры ЯМР на протонах, углероде и кремнии кристаллов металлоидного 10-ядерного оловянного кластера. Здесь представлена молекулярная структура соединения один, определенная с помощью рентгеноструктурного анализа.

При наличии соответствующего опыта процесс совместной конденсации может быть выполнен в течение двух дней, при условии соблюдения всех правил. Синтез металлоидного оловянного 10-ядерного кластера требует еще одной недели для кристаллизации продукта. При выполнении данной процедуры важно помнить, что параметры реакции совместной конденсации должны оставаться неизменными для получения подходящего метастабильного раствора, который можно использовать для синтеза металлоидных кластеров.

После выполнения данной процедуры можно провести последующие реакции с 10-ядерным кластером металлоида олова, чтобы ответить на дополнительные вопросы, такие как химическая реактивность металлоидных оловянных кластеров. После своей разработки этот метод открыл путь для исследований в области нанотехнологий по изучению свойств определенных наноразмерных соединений металлоидных кластеров. Посмотрев это видео, вы должны получить четкое представление о том, как проводится препаративная коконденсация, приводящая к созданию новых реагентов на основе молекул, которые недоступны с помощью классических методов синтеза, что открывает двери в новые области химии.

Не забывайте, что работа с аппаратом для соконденсации и высокореакционным раствором метастабильного субгалида может быть чрезвычайно опасной, поэтому при проведении реакций необходимо использовать средства индивидуальной защиты, такие как защитные очки, перчатки и вытяжной шкаф.