sentezi [Sn ₁₀ (Si (SiMe ₃) ₃) ₄] ² - Metastabil Sn (I) 'in, bir Co-kondensasyon yöntemi ile sentezlenmiş halojenür çözeltisinden kullanılması

Hazırlayıcı ko-yoğunlaşma tekniğinin genel amacı, klasik sentetik prosedürlerden elde edilemeyen moleküllere dayalı yeni reaktiflere erişmektir ve bu da kimyada yeni alanlara kapı açar. Bu yöntemin temel avantajı, yüksek oranda reaktif reaktiflerin elde edilmesi ve müteakip reaksiyonların düşük sıcaklıkta yapılabilmesidir, bu da yarı kararlı metaloid kümelerinin sentezi için önemlidir. Bu yöntem, nanoteknoloji alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir, çünkü yapı-özellik ilişkileri yapısal olarak iyi karakterize edilmiş metaloid küme bileşiklerinden kurulabilir.

Yarı kararlı kalay-halojenür çözeltisi nano ölçekli kümeye erişim sağlasa da, koordinasyon veya eklenti kimyası veya yeni malzemelerin sentezi için de kullanılabilir. Bu yöntemin görsel olarak gösterilmesi kritik öneme sahiptir, çünkü ko-yoğuşma aparatının yüksek karmaşıklığı nedeniyle yapım adımlarının öğrenilmesi zordur. İlk olarak, beş reaksiyon odasını altı gram elementel kalay ile doldurun.

Reaksiyon odalarını, her biri 30 derece bükülmüş bir terminal halkası üzerine istifleyin ve yığını 0,7 milimetrelik bir grafit çubukla sabitleyin. Yığını, terminal halkasının delikleri grafit tüpteki deliklere uyacak şekilde içi boş bir grafit tüpe yerleştirin. Kurulumu ikinci bir 0,7 milimetre grafit çubukla sabitleyin.

Ardından, tüm kurulumu bir ölçekle tartın ve reaksiyon sırasında tüketilen kalay miktarını belirlemek için değeri not edin. Daha sonra, grafit reaktörü bir ko-yoğuşma aparatının bakır indüksiyon bobininin içine yerleştirin ve kordonun borusunu indüksiyon bobininin üzerine yerleştirilmiş üst bakır levhanın merkezi deliğinden geçirin. Kablonun borusunu bir conta ve bir vida somunu ile bir hidrojen klorür besleme borusuna sabitleyin.

Reaktörün bobinden beş, artı veya eksi 0,5 milimetre çıkıntı yaptığından emin olmak için bobin içindeki reaktörün konumunu kontrol edin. Soğutma kalkanını vidalı somunlarla konektörün su pimlerine bağlayın. Soğutma kalkanını diğer taraftan bir vida ile sabitledikten sonra, musluk suyunu 30 saniye boyunca açarak soğutma döngüsünün su sızdırmazlığını test edin.

Bunu takiben, bir pirometrenin fiber optiğini bir vida ile bakır kalkandaki tutucuya sabitleyin. Solvent buharı difüzörünü bir vida somunu ile sabitleyin ve bakır kalkanın boşluğunun altında ortalandığından emin olun. Grafit reaktörün hala indüksiyon bobininin merkezinde olduğunu ve bobinin üst bakır levha ile teması olmadığını tekrar kontrol edin.

Buhar difüzörüne valfli çelik bir boru bağlayın. Şimdi, solvent buharlaştırma için Schlenk tankını valfe monte edin. Önceden hazırlanmış bir çözücü karışımı şişesini Schlenk kabına takın.

Ardından, buharlaşan Schlenk kabına yarım küre şeklinde bir ısıtma mantosu ekleyin. Uzun bir çelik kanülü bir vida somunu ile cihaza bağlayın ve dış kuyruğu küçük yuvarlak tabanlı bir şişe ile kapatın. Paslanmaz çelik bir kabın içine 10 santimetrelik bir manyetik karıştırma çubuğu yerleştirdikten sonra, düzlem flanşının boşluğuna bir conta yerleştirin ve kabı ko-yoğuşma aparatına bağlayın.

Ardından, hidrojen klorür içeren cam kabı küçük bir çelik boruya ve ardından dört noktalı bir adaptöre bağlayın. Dört noktalı adaptörün arka çıkışını kör flanşla kapatın. Ardından, ön çıkışa bir diferansiyel basınç manometresi bağlayın ve üst çıkışa bir valf kurun.

Şimdi, dört noktalı adaptörün üst çıkışındaki valfe ince bir iğneli valf bağlayın. Ardından, gaz besleme parçasını ko-yoğuşma aparatına bağlamak için uzun bir çelik boru kullanın. Montaj tamamlandıktan sonra, ko-yoğuşma aparatını gece boyunca yaklaşık 10 ila eksi beş milibarlık bir son basınca kadar boşaltın.

Ertesi gün, bir yağ difüzyon pompasının soğutma kapanını dört litre sıvı nitrojen ile doldurun. Yüksek frekanslı bir jeneratörün soğutma suyu döngüsünü açın ve musluk suyunu açın. Jeneratörü açtıktan sonra, reaksiyon sıcaklığı yaklaşık 1300 santigrat derece olana kadar çıkış gücünü 0,1 ila 0,5 kilovatlık artımlı adımlarla artırarak grafit reaktörü yavaşça pişirin.

Pişirdikten sonra, reaktörü soğutmak için jeneratörün değerini 1.0 kilowatt'a ayarlayın. Çelik bir dewarı 30 litre sıvı nitrojen ile doldurduktan sonra, reaksiyon kabının dewar içine yerleştirilmesi için bir kaldırma platformu ile kaldırın. Ardından, nihai sıvı nitrojen seviyesine ulaşmak için dewar'a daha fazla sıvı nitrojen ekleyin.

Buharlaşmayı korumak için yarım küre şeklindeki ısıtma mantosunu en düşük seviyede açın. Bu noktada, çözücüyü damla damla buharlaştırın. Düşme oranını, reaksiyon sırasında tüm çözücü kullanılacak şekilde sabitleyin.

İnce iğneyi ve gaz vanasını kapatın, ardından hidrojen klorür içeren cam kabı açın. Diferansiyel basınç manometresinde görüntülenen voltaj 1600 milivolttan yüksek değilse, manometrenin dış bağlantısına boşaltılmış bir kap bağlayarak manometrenin ikinci bağlantısında düşük basınç uygulayın. Görüntülenen başlangıç değerini kaydedin.

Ardından, jeneratörün değerini 3,6 kilovat olarak ayarlayarak grafit reaktörü 1300 santigrat dereceye ısıtın. Gaz vanasını açtıktan sonra, hidrojen klorür gazının dakikada sekiz milivoltluk sabit bir hızda içeri girmesine izin vermek için ince iğneli vanayı yavaşça açın. Hızı en az 10 dakikada bir kontrol edin ve ölçülen değerleri kaydedin.

Dewar'a yaklaşık her 10 dakikada bir iki litre sıvı nitrojen ekleyin, böylece sıvı nitrojen seviyesi her zaman paslanmaz çelik kabın üst üçte birlik kısmında olur. Diferansiyel manometrenin değeri 1600 milivolt azaldıktan sonra gaz vanasını kapatın. Ardından, ince iğneli valfi yavaşça açarak gaz besleme parçası içinde kalan hidrojen klorür gazını ekleyin ve yüksek frekans jeneratörünü kapatın.

Ana valfi kapatarak yağ difüzyon pompasını ayırın ve cihazı kuru nitrojen ile yaklaşık bir atmosfer basınca kadar yıkayın. Sıvı nitrojen dolgulu çelik dewar'ı manyetik bir karıştırıcı üzerine yerleştirilmiş yalıtımlı bir kova ile değiştirin. Ardından, kovaya yaklaşık beş kilogram ince toz kuru buz ekleyin ve manyetik karıştırıcıyı açın.

Çözeltinin en az 45 dakika karışmasına izin verdikten sonra, sabit nitrojen akışı altında kuru buzla soğutmaya devam ederken pres kanülündeki yuvarlak tabanlı flaşı çift valfli bir Schlenk tüpü ile değiştirin. Pres kanülünün yüksekliğini paslanmaz çelik kabın dibine değecek şekilde sabitleyin. Şimdi, çift valfli Schlenk borusundaki valfleri açarak kalay klorür çözeltisini hafif bir aşırı basınçla dışarı itin.

Çözelti kalitesini belirlemek için, çözeltinin iki mililitresini 50 mililitre seyreltik nitrik asit içinde çözerek bir halojenür titrasyonu gerçekleştirin. Ardından, karışıma bir mililitre yüzde 30 hidrojen peroksit ekleyin. 10 dakika karıştırdıktan sonra, kalomel elektroda karşı potansiyometrik bir gümüş nitrat titrasyonu gerçekleştirin.

Bunu takiben, 4 ila 4,8 gram arasında olması gereken tüketilen kalay miktarını belirlemek için grafit tüpü tartın. Bir çelik veya Teflon kanül kullanarak, iki gram ligon kaynağı içeren soğutulmuş bir Schlenk kabına 20 mililitre 0.2 molar kalay klorür çözeltisi ekleyin. Manyetik karıştırıcıyı açın, reaksiyonun karışmasına izin verin ve üç saat içinde yavaşça oda sıcaklığına ısıtın.

Reaksiyon tamamlandığında, manyetik karıştırıcıyı durdurun ve Schlenk tüpünün içindeki tüm çözünmeyen çökeltilerin çökelmesine izin verin. Ardından, koyu kahverengi çözeltiyi başka bir Schlenk kabına süzün. Son olarak, karışıma 0,2 mililitre TMEDA ekleyin, siyah kristaller oluşturmak için gece boyunca bekletin.

İzolasyondan sonra, kristalleri proton NMR ile tanımlayın. Matrisli izolasyon tekniğinin prensibi, hazırlayıcı ko-yoğuşma tekniği ile konjugasyonda burada gösterilmiştir. Ko-yoğuşma aparatı kurulumunun bir şeması burada gösterilmektedir.

Burada, metaloid küme bileşiğine sentetik kök, yarı kararlı alt değerlikli kalay klorürün orantısızlık reaksiyonu uygulanarak gösterilmiştir. Metaloid kalay 10 kümeli kristallerin proton, karbon ve silikon NMR spektrumları burada gösterilmektedir. X-ışını kristalografik analizi ile belirlenen bileşiğin moleküler yapısı burada gösterilmektedir.

Bir kez ustalaştıktan sonra, uygun şekilde gerçekleştirilirse, ko-yoğuşma iki gün içinde gerçekleştirilebilir. Metaloid kalay 10 kümesinin sentezi, ürünün kristalleşmesi için bir hafta daha gerektirir. Bu prosedürü denerken, metaloid kümelerinin sentezi için kullanılabilecek uygun bir yarı kararlı çözelti elde etmek için ko-yoğuşma reaksiyonu sırasındaki ayarların sabit olması gerektiğini hatırlamak önemlidir.

Bu prosedürü takiben, metaloid kalay kümelerinin kimyasal reaktivitesi gibi ek soruları yanıtlamak için metaloid kalay 10 kümesi ile müteakip reaksiyonlar gerçekleştirilebilir. Geliştirilmesinden sonra, bu teknik, tanımlanmış nano ölçekli metaloid küme bileşikleri üzerindeki özellikleri keşfetmek için nanoteknoloji alanındaki araştırmaların önünü açtı. Bu videoyu izledikten sonra, klasik sentetik prosedürlerle elde edilemeyen moleküllere dayalı yeni reaktiflere yol açan ve kimyada yeni alanlara kapı açan hazırlayıcı ko-yoğuşmanın nasıl gerçekleştirildiğini iyi anlamış olmalısınız.

Bir ko-yoğuşma aparatı ve yüksek derecede reaktif yarı kararlı alt halojenür solüsyonu ile çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve reaksiyonları gerçekleştirirken koruyucu gözlük, eldiven ve laboratuvar başlığı gibi kişisel koruyucu ekipmanların giyilmesi gerektiğini unutmayın.