sentezi [Sn

Preparatif ko-kondenzasyon tekniğinin genel amacı, klasik sentetik prosedürlerle elde edilemeyen moleküllere dayalı yeni reaktiflere erişmek olup, bu durum kimyada yeni alanların önünü açmaktadır. Bu yöntemin temel avantajı, yüksek derecede reaktif maddelerin elde edilmesi ve sonraki reaksiyonların düşük sıcaklıklarda gerçekleştirilebilmesidir; bu durum, metastabil metaloid kümelerin sentezi için önemlidir. Yapısal olarak iyi karakterize edilmiş metaloid küme bileşiklerinden yapı-özellik ilişkileri kurulabileceği için, bu yöntem nanoteknoloji alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir.

Metastabil kalay-halojenür çözeltisi nanoboyutlu kümelere erişim sağlasa da, koordinasyon veya addukt kimyası için ya da yeni malzemelerin sentezi için de kullanılabilir. Ko-kondenzasyon düzeneğinin yüksek karmaşıklığı nedeniyle kurulum adımlarının öğrenilmesinin zor olması, bu yöntemin görsel demonstrasyonunu kritik hale getirmektedir. İlk olarak, beş reaksiyon haznesini altı gram elementel kalay ile doldurun.

Reaksiyon odalarını, her biri 30 derece döndürülmüş şekilde bir terminal halkasının üzerine istifleyin ve istifi 0,7 mm'lik bir grafit çubukla sabitleyin. İstifi, terminal halkasının delikleri grafit tüpteki deliklerle örtüşecek şekilde içi boş bir grafit tüpün içine yerleştirin. Kurulumu ikinci bir 0,7 mm'lik grafit çubukla sabitleyin.

Ardından, tüm düzeneği bir teraziyle tartın ve reaksiyon sırasında tüketilen kalay miktarını belirlemek için değeri not edin. Sonra, grafit reaktörü bir ko-kondansasyon düzeneğinin bakır indüksiyon bobini içine yerleştirin ve kordon tüpünü, indüksiyon bobininin üzerine yerleştirilmiş olan üst bakır levhanın merkez deliğinden geçirin. Kordon tüpünü, bir conta ve vida somunu ile hidrojen klorür besleme borusuna sabitleyin.

Reaktörün bobin içindeki konumunu kontrol ederek, reaktörün bobinden 5 ± 0,5 milimetre dışarı çıktığından emin olun. Soğutma kalkanını, vida somunları kullanarak konnektörün su pimlerine bağlayın. Soğutma kalkanını diğer taraftan bir vidayla sabitledikten sonra, musluğu 30 saniye boyunca açarak soğutma döngüsünün sızdırmazlığını test edin.

Ardından, bir pirometrinin fiber optiklerini bakır kalkan üzerindeki tutucuya bir vida ile sabitleyin. Solvent buhar difüzörünü bir somunla sabitleyin ve bakır kalkanın boşluğunun altında merkezlendiğinden emin olun. Grafit reaktörün hala indüksiyon bobininin merkezinde olduğunu ve bobinin üst bakır levha ile temas etmediğini tekrar kontrol edin.

Valfli bir çelik tüpü buhar difüzörüne bağlayın. Ardından, çözücü buharlaştırma için kullanılan Schlenk kabını valfe monte edin. Önceden hazırlanmış bir çözücü karışımı balonunu Schlenk kabına takın.

Ardından, buharlaşan Schlenk kabına yarım küre şeklinde bir ısıtma ceketinin ekleyin. Uzun bir çelik kanülü bir vida somunu ile düzeneğe bağlayın ve dış kuyruğu küçük bir yuvarlak tabanlı balonla kapatın. Paslanmaz çelik bir kabın içine 10 santimetrelik bir manyetik karıştırma çubuğu yerleştirdikten sonra, düz flanşın boşluğuna bir conta yerleştirin ve kabı ko-kondenzasyon düzeneğine bağlayın.

Ardından, hidroklorik asit içeren cam kabı küçük bir çelik tüpe ve daha sonra dört noktalı bir adaptöre bağlayın. Dört noktalı adaptörün arka çıkışını kör flanş ile kapatın. Sonra, ön çıkışa bir diferansiyel basınç manometresi bağlayın ve üst çıkışa bir vana yerleştirin.

Şimdi, dört noktalı adaptörün üst çıkışındaki valfe ince bir iğne valf bağlayın. Ardından, gaz besleme kısmını ko-kondenzasyon düzeneğine bağlamak için uzun bir çelik tüp kullanın. Montaj tamamlandıktan sonra, ko-kondenzasyon düzeneğini bir gece boyunca yaklaşık 10⁻⁵ mbar nihai basınca kadar vakumlayın.

Ertesi gün, bir yağ difüzyon pompasının soğutma tuzağını dört litre sıvı azot ile doldurun. Bir yüksek frekans jeneratörünün soğutma suyu çevrimini açın ve şebeke suyunu başlatın. Jeneratörü çalıştırdıktan sonra, reaksiyon sıcaklığı yaklaşık 1300 °C olana kadar çıkış gücünü 0,1 ila 0,5 kW'lık kademeli artışlarla yükselterek grafit reaktörü yavaşça fırınlayın.

Fırınlama işlemi sonrası, reaktörü soğutmak için jeneratör değerini 1,0 kilowatt seviyesine ayarlayın. Bir çelik dewara 30 litre sıvı azot doldurduktan sonra, reaksiyon kabı dewarın içine yerleşecek şekilde onu bir kaldırma platformu ile kaldırın. Ardından, nihai sıvı azot seviyesine ulaşmak için dewara daha fazla sıvı azot ekleyin.

Buharlaşmayı sürdürmek için yarım küre ısıtıcı mantoyu en düşük seviyede açın. Bu aşamada, çözücüyü damla damla buharlaştırın. Tüm çözücünün reaksiyon sırasında tükeneceği şekilde damlama hızını ayarlayın.

İnce iğneyi ve gaz vanasını kapatın, ardından hidroklorik asit içeren cam kabı açın. Diferansiyel basınç manometresinde görüntülenen voltaj 1600 milivoltun üzerinde değilse, manometrenin dış bağlantısına vakumlu bir kap bağlayarak manometrenin ikinci bağlantısına düşük basınç uygulayın. Görüntülenen başlangıç değerini kaydedin.

Ardından, jeneratör değerini 3,6 kilowatt olarak ayarlayarak grafit reaktörü 1300 derece Celsius'ye ısıtın. Gaz valfini açtıktan sonra, hidrojen klorür gazının dakikada sekiz milivolt sabit hızla girmesini sağlamak için ince iğne valfini yavaşça açın. Akış hızını en az 10 dakikada bir kontrol edin ve ölçülen değerleri kaydedin.

Sıvı azot seviyesinin paslanmaz çelik kabın her zaman üst üçte birinde kalması için, yaklaşık her 10 dakikada bir dewara iki litre sıvı azot ekleyin. Diferansiyel manometre değeri 1600 milivolt azaldıktan sonra gaz valfini kapatın. Ardından, ince iğne valfini yavaşça açarak gaz besleme kısmında kalan hidrojen klorür gazını sisteme verin ve yüksek frekans jeneratörünü kapatın.

Ana vanayı kapatarak yağ difüzyon pompasının bağlantısını kesin ve düzeneği yaklaşık bir atmosfer basınca ulaşana kadar kuru azotla yıkayın. Sıvı azot dolu çelik dewari, bir manyetik karıştırıcı üzerine yerleştirilmiş izole bir kova ile değiştirin. Ardından, kovaya yaklaşık beş kilogram ince toz kuru buz ekleyin ve manyetik karıştırıcıyı çalıştırın.

Çözeltinin en az 45 dakika boyunca karıştırılmasına izin verdikten sonra, sabit azot akışı altında kuru buzla soğutmaya devam ederken, basınç kanülündeki yuvarlak tabanlı balonu çift valfli bir Schlenk tüpüyle değiştirin. Basınç kanülünün yüksekliğini, paslanmaz çelik kabın tabanına değecek şekilde sabitleyin. Şimdi, çift valfli Schlenk tüpündeki valfleri açarak, hafif bir aşırı basınç yardımıyla kalay klorür çözeltisini dışarı itin.

Çözelti kalitesini belirlemek için, çözeltinin iki mililitresini 50 mililitre seyreltik nitrik asitte çözerek bir halojenür titrasyonu gerçekleştirin. Ardından, karışıma bir mililitre yüzde 30'luk hidrojen peroksit ekleyin. 10 dakika boyunca karıştırdıktan sonra, kalomel elektroda karşı gümüş nitrat ile potansiyometrik titrasyon yapın.

Bunu takiben, tüketilen kalay miktarını belirlemek için grafit tüpü tartın; bu miktarın 4 ile 4,8 gram arasında olması gerekir. Çelik veya Teflon bir kanül kullanarak, iki gram ligon kaynağı içeren soğutulmuş bir Schlenk kabına 20 mililitre 0,2 molar kalay klorür çözeltisi ekleyin. Manyetik karıştırıcıyı çalıştırarak reaksiyonun karıştırılmasını sağlayın ve üç saat içerisinde yavaşça oda sıcaklığına ısıtın.

Reaksiyon tamamlandığında, manyetik karıştırıcıyı durdurun ve Schlenk tüpü içindeki tüm çözünmez çökeleklerin çökmesini bekleyin. Ardından, koyu kahverengi çözeltiyi başka bir Schlenk kabına filtreleyin. Son olarak, karışıma 0,2 milliliters TMEDA ekleyin ve siyah kristallerin oluşması için gece boyunca bekletin.

İzolasyonun ardından, kristalleri proton NMR aracılığıyla tanımlayın. Preparatif ko-kondansasyon tekniği ile birlikte kullanılan matrisli izolasyon tekniğinin prensibi burada gösterilmiştir. Ko-kondansasyon düzeneğinin şeması burada sunulmaktadır.

Burada, metastabil düşük değerli kalay klorürün disproporsiyonlaşma reaksiyonu uygulanarak elde edilen metalloid küme bileşiği bir'in sentetik yolu gösterilmiştir. Metalloid kalay 10-küme kristallerinin proton, karbon ve silikon NMR spektrumları burada sunulmaktadır. Bileşik bir'in X-ışını kristalografik analizi ile belirlenmiş moleküler yapısı burada görüntülenmektedir.

Bir kez kavrandığında, düzgün bir şekilde gerçekleştirildiği takdirde ko-yoğunlaşma iki gün içinde tamamlanabilir. Metaloid kalay 10-küme sentezi, ürünün kristalleşmesi için bir haftaya daha ihtiyaç duyar. Bu prosedür uygulanırken, metaloid kümelerin sentezi için kullanılabilecek uygun bir metastabil çözelti elde etmek amacıyla ko-yoğunlaşma reaksiyonu sırasındaki ayarların sabit tutulması gerektiğini unutmamak önemlidir.

Bu prosedürün ardından, metaloid kalay 10-kümesinin kimyasal reaktivitesi gibi ek soruları yanıtlamak amacıyla söz konusu küme ile sonraki reaksiyonlar gerçekleştirilebilir. Geliştirilmesinin ardından bu teknik, nanoteknoloji alanındaki araştırmaların tanımlanmış nano ölçekli metaloid küme bileşiklerinin özelliklerini incelemesinin önünü açmıştır. Bu videoyu izledikten sonra, klasik sentetik prosedürlerle elde edilemeyen moleküllere dayalı yeni reaktiflerin sentezlenmesini sağlayan preparatif ko-kondansasyonun nasıl gerçekleştirildiğini ve bunun kimyada yeni alanlara nasıl kapı açtığını iyi kavramış olmalısınız.

Bir ko-kondansasyon düzeneği ve yüksek derecede reaktif metastabil sub-halür çözeltisi ile çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini unutmayın; reaksiyonlar gerçekleştirilirken güvenlik gözlükleri, eldivenler ve laboratuvar çekerdeği gibi kişisel koruyucu ekipmanlar kullanılmalıdır.