Electride

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 2 februarie 2021; verificările necesită 3 modificări .

Electridele  sunt un grup de compuși ionici care au un electron ca anion .

Sunt cunoscute două tipuri de alcalide - organice, care conțin un cation de metal alcalin într-o stare coordonată în liganzi macrociclici - eteri coroană și criptanzi și anorganice, în care electronii formează straturi de electroni bidimensionali între straturile anionice ale rețelei cristaline. (de exemplu, nitrură dicalcică [Ca2N] + e - [1] ).

Istorie

Studiile dispersate efectuate de diverși autori au făcut posibilă acumularea de date experimentale care au indicat că, pe lângă conductoarele de primul fel (metale cu conductivitate electronică) și conductoarele de al doilea fel (soluții de săruri cu conductivitate ionică), există compuși care nu se încadrează în această clasificare.

Au fost descoperite zăcăminte destul de rare de sare albastră. Sub influența multor ani de iradiere din rocile radioactive din apropiere, electronii liberi sunt plasați în defectele rețelei cristaline ale sării, datorită cărora cristalele de clorură de sodiu dobândesc o conductivitate slabă.

Proprietăți chimice

În solvenți organici se dau soluții albastre. Se dizolvă o cantitate suplimentară de metale alcaline, dând alcalide , în care starea de oxidare a metalelor alcaline este -1. În iodurile de lantan și ceriu bivalent (LaI 2  și CeI 2 ), unii dintre atomii de metal pot trece treptat în stare trivalentă, eliberând electroni care asigură conductivitatea unor astfel de compuși anorganici:

La 2 + = La 3 + + e -

În timpul reducerii electrochimice a clorurii de metilmercur CH 3 HgCl, la catod se formează o substanță roșie, care are conductivitate electronică și are compoziția CH 3 Hg. Este un compus ionic, a cărui rețea cristalină este construită din cationi CH 3 Hg + , în timp ce anionii sunt electroni care nu ocupă un loc anume, ci aparțin întregii rețele. Drept urmare, se pot mișca liber, ceea ce se manifestă sub formă de conductivitate electrică. Astfel, compoziția compusului poate fi descrisă mai precis prin formula [ CH3Hg ] + e- .

Suma faptelor acumulate a făcut posibilă trecerea la prepararea direcționată a compușilor de acest tip. Sinteza planificată a electridelor a fost realizată cu succes folosind o clasă relativ nouă de compuși - eteri coroană. Schimbând dimensiunea ciclului, este posibil să „ajustezi” eterul coroanei foarte precis la cationul unui metal strict definit, care, datorită acestui fapt, va fi fixat destul de ferm. Această proprietate a eterilor de coroană a fost folosită pentru a crea electride.

Obținerea

Când sodiul metalic este dizolvat în amoniac lichid, ionii sunt solvați (la fel ca atunci când NaCl este dizolvat în apă). Solventul de solvatare este amoniacul lichid. În soluție se formează cationi Na + , iar anionii sunt electroni solvați cu amoniacul e -  (dacă soluția rezultată este evaporată, amoniacul poate fi îndepărtat cu ușurință la temperatura camerei, electronul se va întoarce la ionul de sodiu, iar sodiul metalic original va fi fi obținut din nou).

Na 0  + NH 3  (lichid) \u003d Na +  (NH 3 ) n  + e -  (NH 3 ) m

Pentru a obține o electridă, se adaugă eter coroană la soluția rezultată de sodiu în amoniac lichid și una care solvată exact bine cationul de sodiu, observând raportul molar eter coroană/sodiu = 1/1. Apoi amoniacul este evaporat, electronul nu se va putea întoarce la sodiu, deoarece cationul Na +  este strâns blocat de eterul coroană. Ca urmare, se formează o substanță în care ionii de sodiu sunt acoperiți cu eter coroană în rețeaua cristalină, iar electronii liberi, nesolvați, sunt localizați în spațiul intercristalin (eterul coroană solvată numai cationii de sodiu).

Datorită dimensiunii excepțional de mici, electronii dintr-un astfel de compus se pot deplasa liber în spațiul intercristalin, compusul capătă o conductivitate electrică destul de mare, apropiată de cea a metalelor. Acești compuși sunt numiți „electrozi”.

Există o modalitate ușor diferită de a obține electride. La o soluție de sodiu metalic în amoniac lichid, nu se adaugă o cantitate echivalentă de eter coroană, ci jumătate (raport sodiu/eter coroană = 2/1). Jumătate dintre atomii de sodiu sub formă de ioni Na + vor fi legați de eterul coroană, iar cealaltă jumătate va atașa electronii eliberați, formând anioni Na . Va apărea o structură ionică complet neobișnuită care conține cationi și anioni de sodiu

Sodiul are o tendință neobișnuit de puternică de a dona un electron și de a se transforma într-un cation, în timp ce formarea unui anion este un proces clar forțat, prin urmare electronul este reținut slab de către anionul Na , în urma căruia substanța dobândește și metale. conductivitate.

Proprietăți fizice

În forma sa pură - cristale albastre (culoarea se datorează electronului), sensibile la oxigen și umiditate din aer, care se descompun ușor la încălzire. În solvenți organici se dau soluții albastre. Ele pot dizolva o cantitate suplimentară de metale alcaline, dând alcalide , în care starea de oxidare a metalelor alcaline este -1.

Vezi și

Note

  1. ↑ Lee, Kimoon; Kim, Sung Wng; Toda, Yoshitake; Matsuishi, Satoru; Hosono, Hideo (2013-02). „Nitrură dicalcică ca electridă bidimensională cu un strat de electroni anionici” . natura . 494 (7437): 336-340. DOI : 10.1038/nature11812 . ISSN  1476-4687 . Extras 2021-02-02 . Verificați data la |date=( ajutor în engleză )
  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii