Katı-devlet ve Çözüm tabanlı Teknikleri birleştiren: Sentez ve Chalcogenidoplumbates ve Reaktifite (II veya IV)

Katı hal ve çözelti bazlı kimyanın bu kombinasyonel yaklaşımının genel amacı, içsel yarı iletken özelliklere sahip yeni malzemeleri sentezlemektir. Bu yöntem, geleneksel sentetik yöntemlerle erişilemeyen bileşiklerin nasıl sentezleneceği veya nadir oksidasyon durumlarına, koordinasyon modlarına veya ligandlara sahip bileşiklere nasıl erişileceği gibi inorganik ve malzeme kimyası alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, yüksek verimli olması ve öncü olarak veya daha ileri reaktivite çalışmaları için kullanılacak reaktif, saf metalat ve demir çözeltilerine erişim sağlamasıdır.

Bu yöntem, en ağır metal atomlarının metaloid bileşiklerinin kimyası hakkında fikir verebilse de, diğer metallatlara da uygulanabilir. Genel olarak, bu yönteme yeni olan kişiler mücadele edecektir çünkü tüm manipülasyonlar hava, nem ve bazı durumlarda ışığın sıkı bir şekilde dışlanması altında yapılmalıdır. Kuru çözücüleri senteze hazırlamak için önce 25 gram kalsiyum hidrite bir litre taze satın alınmış bir-iki diaminoetan ekleyin.

Karışımı, hidrojen artık üretilmeyene kadar geri akış altında ısıtın, karışımı ortam basıncı altında damıtın. 10 gram sodyum-potasyum alaşımına bir litre tetrahidrofuran, THF ekleyin. Karışımı en az on iki saat geri akış altında ısıtın, ardından karışımı ortam basıncında damıtın.

300 miligram katalizöre 20 mililitre THF ekleyerek Wilkinson katalizörünün doymuş bir çözeltisini yapın. Gece boyunca oda sıcaklığında karıştırdıktan sonra, karışımı düşük gözenekliliğe sahip inert bir gaz filtresi friti ile süzün. Bir silika ampule 3.81 gram elementel selenyum yerleştirin ve beş gram elementel kurşun ekleyin.

Eriyiğin optik homojenliği elde edilene kadar katıları bir oksijen-metan brülörü ile ısıtın, bu da yaklaşık on dakikadır. Süblime selenyumu ampul duvarından ayırmak için sentez boyunca ampulü bir mantar halkası ile hafifçe vurun, bu daha sonra reaksiyon karışımına geri düşecektir. Reaksiyon karışımının oda sıcaklığına soğumasına izin verdikten sonra, ampulü bir havan tokmağı ve bir havan ile kırın.

Ampulün kalan tüm kıymıklarını manuel olarak çıkarın, ardından ham kurşun selenidi iyice havan tokmak. Daha sonra, kalın duvarlı bir silika ampule 0.95 gram elementel potasyum ve beş gram elementel kurşun yerleştirin. Eriyiğin optik homojenliği elde edilene kadar katıları bir oksijen-metan brülörü ile yavaşça ısıtın, bu da yaklaşık 20 dakikadır.

Erimiş alaşıma dikkatlice 1.9 gram elementel selenyum peleti ekleyin. Tamamen eklendikten sonra, reaksiyon karışımı parlak sarı-beyaz radyasyon yayana kadar sıcaklığı artırın ve sıcaklığı 10 dakika tutun. Radyasyon rengi saf, parlak beyaza dönerse reaksiyon sıcaklığını biraz azaltın.

Reaksiyon karışımının oda sıcaklığına soğumasına izin verdikten sonra, ampulü bir havan tokmağı ve bir havan ile kırın. Ampulün kalan tüm kıymıklarını ve elementel kurşunun regülüsünü manuel olarak çıkarın, ardından ham potasyum kurşun selenidi iyice havan tokmak. Yuvarlak tabanlı bir nitrojen şişesine bir gram kurşun selenit, 1.55 gram 18 taç 6 ve büyük bir karıştırma çubuğu yerleştirin.

Şişeyi bir karıştırma plakasına aktarın ve 125 mililitre bir, iki diaminoetan ekleyin. Oda sıcaklığında kuvvetlice karıştırın ve ardından 0.23 gram elementel potasyum ekleyin. Taze kesilmiş potasyum çok yapışkandır.

Burada, eklenmeden önce kurşun selenit tozu ile kaplandı. Çeşitli kimyasalların eklenmesi sırasında şişeye kesinlikle sıfır nem girmemelidir. Şişelerden dışarı üflenen inert gaz ile hava içeri girmeyecek şekilde karşı akış tekniği uyguluyoruz.

Gece boyunca oda sıcaklığında karıştırdıktan sonra, çözeltiyi düşük gözenekliliğe sahip inert bir gaz filtresi friti ile doldurun. Şimdi, beş mililitrelik bir cam şişeye 0.5 gram potasyum kurşun selenit ve iki mililitre bir iki diaminoetan koyun. Cam şişeyi 15 mililitrelik bir PTFE şişesine yerleştirin ve PTFE şişesini standart bir paslanmaz çelik otoklava yerleştirin, Otoklavı sıkıca kapatın ve beş gün boyunca 150 santigrat derecede bir fırında ısıtın.

Beş gün sonra fırını kapatın ve bir gün boyunca yavaşça oda sıcaklığına soğumaya bırakın, ardından reaksiyon karışımını paraton yağına aktarın ve ürünün kristallerini standart ışık mikroskobu altında 15 ila 40 kat büyütmede manuel olarak seçin. On mililitre taç eter çözeltisini 50 mililitrelik bir şişeye yerleştirin. Doymuş Wilkinson'ın katalizör çözeltisinden on mililitre ekleyin ve gece boyunca karıştırın.

Reaksiyon tamamlandıktan sonra, çözeltiyi düşük gözenekliliğe sahip inert bir gaz filtre friti ile filtreleyin ve çözücüyü dinamik vakum altında 24 saat boyunca yavaşça çıkarın. Ham reaksiyon ürününü paraton yağına aktardıktan sonra, Chevrel tipi kümenin kristallerini standart ışık mikroskobu altında 15 ila 40 kat büyütmede manuel olarak seçin. Bunu takiben, on mililitre taç eter çözeltisini bir Schlenk tüpüne yerleştirin ve on mililitre doymuş Wilkinson katalizör çözeltisi ile dikkatlice katmanlayın.

Schlenk tüpünü alüminyum folyo ile örtün ve dört hafta boyunca rahatsız edilmeden bırakın. Dört hafta sonra, elde edilen katıyı paraton yağına aktarın ve ışık mikroskobu altında tek kristalleri seçin. Bir orto-selenidoplumbat anyonunun varlığı, tek kristal kırınım deneyleri, element analizi ve kuantum kimyasal hesaplamaları ile doğrulandı.

Kristal yapı arıtması, neredeyse mükemmel tetrahedral koordinasyon geometrisini doğrularken, DFT hesaplamaları, anyonun genel stabilitesine katkıda bulunan enerjik olarak stabilize edilmiş A-one temsilini rasyonelleştirir. Polianyonik bir alt yapıya sahip yarı ve foto iletken bir malzeme olan potasyum iki cıva iki selenyum üç gibi diğer metalat malzemeler bu protokol ile elde edilebilir. Çok büyük bir bant aralığı sergilediği için, foto iletkenliği artıran daha ağır tellür homologu sentezlenerek bant aralığı azaltılabilir.

Yüksek verimli safsızlık metalat anyonları, moleküler Chevrel tipi bileşikler veren daha ileri reaktivite çalışmaları için kullanılabilir. Fosfine doymuş türler, karışık değerlikli rodyum iyonlarını içerir ve yük yüksek oranda lokalize olduğundan, tek kristal kırınımı ile belirlenen yapı, resmi oksidasyon durumu atamasına izin vermez. Telluridopalladat kümesi elektron hassasiyetindedir ve paladyum iyonları çarpık bir kare düzlemsel geometriyi benimser.

Benzer sentetik prosedürler, apikal pozisyonlarda selenyum ve bazal düzlemde rodyum ile trigonal, biparametal bir şekil benimseyen trirodyum disalinit birimlerine sahip bileşikler sağlar. Bu birimler, farklı anyonik küme komplekslerinin çekirdeğini temsil eder. Karşı iyon kenetleme ajanlarının eklenmesiyle izole edilebilirler.

Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik, yüksek verimde yüksek saflıkta metallatlar elde etmek için bir günde yapılabilir. Bu prosedürü denerken, bileşiklerin havaya ve neme karşı oldukça hassas olduğunu ve telluridoplumbatlar gibi ağır elementli metallatlar söz konusu olduğunda da ışığa karşı hassas olduğunu hatırlamak önemlidir. Bu prosedürü takiben, örneğin hafif veya erken geçiş metal atomları içeren diğer metallat malzemeler de erişilebilir olmalıdır.

Bu, bilinen bileşiklerin kütüphanesini genişletir ve istenen özelliklerin ince ayarını sağlar. Bu videoyu izledikten sonra, katı hal ve çözelti tabanlı tekniklerin bir kombinasyonu ile yeni metalat malzemelerin nasıl sentezleneceğini iyi anlamış olmalısınız. Ağır elementler ve bileşikleri ile çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve bu prosedürü gerçekleştirirken uygun laboratuvar kıyafetleri giymek ve yangın söndürme amacıyla kumun hazır bulundurulması gibi önlemlerin her zaman alınması gerektiğini unutmayın.