विलायकीयित इलेक्ट्रॉन

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एक सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉन एक घोल (रसायन विज्ञान) में एक कण इलेक्ट्रॉन है, और सबसे छोटा संभव आयन है। सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉन व्यापक रूप से पाए जाते हैं।[1] अक्सर, सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉनों की चर्चा अमोनिया में उनके समाधानों पर केंद्रित होती है, जो कई दिनों तक स्थिर रहते हैं, लेकिन सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉन पानी और अन्य सॉल्वैंट्स में भी होते हैं। – वास्तव में, किसी भी विलायक में जो बाहरी-क्षेत्र इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण में मध्यस्थता करता है। सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉन विकिरण रसायन विज्ञान के एक बड़े हिस्से के लिए जिम्मेदार है।

अमोनिया समाधान

तरल अमोनिया सभी क्षार धातुओं और अन्य वैद्युतीयऋणात्मकता धातुओं जैसे कैल्शियम को घोल देगा।[2] स्ट्रोंटियम, बेरियम, युरोपियम, और ytterbium (इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रिया का उपयोग करके मैगनीशियम भी)।[3]), विशिष्ट नीला समाधान दे रहा है। तरल अमोनिया में क्षार धातुओं के लिए, घोल पतला होने पर नीला और अधिक गाढ़ा होने पर तांबे के रंग का होता है (> 3 मोलर सांद्रता)।[4] ये समाधान चालकता (इलेक्ट्रोलाइटिक) हैं। घोल का नीला रंग अम्मोनीकृत इलेक्ट्रॉनों के कारण होता है, जो प्रकाश के दृश्य क्षेत्र में ऊर्जा को अवशोषित करते हैं। तरल अमोनिया में सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉन की विसरणशीलता संभावित-चरण क्रोनोएम्पेरोमेट्री का उपयोग करके निर्धारित की जा सकती है।[5] अमोनिया में घुलनशील इलेक्ट्रॉन लवण के आयन होते हैं जिन्हें इलेक्ट्राइड्स कहा जाता है।

Na + 6 NH3 → [Na(NH3)6]+ई−

प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है: अमोनिया घोल के वाष्पीकरण से धात्विक सोडियम की एक फिल्म बनती है।

केस स्टडी: एनएच में ली3

शुष्क बर्फ से घिरे गोल-तले फ्लास्क में दो समाधानों की तस्वीरें; एक घोल गहरा नीला है, दूसरा सुनहरा।
तरल अमोनिया में लिथियम के विघटन से प्राप्त समाधान। सबसे ऊपर वाले घोल का रंग गहरा नीला है और नीचे वाले घोल का रंग सुनहरा है। रंग क्रमशः इलेक्ट्रॉनिक रूप से इन्सुलेट और धात्विक सांद्रता पर सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉनों की विशेषता रखते हैं।

-60 डिग्री सेल्सियस पर एक लिथियम-अमोनिया समाधान लगभग 15 मोल% धातु (एमपीएम) पर संतृप्त होता है। जब इस सीमा में सांद्रता बढ़ाई जाती है तो विद्युत चालकता 10 से बढ़ जाती है−2से 104 ओम−1सेंटीमीटर−1 (तरल पारे (तत्व) से बड़ा)। लगभग 8 MPM पर, धात्विक अवस्था (TMS) में संक्रमण होता है (जिसे धातु-से-अधातु संक्रमण (MNMT) भी कहा जाता है)। 4 एमपीएम पर एक तरल-तरल चरण पृथक्करण होता है: कम सघन सोने के रंग का चरण सघन नीले चरण से अमिश्रणीय हो जाता है। 8 एमपीएम से ऊपर का घोल कांस्य/सुनहरे रंग का होता है। समान सांद्रता सीमा में समग्र घनत्व 30% कम हो जाता है।

अन्य विलायक

क्षार धातुएँ कुछ छोटे प्राथमिक एमाइनों, जैसे [[ethylamine]] और एथिलमाइन में भी घुल जाती हैं[6] और हेक्सामेथिलफॉस्फोरामाइड, नीले घोल बनाते हैं। टेट्राहाइड्रोफ्यूरान क्षार धातु को घोलता है, लेकिन एक बर्च कमी (देखें)। § Applications) एनालॉग डायमाइन लिगैंड के बिना आगे नहीं बढ़ता है।[7] एथिलीनडायमाइन में क्षारीय पृथ्वी धातुओं मैग्नीशियम, कैल्शियम, स्ट्रोंटियम और बेरियम के सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉन समाधान का उपयोग इन धातुओं के साथ ग्रेफाइट (रसायन विज्ञान) के अंतर्संबंध (इंटरकलेशन) के लिए किया गया है।[8]


पानी

सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉन पानी के साथ क्षार धातुओं की प्रतिक्रिया में शामिल होते हैं, भले ही सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉन का केवल क्षणभंगुर अस्तित्व होता है।[9] पीएच = 9.6 से नीचे हाइड्रेटेड इलेक्ट्रॉन परमाणु हाइड्रोजन देने वाले हाइड्रोनियम आयन के साथ प्रतिक्रिया करता है, जो बदले में हाइड्रेटेड इलेक्ट्रॉन के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रॉक्साइड आयन और सामान्य आणविक हाइड्रोजन एच दे सकता है।2.[10] सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉन गैस चरण में भी पाए जा सकते हैं। इसका तात्पर्य पृथ्वी के ऊपरी वायुमंडल में उनके संभावित अस्तित्व और न्यूक्लियेशन और एयरोसोल निर्माण में भागीदारी से है।[11] इसका मानक इलेक्ट्रोड विभव मान -2.77 V है।[12] 177 Mho सेमी की समतुल्य चालकता2हाइड्रॉक्साइड आयन के समान है। समतुल्य चालकता का यह मान 4.75 की विसरणशीलता से मेल खाता है सेमी2s−1.[13]


प्रतिक्रियाशीलता

हालांकि काफी स्थिर, सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉनों वाले नीले अमोनिया समाधान उत्प्रेरक की उपस्थिति में सोडियम एमाइड के रंगहीन समाधान देने के लिए तेजी से घटते हैं:

2 [ना(एनएच3)6]+ई−→ एच2 + 2 नैनो2 + 10 एनएच3

सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉनों वाले समाधानों में मुकुट ईथर और क्रिप्टैंड्स जैसे मैक्रोसाईक्लिक लिगैंड्स को जोड़कर इलेक्ट्राइड लवण को अलग किया जा सकता है। ये लिगैंड धनायनों को मजबूती से बांधते हैं और इलेक्ट्रॉन द्वारा उनके पुनः अपचयन को रोकते हैं।

[ना(एनएच3)6]+ई− + क्रिप्टैंड → [Na(क्रिप्टैंड)]+ई−+ 6 छोटे3

सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉन ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके एक सुपरऑक्साइड रेडिकल (रसायन शास्त्र) (O) बनाता है2.−).[14] नाइट्रस ऑक्साइड के साथ, सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉन हाइड्रॉकसिल रेडिकल्स (HO.) बनाने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं.).[15]


अनुप्रयोग

सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोड प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं, जो कई तकनीकी अनुप्रयोगों (विद्युतसंश्लेषण , ELECTROPLATING , इलेक्ट्रोविनिंग) वाला एक व्यापक क्षेत्र है।

सोडियम-अमोनिया समाधानों का एक विशेष उपयोग बिर्च रिडक्शन है। अन्य प्रतिक्रियाएं जहां सोडियम को कम करने वाले एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है, उनमें सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉनों को भी शामिल माना जाता है, उदाहरण के लिए इथेनॉल में सोडियम का उपयोग, जैसा कि बौवेल्ट-ब्लैंक कटौती में होता है।

कुलेन एट अल द्वारा कार्य। दिखाया गया है कि धातु-अमोनिया समाधानों का उपयोग स्तरित सामग्रियों की एक श्रृंखला को आपस में जोड़ने के लिए किया जा सकता है, जिन्हें ध्रुवीय, एप्रोटिक सॉल्वैंट्स में एक्सफोलिएट किया जा सकता है, ताकि द्वि-आयामी सामग्रियों के आयनिक समाधान तैयार किए जा सकें।[16] इसका एक उदाहरण पोटेशियम और अमोनिया के साथ ग्रेफाइट का अंतर्संबंध है, जिसे ग्राफेनाइड समाधान का उत्पादन करने के लिए टीएचएफ में सहज विघटन द्वारा एक्सफोलिएट किया जाता है। [17]


इतिहास

धातु-इलेक्ट्राइड विलयनों के रंग के अवलोकन का श्रेय आम तौर पर हम्फ्री डेवी को दिया जाता है। 1807-1809 में, उन्होंने गैसीय अमोनिया में पोटेशियम के कणों को जोड़ने की जांच की (अमोनिया के द्रवीकरण का आविष्कार 1823 में किया गया था)।[18] जेम्स बैलेंटाइन हन्नाय और जे. हॉगर्थ ने 1879-1880 में सोडियम के साथ प्रयोग दोहराए।[19] 1864 में डब्ल्यू. वेइल और 1871 में सी. ए. सीली ने तरल अमोनिया का उपयोग किया, जबकि हैमिल्टन कैडी ने 1897 में अमोनिया के आयनीकरण गुणों को पानी से जोड़ा।[20][21][22] चार्ल्स ए. क्रॉस ने धातु के अमोनिया विलयनों के विद्युत संचालन को मापा और 1907 में इसका श्रेय धातु से मुक्त इलेक्ट्रॉनों को दिया।[23][24] 1918 में, जी. ई. गिब्सन और डब्ल्यू. एल. अर्गो ने सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉन अवधारणा पेश की।[25] उन्होंने अवशोषण स्पेक्ट्रम के आधार पर नोट किया कि विभिन्न धातुएं और विभिन्न सॉल्वैंट्स (मिथाइलमाइन, एथिलमाइन) एक ही नीला रंग उत्पन्न करते हैं, जिसका श्रेय एक सामान्य प्रजाति, सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉन को दिया जाता है। 1970 के दशक में, इलेक्ट्राइड युक्त ठोस लवणों की पहचान की गई।[26]


संदर्भ

  1. ↑ Schindewolf, U. (1968). "सॉल्वेटेड इलेक्ट्रॉनों का गठन और गुण". Angewandte Chemie International Edition in English. 7 (3): 190–203. doi:10.1002/anie.196801901.
  2. ↑ Edwin M. Kaiser (2001). "Calcium–Ammonia". Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. doi:10.1002/047084289X.rc003. ISBN 978-0471936237.
  3. ↑ Combellas, C; Kanoufi, F; Thiébault, A (2001). "तरल अमोनिया में घुलनशील इलेक्ट्रॉनों का समाधान". Journal of Electroanalytical Chemistry. 499: 144–151. doi:10.1016/S0022-0728(00)00504-0.
  4. ↑ Cotton, F. A.; Wilkinson, G. (1972). उन्नत अकार्बनिक रसायन विज्ञान. John Wiley and Sons Inc. ISBN 978-0-471-17560-5.
  5. ↑ Harima, Yutaka; Aoyagui, Shigeru (1980). "तरल अमोनिया में घुलनशील इलेक्ट्रॉनों का प्रसार गुणांक". Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry. 109 (1–3): 167–177. doi:10.1016/S0022-0728(80)80115-X.
  6. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
  7. ↑ Burrows, James; Kamo, Shogo; Koide, Kazunori (2021-11-05). "टेट्राहाइड्रोफ्यूरान में लिथियम और एथिलीनडायमाइन के साथ स्केलेबल बर्च कमी". Science. 374 (6568): 741–746. doi:10.1126/science.abk3099. ISSN 0036-8075. PMID 34735232. S2CID 243761715.
  8. ↑ Xu, Wei; Lerner, Michael M. (2018). "क्षारीय पृथ्वी आयनों को ग्रेफाइट में मिलाने के लिए इलेक्ट्राइड समाधान का उपयोग करने वाला एक नया और आसान मार्ग". Chemistry of Materials. 30 (19): 6930–6935. doi:10.1021/acs.chemmater.8b03421. S2CID 105295721.
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