trójjodek

trójjodek
Skeletal formula of triiodide
Spacefill model of triiodide
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
CHEMBL
ChemSpider
Identyfikator klienta PubChem
UNII
  • InChI=1S/I3/c1-3-2/q-1  check Y
    Klucz: WRTMQOHKMFDUKX-UHFFFAOYSA-N  check Y
  • ja [ja-] ja
Nieruchomości
ja
- 3
Masa cząsteczkowa 380,713 41 g·mol -1
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).

W chemii trijodek zwykle odnosi się do jonu trójjodkowego I
- 3 . Anion ten, jeden z jonów polihalogenowych , składa się z trzech atomów jodu . Powstaje z połączenia wodnych roztworów soli jodku i jodu . Wyodrębniono niektóre sole anionu, w tym trójjodek talu(I) (Tl + [I 3 ] − ) i trójjodek amonu ([NH 4 ] + [I 3 ] − ). Obserwuje się, że trójjodek ma czerwony kolor w roztworze.

Nomenklatura

Inne związki chemiczne z „trójjodkiem” w nazwie mogą zawierać trzy centra jodkowe, które nie są związane ze sobą jako jon trójjodkowy, ale zamiast tego istnieją jako oddzielne atomy jodu lub jony jodkowe. Przykłady obejmują trijodek azotu (NI 3 ) i trijodek fosforu (PI 3 ), gdzie pojedyncze atomy jodu są kowalencyjnie związane z centralnym atomem. Ponieważ niektóre kationy mają teoretyczną możliwość tworzenia związków zarówno z jonami trójjodkowymi, jak i jodkowymi, takimi jak amon , związki zawierające aniony jodkowe w stechiometrii 3:1 stosunek ten powinien być określany jako trójjodki tylko w przypadkach, gdy obecny jest anion trójjodkowy. W stosownych przypadkach pomocne może być również wskazanie stopnia utlenienia kationu metalu. Na przykład, kowalencyjna cząsteczka trijodku galu (Ga 2 I 6 ) jest lepiej określana jako jodek galu (III), aby podkreślić, że obecne są aniony jodkowe, a nie trijodek.

Przygotowanie

Następująca równowaga egzergoniczna powoduje powstanie jonu trójjodkowego :

ja 2 + ja - ⇌ ja
- 3

W tej reakcji jodek jest postrzegany jako zasada Lewisa , a jod jest kwasem Lewisa . Proces jest analogiczny do reakcji S8 że z siarczkiem sodu (który tworzy wielosiarczki ), z tym wyjątkiem, wyższe polijodki mają rozgałęzione struktury.

Struktura i wiązanie

Jon jest liniowy i symetryczny. Zgodnie z teorią VSEPR centralny atom jodu ma trzy równikowe samotne pary, a końcowe atomy jodu są związane osiowo w sposób liniowy, dzięki trzem samotnym parom wiążącym się z centralnym atomem jodu. W modelu orbitalu molekularnego powszechne wyjaśnienie hiperwalentnego wiązania na centralnym jodzie obejmuje trójśrodkowe wiązanie czteroelektronowe . Wiązanie I-I jest dłuższe niż w jodzie dwuatomowym, I 2 .

W związkach jonowych długości wiązań i kąty trójjodku różnią się w zależności od charakteru kationu . Anion trójjodkowy jest łatwo spolaryzowany iw wielu solach jedno wiązanie I-I staje się krótsze od drugiego. Jedynie w połączeniu z dużymi kationami, np. czwartorzędowymi kationami amoniowymi , takimi jak [N(CH3 ) 4 ] + , trijodek może pozostać z grubsza symetryczny.

W fazie roztworu długości wiązań i kąty trójjodku różnią się w zależności od rodzaju rozpuszczalnika . Rozpuszczalniki protonowe mają tendencję do lokalizowania nadmiaru ładunku anionu trójjodkowego, co skutkuje asymetryczną strukturą anionu trójjodkowego. Na przykład anion trójjodkowy w metanolu ma asymetrycznie wygiętą strukturę z ładunkiem zlokalizowanym na dłuższym końcu anionu.

Wymiary wiązań trijodku [I a −I b −I c ] − w kilku przykładowych związkach przedstawiono poniżej:

mieszanina I a −I b (po południu) ja b − ja c (po południu) kąt (°)
TlI 3 306.3 282,6 177,9
RbI3 305.1 283,3 178.11
CsI3 303,8 284,2 178,00
NH 4 I 3 311,4 279,7 178,55
I 3 − (w metanolu) 309,0 296,0 152,0

Nieruchomości

Jon trójjodkowy jest najprostszym polijodkiem ; istnieje kilka wyższych polijodków. W roztworze wydaje się żółty w niskich stężeniach i brązowy przy wyższych stężeniach. Jon trójjodkowy jest odpowiedzialny za dobrze znany niebiesko-czarny kolor, który powstaje, gdy roztwory jodu oddziałują ze skrobią . Jodek nie reaguje ze skrobią; podobnie jak roztwory jodu w rozpuszczalnikach niepolarnych .

Jod Lugola zawiera jodek potasu i stechiometryczną ilość pierwiastkowego jodu, tak że w tym roztworze występują znaczne ilości jonów trójjodkowych. Nalewka jodowa , chociaż nominalnie jest roztworem jodu elementarnego w etanolu, zawiera również znaczne ilości trójjodku, ze względu na zawartość zarówno jodku, jak i wody.

Fotochemia

Trójjodek jest układem modelowym w fotochemii . Mechanizm jego reakcji badano w fazie gazowej , roztworze i stanie stałym. W fazie gazowej reakcja przebiega wieloma szlakami , które obejmują cząsteczkę jodu , jony metastabilne i rodniki jodu jako fotoprodukty, które powstają w wyniku dysocjacji dwóch i trzech ciał . W fazach skondensowanych, z powodu uwięzienia, rekombinacja bliźniąt jest bardziej powszechny. W roztworze zaobserwowano tylko dysocjację trójjodku na dwa ciała. W rozpuszczalnikach protonowych atom jodu na krótszym końcu anionu trójjodkowego dysocjuje po fotowzbudzeniu , wykazując dysocjację dwóch ciał. W stanie stałym fotochemię trijodku badano w związkach zawierających czwartorzędowe kationy amoniowe , takie jak trijodek tetrabutyloamoniowy . Wykazano, że mechanizm fotoreakcji ciała stałego zależy od długości fali światła, dając szybki powrót do zdrowia w ciągu kilku pikosekund lub przechodzenie przez dwuetapowy proces, który obejmuje tworzenie i rozpad tetrajodku związku pośredniego w dłuższych skalach czasowych. Poza tym fotochemia trijodków jest ważnym czynnikiem przyczyniającym się do środowiskowego cyklu jodu . Ze względu na obecność ciężkich jodu i dobrze skalibrowanych szlaków chemicznych, trójjodek stał się również obliczeniowym systemem wzorcowym dla relatywistycznej chemii kwantowej .

Elektrochemia

Reakcje redoks trijodku i jodku zostały zaproponowane jako krytyczne etapy w barwnikowych ogniwach słonecznych . i akumulatory .

Zobacz też

  1. ^ „Halogeny jako utleniacze - Chemguide” .
  2. ^   Wells, AF (1984). Strukturalna chemia nieorganiczna . Oksford: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6 .
  3. Bibliografia   _ i in. (2010). Chemia nieorganiczna (wyd. 5). Oxford University Press. P. 431. ISBN 9780199236176 .
  4. ^   Johnson, Alan E.; Myers, Anne B. (1 stycznia 1996). „Efekty rozpuszczalnika w widmach Ramana jonu trójjodkowego: obserwacja dynamicznego łamania symetrii i stopni swobody rozpuszczalnika” . Dziennik Chemii Fizycznej . 100 (19): 7778–7788. doi : 10.1021/jp953052x . ISSN 0022-3654 .
  5. ^   Lynden-Bell, RM; Kosloff, R.; Ruhman S.; Danowicz, D.; Vala, J. (8 grudnia 1998). „Czy solwatacja powoduje łamanie symetrii jonu I3− w roztworze wodnym?” . The Journal of Chemical Physics . 109 (22): 9928–9937. doi : 10.1063/1.477659 . ISSN 0021-9606 .
  6. ; ^ abc Heo , czerwiec     Kim, Jong Goo; Choi, Eun Hyuk; Ki, Hosung; Ahn, Doo-Sik; Kim, Jungmin; Lee, Seonggon; Ihee, Hyotcherl (26 stycznia 2022). „Określanie rozkładu ładunku i kierunku rozszczepiania wiązań za pomocą femtosekundowej anizotropowej rentgenowskiej płynografii” . Komunikacja natury . 13 (1): 522. doi : 10.1038/s41467-022-28168-0 . ISSN 2041-1723 . PMC 8792042 . PMID 35082327 .
  7. ^    Obręcze, Aleksandra A .; Gascooke, Jason R.; Faulhaber, Ann Elise; Kautzman, Kathryn E.; Neumark, Daniel M. (2004-04-03). „Fotodysocjacja dwu- i trójciałowa fazy gazowej I3−” . The Journal of Chemical Physics . 120 (17): 7901–7909. Bibcode : 2004JChPh.120.7901H . doi : 10.1063/1.1691017 . hdl : 2440/34955 . ISSN 0021-9606 . PMID 15267705 .
  8. Bibliografia    _ Saitou, Naoya; Ohno, Tomoyo; Kowashi, Satomi; Yabushita, Satoshi; Nagata, Takashi (28.05.2007). „Fotodysocjacja fazy gazowej I3−: kompleksowe zrozumienie dynamiki dysocjacji nieadiabatycznej” . The Journal of Chemical Physics . 126 (20): 204311. Bibcode : 2007JChPh.126t4311N . doi : 10.1063/1.2736691 . ISSN 0021-9606 . PMID 17552766 .
  9. Bibliografia   _ Ruhman, Sanford (15.03.1993). „Ultraszybka fotodysocjacja I 3. Spójna fotochemia w roztworze” . The Journal of Chemical Physics . 98 (6): 4391–4403. Bibcode : 1993JChPh..98.4391B . doi : 10.1063/1.465066 . ISSN 0021-9606 .
  10. ^   Kühne, Thomas; Vöhringer, Peter (1996-12-22). „Relaksacja wibracyjna i rekombinacja bliźniacza w femtosekundowej fotodysocjacji trijodku w roztworze” . The Journal of Chemical Physics . 105 (24): 10788–10802. Bibcode : 1996JChPh.10510788K . doi : 10.1063/1.472887 . ISSN 0021-9606 .
  11. Bibliografia   _ Kaftory, M.; Kapon, M.; Saenger, W. (1981-01-01). Herbstein, FH; Kaftory, M.; Kapon, M.; Saenger, W. (red.). „Struktury trzech kryształów zawierające w przybliżeniu — liniowe łańcuchy jonów trójjodkowych” . Zeitschrift für Kristallographie - Materiały krystaliczne . 154 (1–2): 11–30. Bibcode : 1981ZK....154...11H . doi : 10.1524/zkri.1981.154.1-2.11 . ISSN 2194-4946 .
  12. ^     Poulin, Peter R.; Nelson, Keith A. (22.09.2006). „Nieodwracalna organiczna chemia krystaliczna monitorowana w czasie rzeczywistym” . nauka . 313 (5794): 1756-1760. Bibcode : 2006Sci...313.1756P . doi : 10.1126/science.1127826 . ISSN 0036-8075 . PMID 16946037 . S2CID 35002522 .
  13. Bibliografia    _ Corthey, Gaston; Rogers, David M.; Morrison, Carole A.; Prochorenko, Walentyn I.; Hayes, Stuart A.; Miller, RJ Dwayne (27.03.2017). „Koherentna, ultraszybka, kierowana przez sieć dynamika reakcji fotodysocjacji anionów trójjodkowych” . Chemia przyrody . 9 (6): 516–522. Bibcode : 2017NatCh...9..516X . doi : 10.1038/nchem.2751 . ISSN 1755-4330 . PMID 28537597 .
  14. ^    Raso, Angela RW; Krem, Kyle D.; Maj, Nathaniel W.; Tanner, Dawid; Newburn, Matt K.; Walker, Lawrence; Moore, Ronald J.; Huey, LG; Aleksander, Liz; Shepson, Paweł B.; Pratt, Kerri A. (2017-09-19). „Aktywna fotochemia jodu molekularnego w Arktyce” . Obrady Narodowej Akademii Nauk . 114 (38): 10053–10058. Bibcode : 2017PNAS..11410053R . doi : 10.1073/pnas.1702803114 . ISSN 0027-8424 . PMC 5617258 .   PMID 28874585 .
  15. ^    Gomes, André Severo Pereira; Visscher, Lucas; Bolvin, Hélène; Saue, Trond; Knecht, Stefan; Fleig Timo; Eliav, Efraim (2010-08-14). „Struktura elektronowa jonu trójjodkowego na podstawie relatywistycznych obliczeń skorelowanych: porównanie różnych metodologii” . The Journal of Chemical Physics . 133 (6): 064305. doi : 10.1063/1.3474571 . ISSN 0021-9606 . PMID 20707568 .
  16. ^    Gibson, Elżbieta A .; Le Pleux, Loïc; Fortage, Hieronim; Pellegrin, Yann; Blart, Errol; Odobel, Fabrice; Hagfeldt, Anders; Boschloo, Gerrit (2012-04-17). „Rola pary redoks trijodek / jodek w regeneracji barwnika w ogniwach słonecznych uczulonych barwnikiem typu p” . Langmuira . 28 (15): 6485–6493. doi : 10.1021/la300215q . ISSN 0743-7463 . PMID 22432412 .
  17. Bibliografia     _ Liu, Miaomiao; On, Yulong; Zhang, Jintao (2021-02-17). „Chemia redoks jodu w akumulatorach” . Angewandte Chemie wydanie międzynarodowe . 60 (23): 12636–12647. doi : 10.1002/anie.202009871 . ISSN 1433-7851 . PMID 32939916 . S2CID 221769817 .

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Triiodide&oldid=1139098725 ”