Die Evans-Methode

Überblick

Quelle: Tamara M. Powers, Department of Chemistry, Texas A & M Universität

Während die meisten organischen Moleküle diamagnetisch sind, Staaten wobei alles, was ihre Elektronen in Anleihen, viele Übergang Metall komplexe gepaart sind paramagnetisch, sind die Erden hat mit ungepaarten Elektronen. Rückrufaktion Hund'sche Regel, die besagt, dass für orbitale ähnliche Energien, Elektronen die orbitale maximiert die Zahl der ungepaarten Elektronen vor pairing füllen werden. Übergangsmetalle haben teilweise aufgefüllt d-orbitale, dessen Energien sind in unterschiedlichem Ausmaß durch Koordinierung der Liganden an das Metall gestört. So, die d-orbitale sind in Energie einander ähnlich, jedoch nicht alle entartet. Dies ermöglicht eine komplexe diamagnetisch, mit alle Elektronen gepaart oder paramagnetisch mit ungepaarten Elektronen.

Zu wissen, die Zahl der ungepaarten Elektronen in einem Metall komplexe kann Hinweise geben in der Oxidationsstufe und der Geometrie des Metalls komplexe sowie in die Liganden (Kristallfeld) Feldstärke der Liganden. Diese Eigenschaften einen enormen Einfluss auf die Spektroskopie und Reaktivität der Übergang Metall komplexe und sind also wichtig, zu verstehen.

Eine Möglichkeit, die Anzahl der ungepaarten Elektronen wird zur Messung der magnetischen Suszeptibilität χ, der Koordinierung Verbindung. Magnetische Suszeptibilität ist das Maß der Magnetisierung der ein Material (oder Verbindung), wenn in einem angelegten Magnetfeldes platziert. Gepaarte Elektronen sind leicht durch einen angelegten Magnetfeldes abgestoßen, und diese Abstoßung steigt linear als die Stärke des Magnetfeldes erhöht. Auf der anderen Seite ungepaarte Elektronen sind ein Magnetfeld (in größerem Umfang) angezogen, und die Attraktivität steigt linear mit der magnetischen Feldstärke. Daher wird eine Verbindung mit ungepaarten Elektronen ein Magnetfeld angezogen werden. ¹

Wenn wir der magnetischen Suszeptibilität messen, erhalten wir Informationen über die Zahl der ungepaarten Elektronen aus das magnetische Moment μ. Die magnetische Suszeptibilität bezieht sich auf das magnetische Moment μ von Gleichung 1²:

Equation 1 (1)

Die Konstante Equation 2 = [(3k_B) / Nβ²)], wo β = Bohr Magneton des Elektrons (0,93 X 10^-20Erg Gauß^-1), N = Avogadro's Zahl und k_B = Boltzmann-Konstante
X_M = molare magnetische Suszeptibilität (cm³/mol)
T = Temperatur (K)
µ = magnetisches Moment, gemessen in Einheiten von Bohr Magneton, µ_B = 9,27 x 10^-24 JT^-1

Das magnetische Moment für komplexe ist gegeben durch die Gleichung 2¹:

Equation 3 (2)

g = Gyromagnetic Verhältnis = 2.00023 µ_B
S = Spin-Quantenzahl = ∑m_s = [Anzahl der ungepaarten Elektronen, n] / 2
L = orbital Quantenzahl = ∑m_l

Diese Gleichung hat Orbital und Spin Beiträge. Für die erste Zeile Übergang Metall komplexe, die orbitale Beitrag ist klein und daher kann weggelassen werden, damit das Drehen nur magnetische Moment gegeben ist Gleichung 3:

Equation 4 (3)

Das Spin-nur magnetische Moment kann somit direkt die Zahl der ungepaarten Elektronen geben. Diese Annäherung kann auch für schwerere Metalle erfolgen, obwohl orbital Beiträge für zweite und dritte Reihe Übergangsmetallen wichtig sein könnten. Dieser Beitrag kann so bedeutend, dass es das magnetische Moment genug, das die Verbindung mehr Elektronen ungepaarten haben bläst scheint, als dies der Fall ist. Daher möglicherweise zusätzliche Charakterisierung für diese komplexe erforderlich.

In diesem Experiment wird die Lösung magnetisches Moment des tris(acetylacetonato)iron(III) (Fe(acac)₃) bestimmt experimentell mit Evans Methode in Chloroform.

Verfahren

1. Vorbereitung der Kapillare einfügen

Verwenden eine leichtere oder andere Gasflamme, Schmelzen Sie die Spitze des langen Pasteurpipette. Drehen Sie sanft die Pipettenspitze in der Flamme, bis eine kleine Birne Formen. Lassen Sie das Glas abkühlen lassen.
In einer Durchstechflasche funkeln bereiten die 50: 1 (Volumen) Lösung von deuterierter: Proteo Chloroform. Pipette 2 mL deuterierte Lösungsmittel und dazu fügen 40 µL Proteo Lösungsmittel. Verschließen Sie das Fläschchen.
Fügen Sie ein

Ergebnisse

E Xperimental Ergebnisse

	Fe(ACAC)₃	Chloroform
m (g)	0.0051	0.874
MW (g/Mol)	353.17	n/a
n (Mol)	1.44⋅10^{-5Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here Anwendung und Zusammenfassung Die Evans-Methode ist eine einfache und praktische Methode zur Erlangung der magnetischen Suszeptibilität des löslichen Metallkomplexe. Dadurch haben die Zahl der ungepaarten Elektronen in einem Metallkomplex, die relevant für die Spektroskopie, die magnetischen Eigenschaften und die Reaktivität des Komplexes ist. Messung der magnetischen Suszeptibilität paramagnetischen Arten gibt die Zahl der ungepaarten Elektronen, die eine wesentliche Eigenschaft der Metallkomplexe ist. Da die Reaktiv... Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here Referenzen Miessler, G. L., Fischer, P. J., Tarr, D. A. Inorganic Chemistry. 5 ed. Pearson. (2014). Drago, R. S. Physical Methods for Chemists. 2 ed. Saunders College Publishing. (1992). Girolami, G. S., Rauchfuss, T. B., Angelici, R. J. Synthesis and Technique in Inorganic Chemistry: A Laboratory Manual. 3 ed. University Science Books. Sausalito, CA, (1999). Tags Evans MethodUnpaired ElectronsSolution state Metal ComplexesParamagneticDiamagneticNMR SpectroscopyReactivity PredictionMagnetic MomentSpin only Magnetic MomentOrbital ContributionsMagnetic SusceptibilityChemical Shift 1. Vorbereitung der Kapillare einfügen Verwenden eine leichtere oder andere Gasflamme, Schmelzen Sie die Spitze des langen Pasteurpipette. Drehen Sie sanft die Pipettenspitze in der Flamme, bis eine kleine Birne Formen. Lassen Sie das Glas abkühlen lassen. In einer Durchstechflasche funkeln bereiten die 50: 1 (Volumen) Lösung von deuterierter: Proteo Chloroform. Pipette 2 mL deuterierte Lösungsmittel und dazu fügen 40 µL Proteo Lösungsmittel. Verschließen Sie das Fläschchen. Fügen Sie ein paar Tropfen des Lösungsmittelgemisches sorgfältig verschlossenen Glaspipette hinzu. Streichen Sie sanft versiegelten Pipettenspitze, so dass die Flüssigkeit in der Kapillare gelangt. Wiederholen Sie, bis die Lösung eine Tiefe von hat ~ 2 Zoll vom Boden der Kapillare. Stellen Sie sicher, dass keine Luftblasen gibt. Verschließen Sie die Pipette mit einem 14/20 Gummiseptum. Mit einer 3-mL-Spritze begrenzt mit einer Nadel, stechen Sie die Nadel in die Pipette und 3 mL Luft herausziehen. Dadurch entsteht einen Unterdruck, den nächsten Schritt zu erleichtern. Die Spitze der Kapillare zu versiegeln. Horizontal spannen Sie die Pipette zu einem Ring Stand. Verwenden Sie ein Feuerzeug, um das Glas über der Lösung im unteren Teil der Pipette zu erweichen. Sobald das Glas erweicht, beginnen Sie, drehen Sie die Spitze der Pipette und ziehen die Pipettenspitze von der eingespannten Basis. Lassen Sie die versiegelte Kapillare abkühlen. 2. Vorbereitung des paramagnetischen Lösung Mit Hilfe einer Analysenwaage, Masse ein Funkeln-Fläschchen und Deckel. Beachten Sie die Masse. Masse ca. 5-10 mg der Fe(acac)₃ in der Durchstechflasche funkeln aus, und beachten Sie die Masse. Fe(ACAC)-₃ hat einen sehr hohe Lösung magnetisches Moment. Daher wird 5 bis 10 mg eine große Änderung der chemischen Verschiebung generieren. In der Regel ist 10-15 mg eine geeignetere Masse für Evans Methode Proben verwenden. Pipette ~ 600 µL bereit Lösungsmittelgemisches in das Fläschchen mit der paramagnetischen Arten. Verschließen Sie das Fläschchen, und beachten Sie die Masse. Stellen Sie sicher, dass die solide vollständig auflöst. 3. Vorbereitung der NMR-Probe Ein standard NMR-Röhrchen sorgfältig Rückgang der Kapillare einfügen in einem Winkel, um sicherzustellen, dass es nicht bricht. Pipette in die Lösung mit der paramagnetischen Arten. Röhrchen Sie die NMR. Für luftempfindlichen Proben Parafilm Umwickeln der GAP. (4) die Datenerhebung Erwerben Sie und speichern Sie eine standard- ¹H-NMR-Spektrum. Beachten Sie die Temperatur der Sonde. Beachten Sie die Radiofrequenz. 5. Analyse und Ergebnisse Mit der Masse und Dichte des Lösungsmittels, berechnen Sie das Volumen des Lösungsmittels benutzt, um die paramagnetischen Lösung vorzubereiten. Berechnen Sie die Konzentration (M) der paramagnetischen Lösung. Berechnen Sie die Spitze Trennung der Lösungsmittel Resonanz zwischen der reinen Lösungsmittel (in der Kapillare) und durch die Paramagnet (außerhalb von der Kapillare) verschoben (Δ_ppm). Geschieht dies in ppm, wandelt es in Hz von Gleichung 5: (5) F = Spektrometer Radiofrequenz in Hz Berechnen Sie die magnetische Suszeptibilität mit Gleichung 4. Das magnetische Moment mit Gleichung 1zu berechnen. Vergleichen Sie das magnetische Moment mit erhalten, die für n ungepaarte Elektronen aus Gleichung 3vorhergesagt. Die magnetische Suszeptibilität werden geringfügig größer als der erwartete nur-Spin-Wert in der Tabelle angegeben, aber sollte geringer sein als die n + 1 ungepaarte Elektronen entspricht. Geben Sie die Zahl der ungepaarten Elektronen für die paramagnetischen Arten. 6. Fehlersuche Wenn zwei gut aufgelöst Lösungsmittel Gipfel nicht eingehalten werden, versuchen Sie Folgendes: Verwenden Sie ein Spektrometer mit eine größere Feldstärke, um die chemische Verschiebung Unterschied (in ppm) von den beiden Gipfeln zu erhöhen. Machen Sie die Probe konzentrierter, so dass die Schicht größer. Manchmal ist der Wert nicht sinnvoll. Wenn ein Wert zu niedrig gewonnen wird, versuchen Sie Folgendes: Wiederholen Sie, größere Sorgfalt in massing, die Lösungsmittel und paramagnetischen Arten. Stellen Sie sicher, dass die paramagnetischen Tierspezies rein ist. Auch Lösungsmittel Verunreinigungen in den Kristallen wirkt sich die Masse und damit Konzentration. Für große Moleküle kann die Diamagnetism so bedeutsam sein, dass eine diamagnetische Korrektur vorgenommen werden muss. Dieser Begriff wird subtrahiert Gleichung 4: Manchmal ist der Wert nicht sinnvoll. Wenn ein zu hoher Wert erreicht wird, versuchen Sie Folgendes: Folgen Sie die gleichen Schritten wie 6.2.1-6.2.3. Für schwerere Metalle kann die Aufnahme von orbital Beiträge notwendig sein. 7. Luft-empfindliche Proben Luftempfindlichen Proben können ohne weiteres mit dieser Methode analysiert werden. Schritte 1.2-1.4, Schritt 2 und Schritt 3 werden einfach in einem Handschuhfach durchgeführt. pringen zu... 0:00 Overview 1:03 Principles of the Evans Method 3:27 Capillary Insert Preparation 4:59 Sample Preparation and Data Collection 5:58 Results 6:41 Applications 7:53 Summary Videos aus dieser Sammlung: Now Playing Die Evans-Methode Inorganic Chemistry 67.8K Ansichten Synthese eines Ti(III)-Metallocen-Katalysators mittels Schlenk-Technik Inorganic Chemistry 31.5K Ansichten Handschuhbox und Verunreinigungssensoren Inorganic Chemistry 18.6K Ansichten Reinigung von Ferrocen durch Sublimation Inorganic Chemistry 54.2K Ansichten Einkristall- und Pulverröntgendiffraktometrie Inorganic Chemistry 103.8K Ansichten Elektronenparamagnetische Rezonanzspektroskopie (EPR-Spektroskopie) Inorganic Chemistry 25.3K Ansichten Mößbauerspektroskopie Inorganic Chemistry 21.9K Ansichten Lewis-Säure-Base-Wechselwirkungen in Ph3P-BH3 Inorganic Chemistry 38.7K Ansichten Struktur von Ferrocen Inorganic Chemistry 79.0K Ansichten Anwendung der Gruppentheorie auf die IR-Spektroskopie Inorganic Chemistry 44.9K Ansichten Molekülorbital (MO)-Theorie Inorganic Chemistry 35.1K Ansichten Vierfach-metallgeklebte Schaufelräder Inorganic Chemistry 15.3K Ansichten Farbstoffsensibilisierte Solarzellen Inorganic Chemistry 15.6K Ansichten Synthese eines Sauerstoff-transportierenden Cobalt(II) - Komplex Inorganic Chemistry 51.4K Ansichten Photochemische Initiierung von radikalischen Polymerisationsreaktionen Inorganic Chemistry 16.7K Ansichten Datenschutz Nutzungsbedingungen Richtlinien Kontakt BIBLIOTHEKS-EMPFEHLUNG JoVE-Newsletter Forschung JoVE Journal Methodensammlungen JoVE Encyclopedia of Experiments Archiv Lehre JoVE Core JoVE Science Education JoVE Lab Manual JoVE Business JoVE Quiz JoVE Playlist Faculty Site Autoren Übersicht Veröffentlichungsprozess Redaktionsausschuss Umfang und Richtlinien Peer Review Häufig gestellte Fragen Einreichen Bibliothekare Übersicht Erfahrungsberichte Lizenzen Zugang Ressourcen Bibliotheksbeirat Häufig gestellte Fragen ÜBER JoVE Übersicht Geschäftsführung Blog JoVE Help Center JoVE Sitemap Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. 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