El método de Evans

Visión general

Fuente: Tamara M. Powers, Departamento de química, Texas A & M University

Mientras más moléculas son diamagnéticos, en donde todos sus electrones se aparean para arriba en bonos, muchos complejos de metales de transición son paramagnéticos, que tiene fundamento Estados con electrones no apareados. Recordar la regla de Hund, que dice que para orbitales de energías similares, electrones llenarán los orbitarios para maximizar el número de electrones no apareados antes de emparejar para arriba. Metales de transición parcialmente han poblado d-orbitarios cuyas energías están perturbados en diversos grados por la coordinación de los ligandos al metal. Así, los d-orbitarios son similares en energía uno al otro, pero no son todos degenerados. Esto permite complejos diamagnéticos, con todos los electrones en pareja o paramagnética, con electrones no apareados.

Conocer el número de electrones no apareados en un complejo de metal puede proporcionar pistas en el estado de oxidación y geometría de lo complejos del metal, así como en la fuerza de (campo de cristal) del campo de ligando de los ligandos. Estas propiedades afectan grandemente la espectroscopia y la reactividad de complejos de metales de transición y son tan importantes para entender.

Una forma de contar el número de electrones no apareados es para medir la susceptibilidad magnética χ, del compuesto de coordinación. Susceptibilidad magnética es la medida de la magnetización de un material (o compuesto) cuando coloca en un campo magnético aplicado. Electrones apareados son levemente repelidos por un campo magnético aplicado, y esta repulsión aumenta linealmente a medida que la fuerza del campo magnético aumenta. Por otro lado, electrones desparejados son atraídos (a un grado más grande) a un campo magnético, y la atracción aumenta linealmente con la fuerza del campo magnético. Por lo tanto, cualquier compuesto con electrones no apareados se ser atraído por un campo magnético. ¹

Cuando se mide la susceptibilidad magnética, obtenemos información sobre el número de electrones no apareados de momento magnético μ. La susceptibilidad magnética se relaciona con el momento magnético, μ ecuación 1²:

Equation 1 (1)

La constante Equation 2 = [(3k_B) / Nβ²)], donde β = magneton de Bohr del electrón (0.93 x 10^-20erg gauss^-1), N = número de Avogadro y k_B = constante de Boltzmann
X_M = susceptibilidad magnética molar (cm³/mol)
T = temperatura (K)
μ = momento magnético, medido en unidades de magneton de Bohr, μ_B = 9.27 x 10^-24 JT^-1

El momento magnético de complejos está dada por la ecuación 2¹:

Equation 3 (2)

g = cociente gyromagnetic = 2.00023 μ_B
S = Número cuántico de spin = ∑m_s = [número de electrones no apareados, n] / 2
L = Número cuántico orbital = ∑m_l

Esta ecuación tiene contribuciones de orbital y de spin. Para los complejos de metales de transición de primera fila, la contribución orbital es pequeña y por lo tanto, puede omitirse, por lo que el momento magnético de spin sólo se da por ecuación 3:

Equation 4 (3)

El momento magnético de spin sólo así puede dar directamente el número de electrones no apareados. Esta aproximación puede hacerse también para los metales más pesados, aunque orbitales contribuciones pueden ser significativas para los metales de transición de segunda y tercera fila. Esta contribución puede ser tan significativa que infla el momento magnético suficientemente que el compuesto parece más han desapareado electrones que lo hace. Por lo tanto, la caracterización adicional puede ser necesario para estos complejos.

En este experimento, el momento magnético de solución de tris(acetylacetonato)iron(III) (Fe(acac)₃) se determina experimentalmente mediante método de Evans en cloroformo.

Procedimiento

1. preparación del relleno capilar

Utilizando una llama de gas más ligero o de otro, se funden la punta de una pipeta Pasteur largo. Gire suavemente la punta de la pipeta en la llama hasta la forma de una bombilla pequeña. Deje que el vidrio se enfríe.
En un vial de centelleo, preparar una solución de 50: 1 (volumen) de deuterados: proteo cloroformo. Pipeta 2 mL de disolventes deuterados y a esto agregar 40 μl de disolvente de proteo. Tapa el frasco.
Cuidadosamente añadir unas gotas de la

Resultados

E xperimental resultados

	Fe(AcAc)₃	Cloroformo
m (g)	0.0051	0.874
MW (g/mol)	353.17	n / a
n (mol)	1.44⋅10^{-5..Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here Aplicación y resumen El método de Evans es un método simple y práctico para la obtención de la susceptibilidad magnética de complejos metálicos solubles. Esto proporciona el número de electrones no apareados en un metal complejo, que es pertinente a la espectroscopía, propiedades magnéticas y reactividad del complejo. Medición de la susceptibilidad magnética de especies paramagnéticas da el número de electrones no apareados, que es una propiedad clave de complejos metálicos. Como la reactividad de co... Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here Referencias 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. preparación del relleno capilar Utilizando una llama de gas más ligero o de otro, se funden la punta de una pipeta Pasteur largo. Gire suavemente la punta de la pipeta en la llama hasta la forma de una bombilla pequeña. Deje que el vidrio se enfríe. En un vial de centelleo, preparar una solución de 50: 1 (volumen) de deuterados: proteo cloroformo. Pipeta 2 mL de disolventes deuterados y a esto agregar 40 μl de disolvente de proteo. Tapa el frasco. Cuidadosamente añadir unas gotas de la mezcla solvente a la pipeta de cristal. Suavemente mueva la punta de la pipeta sellada para que el líquido entra en el capilar. Repita hasta que la solución tiene una profundidad de ~ 2 pulgadas desde la parte inferior del tubo capilar. Asegúrese de que no hay ningunas burbujas de aire. Tapa de la pipeta con un septum de goma de 14/20. Utilizando una jeringa de 3 mL con una aguja, inserte la aguja en la pipeta y extraer 3 mL de aire. Esto crea un vacío parcial, facilitar el siguiente paso. Selle la parte superior del tubo capilar. Horizontalmente la pipeta en un soporte de anillo de la abrazadera. Utilizar un encendedor para ablandar el vidrio encima de la solución en la parte inferior de la pipeta. Una vez que el cristal, comienza a girar la punta de la pipeta y tire de la punta de la pipeta de la base sujeta. Deje enfriar del capilar sellado. 2. preparación de solución paramagnética Utilizando una balanza analítica, la masa un vial de centelleo y la tapa. Tenga en cuenta la masa. Masa hacia fuera 5-10 mg de Fe(acac)₃ en el vial de centelleo y anote la masa. Fe(AcAc)₃ tiene un momento magnético de solución muy alta. Por lo tanto 5-10 mg va a generar un gran cambio de la cambio química. Por lo general, 10-15 mg es una masa más apropiada a utilizar para las muestras método de Evans. Pipetee ~ 600 μl de la mezcla solvente preparada en el frasco que contiene la especie paramagnética. Tapa el frasco y tenga en cuenta la masa. Asegúrese de que el sólido disuelve totalmente. 3. preparación de muestra de RMN En un tubo estándar de NMR, caer cuidadosamente el inserto capilar en un ángulo, para no romperlo. Pipeta en la solución que contiene la especie paramagnética. Cerrar el tubo NMR. Para las muestras sensibles al aire, envolver Parafilm alrededor de la tapa. 4. recopilación de datos Adquirir y guardar un estándar ¹H NMR espectro. Tenga en cuenta la temperatura de la sonda. Tenga en cuenta la radiofrecuencia. 5. resultados y análisis de datos La masa y la densidad del solvente, calcular el volumen del disolvente utilizado para preparar la solución paramagnética. Calcular la concentración (M) de la solución paramagnética. Calcular la separación del pico de la resonancia solvente entre el solvente puro (en el capilar) y cambiado de puesto por el paramagnet (fuera de los capilares) (Δ_ppm). Si esto se hace en ppm, convertirlo en Hz por la ecuación 5: (5) F = espectrómetro radiofrecuencia en Hz Calcular la susceptibilidad magnética, utilizando la ecuación 4. Calcular el momento magnético usando la ecuación 1. Comparar el momento magnético obtenido con que predijo para números electrones no apareados de la ecuación 3. La susceptibilidad magnética será ligeramente mayor que el valor esperado de sólo vuelta indicado en la tabla, pero debe ser menor que la que corresponde a n + 1 electrones desparejados. Dar el número de electrones no apareados para la especie paramagnética. 6. solución de problemas Si no se observan dos picos bien resueltos de disolvente, haga lo siguiente: Utilizar un espectrómetro con una mayor intensidad de campo para aumentar la diferencia de cambio químico (en ppm) de los dos picos. Hacer la muestra más concentrada, por lo que el cambio es más grande. A veces el valor no tiene sentido. Si se obtiene un valor que es demasiado bajo, haga lo siguiente: Repito, teniendo mayor cuidado en la formación hacia fuera la especie paramagnética y disolvente. Asegúrese de que la especie paramagnética se utiliza es pura. Incluso solventes impurezas en cristales afectarán a la masa y por lo tanto, concentración. Para moléculas grandes, el diamagnetismo puede ser tan importante que debe hacerse una corrección diamagnético. Este término se resta a ecuación 4: A veces el valor no tiene sentido. Si se obtiene un valor que es demasiado alto, haga lo siguiente: Siga los mismos pasos que 6.2.1-6.2.3. Para los metales más pesados, inclusión de aportaciones orbitales puede ser necesario. 7. aire-sensibles muestras Las muestras de aire-sensible pueden analizarse fácilmente usando esta técnica. Pasos 1.2-1.4, paso 2 y paso 3 simplemente se llevan a cabo dentro de una caja de guante. Saltar a... 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 Vídeos de esta colección: Now Playing El método de Evans Inorganic Chemistry 67.9K Vistas Síntesis de un metaloceno Ti(III) utilizando la técnica de línea de Schlenk Inorganic Chemistry 31.5K Vistas Guantera y sensores de impureza Inorganic Chemistry 18.6K Vistas Purificación de ferroceno por sublimación Inorganic Chemistry 54.3K Vistas Difracción de rayos X de monocristal y de polvos Inorganic Chemistry 103.8K Vistas Espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica (EPR) Inorganic Chemistry 25.3K Vistas Espectroscopía de Mössbauer Inorganic Chemistry 21.9K Vistas Interacción ácido-base de Lewis en Ph3P-BH3 Inorganic Chemistry 38.7K Vistas Estructura del ferroceno Inorganic Chemistry 79.0K Vistas Aplicación de la teoría de grupos a la espectroscopía infrarroja Inorganic Chemistry 44.9K Vistas Teoría del orbital molecular (MO) Inorganic Chemistry 35.1K Vistas Enlance cuadruple de metal a metal en complejos de tipo rueda de paletas Inorganic Chemistry 15.3K Vistas Celdas solares teñidas con colorante Inorganic Chemistry 15.6K Vistas Síntesis de un complejo de cobalto (II) que transporta oxígeno Inorganic Chemistry 51.4K Vistas Iniciación fotoquímica de reacciones de polimerización por radicales libres Inorganic Chemistry 16.7K Vistas Privacidad Condiciones de uso Políticas Contáctenos RECOMIENDE A LA BIBLIOTECA BOLETINES de JoVE Investigación JoVE Journal Colecciones de métodos JoVE Encyclopedia of Experiments Archivo Educación JoVE Core JoVE Science Education JoVE Lab Manual JoVE Business JoVE Quiz JoVE Playlist Faculty Site Autores Descripción Proceso de publicación Comité editorial Ámbito y políticas Revisión por pares Preguntas frecuentes Enviar Bibliotecarios Descripción Testimonios Suscripciones Acceso Recursos Junta Asesora de Bibliotecarios Preguntas frecuentes ACERCA DE JoVE Descripción Liderazgo Blog JoVE Help Center JoVE Sitemap Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. 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