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La méthode Evans

Vue d'ensemble

Source : Tamara M. Powers, département de chimie, Texas A & M University

Alors que les molécules organiques plus sont diamagnétiques, dans lequel tous leurs électrons sont jumelés dans des obligations, plusieurs complexes de métaux de transition sont paramagnétiques, qui a haché déclare avec des électrons non appariés. Rappelons la règle de Hund, qui stipule que pour les orbitales des énergies similaires, électrons comblera les orbitales pour maximiser le nombre d’électrons non appariés avant appariement vers le haut. Métaux de transition ont rempli partiellement d-orbitales dont les énergies sont perturbées à des degrés divers par la coordination des ligands au métal. Ainsi, le d-orbitales sont similaires en énergie à un autre, mais ne sont pas tous les dégénérés. Cela permet des complexes pour être diamagnétique, avec tous les électrons jumelés ou paramagnétique, avec des électrons non appariés.

Connaître le nombre d’électrons non appariés dans un complexe métallique peut fournir des indices dans l’état d’oxydation et la géométrie du métal complexe, ainsi que dans l’intensité des ligands de ligand champ (champ cristallin). Ces propriétés grandement influer la spectroscopie et la réactivité des complexes de métaux de transition et sont donc importantes de comprendre.

Compter le nombre d’électrons non appariés consiste à mesurer la susceptibilité magnétique χ, le composé de coordination. Susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’un matériau (ou composé) quand placé dans un champ magnétique appliqué. Les électrons appariés sont légèrement repoussés par un champ magnétique appliqué, et cette répulsion augmente linéairement comme étant l’intensité du champ magnétique augmente. En revanche, sont attirés par les électrons non appariés (dans une mesure plus grande) à un champ magnétique, et l’attraction augmente linéairement avec l’intensité du champ magnétique. Par conséquent, tout composé avec des électrons non appariés est attirés par un champ magnétique. ¹

Quand nous mesurons la susceptibilité magnétique, nous obtenons des renseignements sur le nombre d’électrons non appariés du moment magnétique, µ. La susceptibilité magnétique est liée au moment magnétique, µ par équation 1²:

Equation 1 (1)

La constante Equation 2 = [(3k_B) / Nβ²)], où β = magnéton de Bohr de l’électron (0,93 x 10^-20erg gauss^-1), N = nombre d’Avogadro et k_B = constante de Boltzmann
X_M = molaire susceptibilité magnétique (cm3/mole/sec)
T = température (K)
µ = moment magnétique, mesuré en unités de magnéton de Bohr, µ_B = 9,27 x 10^-24 JT^-1

Le moment magnétique des complexes est donné par l’équation 2¹:

Equation 3 (2)

g = facteur de Landé = µ 2.00023_B
S = nombre quantique de spin = ∑m_s = [nombre d’électrons non appariés, n] / 2
L = nombre quantique orbital = ∑m_l

Cette équation a des contributions orbitale et de spin. Des complexes de métaux de transition de première ligne, la contribution orbitale est petite et donc peut être omise, alors le moment magnétique de spin seule est donné par équation 3 :

Equation 4 (3)

Le moment magnétique de spin seule peut donner ainsi directement le nombre d’électrons non appariés. Cette approximation est également pour les métaux lourds, bien que les contributions orbitales peuvent être importantes pour les métaux de transition de deuxième et troisième rangées. Cette contribution peut être tellement importante qu’il gonfle le moment magnétique assez que le composé semble ont impair plus d’électrons qu’il fait. Par conséquent, une caractérisation plus poussée peut être nécessaire pour ces complexes.

Dans cette expérience, la solution du moment magnétique de tris(acetylacetonato)iron(III) (Fe(acac)₃) est déterminé expérimentalement en utilisant la méthode Evans dans le chloroforme.

Procédure

1. préparation de l’Insert capillaire

À l’aide d’une flamme de briquet ou d’autres gaz, faire fondre l’embout de la pipette Pasteur longue. Tourner délicatement l’embout de la pipette dans la flamme jusqu'à une petite ampoule. Laissez le verre refroidir.
Dans un flacon à scintillation, préparer une solution de 50 : 1 (volume) de deutéré : proteo chloroforme. Pipette de 2 mL de solvant deutéré et à cela ajouter 40 µL de solvant proteo. Boucher le flacon.
Ajouter avec précaution quelques gou

Résultats

E xperimental résultats

	Fe(acac)₃	Chloroforme
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 Applications et Résumé La méthode Evans est une méthode simple et pratique pour l’obtention de la susceptibilité magnétique des complexes métalliques solubles. Ceci fournit le nombre d’électrons non appariés dans un métal complex, qui est pertinent à la spectroscopie, propriétés magnétiques et la réactivité du complexe. Mesurer la susceptibilité magnétique des espèces paramagnétiques donne le nombre d’électrons non appariés, qui est une propriété de clé de complexes métalliques. Comme l... Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here References 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. préparation de l’Insert capillaire À l’aide d’une flamme de briquet ou d’autres gaz, faire fondre l’embout de la pipette Pasteur longue. Tourner délicatement l’embout de la pipette dans la flamme jusqu'à une petite ampoule. Laissez le verre refroidir. Dans un flacon à scintillation, préparer une solution de 50 : 1 (volume) de deutéré : proteo chloroforme. Pipette de 2 mL de solvant deutéré et à cela ajouter 40 µL de solvant proteo. Boucher le flacon. Ajouter avec précaution quelques gouttes du mélange solvant à la pipette de verre scellé. Doucement effleurer l’embout de la pipette scellée afin que le liquide pénètre dans le tube capillaire. Répétez jusqu'à ce que la solution a une profondeur de ~ 2 pouces du fond du capillaire. Assurez-vous qu’il n’y a pas de bulles d’air. Cap de la pipette avec un septum en caoutchouc 14/20. À l’aide d’une seringue de 3 mL, coiffée d’une aiguille, introduire l’aiguille dans la pipette et retirer 3 mL d’air. Cela crée un vide partiel, faciliter l’étape suivante. Sceller la partie supérieure du capillaire. Horizontalement, pince la pipette à un support de bague. Utilisez un briquet pour ramollir le verre au-dessus de la solution dans le fond de la pipette. Une fois que le verre se ramollit, commencent à tourner l’embout de la pipette et tirez sur l’extrémité de la pipette de la base fixée. Laissez le refroidir capillaire scellé. 2. préparation de la Solution paramagnétique À l’aide d’une balance analytique, la masse un flacon à scintillation et le couvercle. Noter la masse. Masse sortir 5-10 mg du Fe(acac)₃ dans le flacon à scintillation et noter la masse. Fe(acac)₃ a un moment magnétique de solution très élevé. 5-10 mg génère donc un grand changement du déplacement chimique. En règle générale, 10-15 mg est une masse plus appropriée à utiliser pour les échantillons de méthode Evans. Pipetter ~ 600 µL du mélange solvant préparé dans le flacon contenant les espèces paramagnétiques. Boucher le flacon et notez la masse. Assurez-vous que le solide se dissout complètement. 3. préparation de l’échantillon de la RMN Dans un tube standard de NMR, soigneusement déposer l’insert capillaire à un angle, pour s’en assurer qu'il ne rompt pas il. Pipetter dans la solution contenant l’espèce paramagnétique. Capuchon du tube de NMR. Pour les échantillons d’air sensible, envelopper Parafilm autour du bouchon. 4. collecte des données Acquérir et conserver un spectre de RMN H standard ¹. Noter la température de la sonde. Notez la radiofréquence. 5. résultats et analyse de données À l’aide de la masse et la densité du solvant, calculer le volume du solvant utilisé pour préparer la solution paramagnétique. Calculer la concentration (M) de la solution paramagnétique. Calculer la séparation de la crête de la résonance du solvant entre celui du solvant pur (dans le capillaire) et celui décalé de l’existence (en dehors du capillaire) (Δ_ppm). Si cela est fait en ppm, convertissez-la en Hz par équation 5: (5) F = spectromètre radiofréquence en Hz Calculer la susceptibilité magnétique utilisant l’équation 4. Calculer le moment magnétique à l’aide de l’équation 1. Comparer le moment magnétique obtenu avec celle prédite pour n électrons non appariés de l’équation 3. La susceptibilité magnétique sera légèrement supérieure à la valeur prévue de spin seulement indiquée dans le tableau, mais doit être inférieure à celle qui correspond à n + 1 électrons non appariés. Donner le nombre d’électrons non appariés pour les espèces paramagnétiques. 6. problèmes et solutions Si deux pics de solvants bien résolues ne s’observent pas, essayez ce qui suit : Utiliser un spectromètre avec une intensité de champ supérieure pour augmenter la différence de déplacement chimique (en ppm) des deux sommets. Faire l’échantillon plus concentré, afin que le changement est plus grand. Parfois la valeur n’a aucun sens. Si on obtient une valeur qui est trop faible, essayez ce qui suit : Répéter, prendre un plus grand soin dans sa masse sur l’espèce de solvant et paramagnétique. S’assurer que l’espèce paramagnétique utilisé est pur. Même solvants impuretés dans les cristaux aura une incidence sur la masse et donc concentration. Pour les grosses molécules, le diamagnétisme peut être tellement important qu’il faut une correction diamagnétique. Ce terme est soustraite aux équation 4 : Parfois la valeur n’a aucun sens. Si on obtient une valeur qui est trop élevée, essayez ce qui suit : Suivez les mêmes étapes comme 6.2.1-6.2.3. Pour les métaux lourds, des contributions orbitales peut être nécessaire. 7. air-sensible des échantillons Air échantillons peuvent facilement être analysés en utilisant cette technique. Mesures 1.2 à 1.4, étapes 2 et 3 sont simplement effectuées à l’intérieur d’une boîte à gants. Passer à... 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 Vidéos de cette collection: Now Playing La méthode Evans Inorganic Chemistry 67.9K Vues Synthèse d'un métallocène de Ti(III) avec une ligne Schlenk Inorganic Chemistry 31.5K Vues Boîte à gants et capteurs d'impuretés Inorganic Chemistry 18.6K Vues Purification du Ferrocène par sublimation Inorganic Chemistry 54.3K Vues Diffraction par rayons X : cristal vs poudre Inorganic Chemistry 103.8K Vues Spectroscopie par résonance paramagnétique électronique (RPE) Inorganic Chemistry 25.3K Vues Spectroscopie Mössbauer Inorganic Chemistry 21.9K Vues Interaction des acides et bases de Lewis au sein du complexe Ph3P-BH3 Inorganic Chemistry 38.7K Vues Structure du ferrocène Inorganic Chemistry 79.0K Vues Application de la théorie des groupes à la spectroscopie IR Inorganic Chemistry 44.9K Vues Théorie de l’orbital moléculaire (OM) Inorganic Chemistry 35.1K Vues Quadruples clusters métalliques Inorganic Chemistry 15.3K Vues Capteurs solaires teintés Inorganic Chemistry 15.6K Vues Synthèse d'un complexe de cobalt(II) porteur d'oxygène Inorganic Chemistry 51.4K Vues Initiation photochimique des réactions de polymérisation radicalaire Inorganic Chemistry 16.7K Vues Confidentialité Conditions d'utilisation Politiques Contactez-nous RECOMMANDER À LA BIBLIOTHÈQUE NEWSLETTERS JoVE Recherche JoVE Journal Collections de méthodes JoVE Encyclopedia of Experiments Archives Enseignement JoVE Core JoVE Science Education JoVE Lab Manual JoVE Business JoVE Quiz JoVE Playlist Faculty Site Auteurs Vue d'ensemble Processus de publication Comité éditorial Domaines et politique de publication Révision par les pairs FAQ Soumettre Bibliothécaires Vue d'ensemble Témoignages Abonnements Accès Ressources Conseil consultatif des bibliothèques FAQ À PROPOS DE JoVE Vue d'ensemble Direction Blog JoVE Help Center JoVE Sitemap Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. 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