에반스 방법

Overview

출처: 타마라 M. 파워스, 텍사스 A&M 대학교 화학학과

대부분의 유기 분자는 diamagnetic, 모든 전자는 결합에 결합 하는 경우, 많은 전이 금속 복합체는 파라마그네틱, 결합 되지 않은 전자와 지상 상태를 가지고. 비슷한 에너지의 궤도의 경우 전자가 페어링하기 전에 페어링되지 않은 전자의 수를 최대화하기 위해 궤도를 채울 것이라고 명시한 Hund의 규칙을 기억하십시오. 전이 금속은 부분적으로 d-궤도를채우고 있으며, 에너지는 리간드를 금속에 조정하여 다양한 범위로 분반됩니다. 따라서, d-orbitals는 서로 에너지가 유사하지만 모두 퇴화되는 것은 아닙니다. 이를 통해 모든 전자가 페어링된 모든 전자 또는 파라마그네틱과 페어링되지 않은 전자와 함께 복합체가 다이자성으로 변할 수 있습니다.

금속 복합체에서 페어링되지 않은 전자의 수를 알면 금속 복합체의 산화 상태 및 기하학뿐만 아니라 리간드의 리간드 필드(crystal field) 강도에 대한 단서를 제공할 수 있습니다. 이러한 특성은 전이 금속 복합체의 분광학 및 반응성에 큰 영향을 미치므로 이해하는 것이 중요합니다.

페어링되지 않은 전자의 수를 계산하는 한 가지 방법은 조정 화합물의 자기 감수성, θ를측정하는 것입니다. 자기 감수성은 적용된 자기장에 배치할 때 물질(또는 화합물)의 자화의 척도이다. 쌍전자는 적용된 자기장에 의해 약간 격퇴되고, 자기장의 강도가 증가함에 따라 이 반발은 선형적으로 증가합니다. 한편, 페어링되지 않은 전자는 자기장에 (더 큰 범위까지) 끌리며, 매력은 자기장 강도로 선형적으로 증가합니다. 따라서, 결합되지 않은 전자를 가진 모든 화합물은 자기장에 끌릴 것입니다. ¹

자기 감수성을 측정할 때, 우리는 자기 순간으로부터 짝을 이루지 않은 전자의 수에 대한 정보를 μ. 자기 감수성은 수학식 1^2에의해 μ 자기 모멘트와 관련이있습니다.

Equation 1 (1)

상수 Equation 2 = [(3k B)/Nβ^2],전자의 β= 보르 자그톤 (0.93 x 10^-20erg gauss^-1),N = 아보가드로의 수 및 k_B = 볼츠만 상수
X_M= 어금니 자기 감수성 (cm³/mol)
T = 온도(K)
μ = 자기 모멘트, 보르 자력 단위로 측정, μ_B = 9.27 x 10^-24 JT^-1

복합체의 자기 모멘트는 방정식 2^1에의해 주어집니다.

Equation 3 (2)

g = 자이로자성 비 = 2.00023 μ_B
S = 스핀 양자 번호 = ∑m_s = [짝을 이루는 전자 수, n]/2
L = 궤도 양자 번호 = ∑m_l

이 방정식에는 궤도 및 스핀 기여도가 모두 있습니다. 첫 번째 행 전환 금속 복합체의 경우 궤도 기여도가 작기 때문에 생략할 수 있으므로 회전 전용 자기 모멘트는 방정식 3에 의해 제공됩니다.

Equation 4 (3)

따라서 스핀 전용 자기 모멘트로 페어링되지 않은 전자의 수를 직접 제공할 수 있습니다. 이 근사치는 무거운 금속을 위해 이루어질 수 있지만, 궤도 기여는 두 번째 및 세 번째 열 전환 금속에 대한 중요 할 수 있습니다. 이 기여는 화합물이 그것 보다는 더 짝이 없는 전자가 있는 것처럼 보일 정도로 자기 순간을 팽창시키는 너무 중요할 지도 모릅니다. 따라서 이러한 복합체에 대해 추가 특성화가 필요할 수 있습니다.

본 실험에서, 트라이(acetylacetonato)의 용액 자기 모멘트(acetylacetonato)(III) (Fe(acac)_3)은클로로폼에서 에반스 방법을 실험적으로 사용하여 결정된다.

Procedure

1. 모세관 삽입 준비

라이터 나 다른 가스 불꽃을 사용하여 긴 파스퇴르 파이펫의 끝을 녹입니다. 작은 전구가 형성될 때까지 피펫 끝을 화염에 부드럽게 회전시다. 유리가 식도록 합니다.
신경병 바이알에서, 유족의 50:1 (부피) 용액을 준비: 프로테오 클로로폼. 파이펫 2 mL의 유족 용매, 그리고 이에 프로테오 용매의 40 μL을 추가합니다. 바이알을 캡.
밀봉 된 유리 파이펫에 용매 혼합물 몇 방울을 조심스럽게 추가하십시오. 액체가 모세관에 들어갈 수 있도록 밀봉 된 파이펫의 끝을 부드럽게 쓸어 넣습니다. 용액이 모세관 의 바닥에서 ~ 2 인치의 깊이가 될 때까지 반복합니다. 공기 의 거품이 없는지 확인합니다.
파이펫을 14/20 고무 중격으로 캡. 바늘로 덮인 3mL 주사기를 사용하여 파이펫에 바늘을 삽입하고 공기 3mL을 꺼냅니다. 이렇게 하면 부분 진공이 생성되어 다음 단계를 용이하게 합니다.
모세관의 상단을 밀봉합니다. 파이펫을

Results

Experimental 결과

	페(아카)₃	클로로포름
m (g)	0.0051	0.874
MW (g/mol)	353.17	n/a
n (몰)	1.44⋅10^-5 Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here Application and Summary 에반스 방법은 용해성 금속 복합체의 자기 감수성을 얻기 위한 간단하고 실용적인 방법입니다. 이것은 금속 복합체에서 페어링되지 않은 전자의 수를 제공하며, 이는 분광법, 자기 특성 및 복합체의 반응성과 관련이 있습니다. 기갑 종의 자기 감수성을 측정하는 것은 금속 복합체의 핵심 특성인 페어링되지 않은 전자의 수를 제공합니다. 금속 복합체의 반응성은 전자 구조, ?... 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 Method Unpaired Electrons Solution state Metal Complexes Paramagnetic Diamagnetic NMR Spectroscopy Reactivity Prediction Magnetic Moment Spin only Magnetic Moment Orbital Contributions Magnetic Susceptibility Chemical Shift 1. 모세관 삽입 준비 라이터 나 다른 가스 불꽃을 사용하여 긴 파스퇴르 파이펫의 끝을 녹입니다. 작은 전구가 형성될 때까지 피펫 끝을 화염에 부드럽게 회전시다. 유리가 식도록 합니다. 신경병 바이알에서, 유족의 50:1 (부피) 용액을 준비: 프로테오 클로로폼. 파이펫 2 mL의 유족 용매, 그리고 이에 프로테오 용매의 40 μL을 추가합니다. 바이알을 캡. 밀봉 된 유리 파이펫에 용매 혼합물 몇 방울을 조심스럽게 추가하십시오. 액체가 모세관에 들어갈 수 있도록 밀봉 된 파이펫의 끝을 부드럽게 쓸어 넣습니다. 용액이 모세관 의 바닥에서 ~ 2 인치의 깊이가 될 때까지 반복합니다. 공기 의 거품이 없는지 확인합니다. 파이펫을 14/20 고무 중격으로 캡. 바늘로 덮인 3mL 주사기를 사용하여 파이펫에 바늘을 삽입하고 공기 3mL을 꺼냅니다. 이렇게 하면 부분 진공이 생성되어 다음 단계를 용이하게 합니다. 모세관의 상단을 밀봉합니다. 파이펫을 링 스탠드에 수평으로 고정합니다. 라이터를 사용하여 파이펫 바닥의 용액 위의 유리를 부드럽게 합니다. 유리가 부드러워지면 파이펫 끝을 회전시키고 파이펫 끝을 고정 된 베이스에서 당겨. 밀봉 된 모세관을 식힙니다. 2. 파라마그네틱 용액 준비 분석 균형을 사용하여 반짝이는 바이알과 뚜껑을 질량. 질량을 기록합니다. 5-10 mg의 Fe(acac)_3을 신경병 바이알에 대량으로 내포하고 질량을 주목한다. Fe (acac)_3은 매우 높은 용액 자기 모멘을 가지고 있습니다. 따라서 5-10 mg은 화학 적 변화의 큰 변화를 생성합니다. 전형적으로, 10-15 mg은 에반스 방법 샘플에 사용하기에 더 적합한 질량이다. 제조된 용매 혼합물의 파이펫 ~600 μL은 파라자성 종을 함유하는 바이알로 한다. 유리병을 캡하고 질량을 기록합니다. 솔리드가 완전히 용해되는지 확인합니다. 3. NMR 샘플 준비 표준 NMR 튜브에서 모세관 인서트를 비스듬히 떨어뜨려 파손되지 않도록 합니다. 파라자성 종을 포함하는 용액의 파이펫. NMR 튜브를 캡. 공기에 민감한 샘플을 보려면 파라필름을 캡 주위에 싸십시오. 4. 데이터 수집 표준 ¹H NMR 스펙트럼을 획득하고 저장합니다. 프로브의 온도를 기록합니다. 무선 주파수를 기록합니다. 5. 데이터 분석 및 결과 용매의 질량 및 밀도를 사용하여 파라마그네틱 용액을 준비하는 데 사용되는 용매의 부피를 계산합니다. 파라자성 용액의 농도(M)를 계산합니다. 순수한 용매(모세관)와 파라자트(모세관 외부)에 의해 이동된 용매 공진의 피크 분리를_{계산한다(Δ ppm).} 이 작업이 ppm에서 수행되면 방정식 5로Hz로 변환합니다. (5) F = Hz의 분광계 무선 주파수 방정식 4를사용하여 자기 감수성을 계산합니다. 방정식 1을 사용하여 자기 모멘을 계산합니다. 수학식 3에서n 페어링되지 않은 전자에 대해 예측된 자기 모멘트와 비교합니다. 자기 감수성은 테이블에 주어진 예상 된 스핀 전용 값보다 약간 크지만 n +1 짝을 이루는 전자에 해당하는 것보다 작아야합니다. 파라기 종에 대한 페어링되지 않은 전자의 수를 제공합니다. 6. 문제 해결 잘 해결된 용매 피크 두 개가 관찰되지 않으면 다음을 시도해 보십시오. 두 봉우리의 화학 적 시프트 차이 (ppm)를 증가시키기 위해 더 큰 필드 강도를 가진 분광계를 사용합니다. 시프트가 더 커지도록 샘플을 더 집중하게 합니다. 때로는 값이 이해가 되지 않습니다. 너무 낮은 값을 얻은 경우 다음을 시도해 보십시오. 반복, 용매와 파라마그네틱 종을 대량에 더 많은 주의를 복용. 사용되는 파라마그네틱 종은 순수해야 합니다. 결정의 용매 불순물조차도 질량에 영향을 미치므로 농도가 집중됩니다. 큰 분자의 경우, 자기자극은 너무 중요해서 자기 교정이 이루어져야 할 지도 모릅니다. 이 용어는 수학식 4로 뺍니다. 때로는 값이 이해가 되지 않습니다. 너무 높은 값을 얻은 경우 다음을 시도해 보십시오. 6.2.1-6.2.3과 동일한 단계를 따르십시오. 무거운 금속의 경우 궤도 기여도를 포함해야 할 수 있습니다. 7. 공기에 민감한 샘플 공기에 민감한 샘플은 이 기술을 사용하여 쉽게 분석할 수 있습니다. 1.2-1.4 단계, 2 단계 및 3 단계는 단순히 글러브 박스 내에서 수행됩니다. 건너뛰기... 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 이 컬렉션의 비디오: Now Playing 에반스 방법 Inorganic Chemistry 67.9K Views 슐렌크 라인 기술을 이용한 티(III) 메탈로센의 합성 Inorganic Chemistry 31.5K Views 글러브박스 및 불순물 센서 Inorganic Chemistry 18.6K Views 승화에 의한 페로센정화 Inorganic Chemistry 54.3K Views 단일 결정 및 분말 X선 회절 Inorganic Chemistry 103.8K Views 전자 파라마그네틱 공명 (EPR) 분광법 Inorganic Chemistry 25.3K Views 뫼스바우어 분광법 Inorganic Chemistry 21.9K Views 루이스 산-베이스 상호 작용 Ph3P-BH3 Inorganic Chemistry 38.7K Views 페로센의 구조 Inorganic Chemistry 79.0K Views IR 분광기에 그룹 이론의 적용 Inorganic Chemistry 44.9K Views 분자 궤도 (MO) 이론 Inorganic Chemistry 35.1K Views 네 배 금속 - 금속 본딩 패들 휠 Inorganic Chemistry 15.3K Views 염료 감질 태양 전지 Inorganic Chemistry 15.6K Views 산소 운반 코발트 (II) 복합체의 합성 Inorganic Chemistry 51.4K Views 급진적 중합 반응의 광화학 개시 Inorganic Chemistry 16.7K Views 개인 정보 보호 이용 약관 정책 연락처 사서에게 추천하기 JoVE 뉴스레터 연구 JoVE Journal 연구 방법 컬렉션 JoVE Encyclopedia of Experiments 아카이브 교육 JoVE Core JoVE Science Education JoVE Lab Manual JoVE Business JoVE Quiz JoVE Playlist Faculty Site 저자 개요 간행과정 편집 위원회 범위 및 정책 Peer Review 자주하는 질문 제출 사서 개요 추천의 글 구독 액세스 리소스 라이브러리 자문 위원회 자주하는 질문 JoVE 소개 개요 리더십 블로그 JoVE Help Center JoVE Sitemap Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. 판권 소유