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エレクトライドとは、電子が陰イオンの役割を果たすイオン化合物である。[1]アンモニア中のアルカリ金属の溶液はエレクトライド塩である。[2]ナトリウムの場合、これらの青い溶液は[Na(NH 3 ) 6 ] +と溶媒和電子からなる。
- Na + 6 NH 3 → [Na(NH 3 ) 6 ] + + e −
陽イオン[Na(NH 3 ) 6 ] +は八面体 配位錯体である。名前にもかかわらず、電子はナトリウム-アンモニア錯体から離れず、Naから配位アンモニア分子の空軌道に移動する。[3]
固体塩
クラウンエーテルや[ 2.2.2 ]-クリプタンドのような錯化剤を[Na(NH 3 ) 6 ] + e −溶液に加えると、 [Na (クラウンエーテル)] + e −または[Na(2,2,2-クリプタンド)] + e −が得られる。これらの溶液を蒸発させると、化学式[Na(2,2,2-クリプタンド)] + e −の青黒色の常磁性固体が得られる。
ほとんどの固体エレクトライド塩は240 K以上で分解しますが、[Ca 24 Al 28 O 64 ] 4+ (e − ) 4は室温で安定しています。[4]これらの塩では、電子は陽イオン間で非局在化しています。これらの塩の特性が分析されています。[5]
ThI 2とThI 3もエレクトライド化合物であると提案されている。[6] 同様に、CeI
2、LaI
2、GdI
2、およびPrI
2これらはすべて三価金属イオンを含むエレクトライド塩である。 [7] [8]
有機金属エレクトライド
マグネシウム還元ニッケル(II)-ビピリジル（bipy）錯体は有機エレクトライドと名付けられている。一例は[(THF) 4 Mg 4 (μ 2 -bipy) 4 ] –であり、ここでエレクトライドはより大きな錯体内のMg正方クラスターによって形成される単独占有分子軌道（SOMO）である。 [9]
「無機エレクトライド」も記述されている。[10]
反応
エレクトライド塩は、バーチ還元での使用で実証されているように、強力な還元剤です。これらの青い溶液を蒸発させると、ナトリウム金属の鏡像が得られます。蒸発させなければ、このような溶液は、電子がアンモニアを還元するにつれて徐々に色を失います。
- 2[Na(NH 3 ) 6 ] + e − → 2 NaNH 2 + 10NH 3 + H 2
この変換は様々な金属によって触媒される。[11]反応中間体としてエレクトライド[Na(NH 3 ) 6 ] + e − が形成される。
高圧要素
量子化学では、エレクトライドは電子密度の最大値、非核アトラクター、臨界点での大きな負のラプラシアン、および1に近い電子局在関数等値面によって特徴付けられる。 [12]エレクトライド相は典型的には半導体であるか、または非常に低い導電性を持ち、[13] [14] [15]通常は複雑な光学応答を伴います。[16]ヘリド二ナトリウムと呼ばれるナトリウム化合物は、113ギガパスカル（1.12 × 10 6 atm）の圧力下で生成されています。 [17]高圧エレクトライドの局在電子密度は孤立した電子に対応するのではなく、（多中心）化学結合の形成によって生成されることが証明されています。[18] [19]
これらの高圧エレクトライド中の原子核と電子アニオン間の固有分極は、縦波と横波の音響モードの分裂（すなわち、イオン化合物のLO-TO分裂に類似したLA-TA分裂） [20]、絶縁エレクトライド中の普遍的だが堅牢なギャップレス表面状態（事実上の実空間の電荷キャリアのトポロジカル分布を形成する） [21]、およびその中のいくつかの不純物の巨大な電荷状態など、ユニークな特性をもたらす可能性があります。[22]
層状エレクトライン（エレクトレネン）
層状エレクトレンまたはエレクトレンとは、電子とイオン化した原子の原子的に薄い二次元層が交互に重なった単層材料である。 [23] [24]最初の例はCa 2 Nで、2つのカルシウムイオンの電荷（+4）がイオン層の窒化物イオンの電荷（-3）と電子層の電荷（-1）によってバランスが取れている。[23]
参照
参考文献
- ^ Dye, JL (2003). 「電子としての陰イオン」. Science . 301 (5633): 607–608. doi :10.1126/science.1088103. PMID 12893933. S2CID 93768664.
- ^ Holleman, AF; Wiberg, E.「無機化学」Academic Press: サンディエゴ、2001年。ISBN 0-12-352651-5
- ^ Zurek, Eva; Edwards, Peter P.; Hoffmann, Roald (2009-10-19). 「リチウム–アンモニア溶液に関する分子的展望」. Angewandte Chemie International Edition . 48 (44): 8198–8232. doi :10.1002/anie.200900373. ISSN 1433-7851.
- ^ Buchammagari, H.; et al. (2007). 「室温で安定なエレクトライドの合成有機試薬としての応用：水性媒体中でのピナコールカップリング反応」。Org . Lett . 9 (21): 4287–4289. doi :10.1021/ol701885p. PMID 17854199。
- ^ Wagner, MJ; Huang, RH; Eglin, JL; Dye, JL (1994). 「大きな6電子リングを持つエレクトライド」. Nature . 368 (6473): 726–729. Bibcode :1994Natur.368..726W. doi :10.1038/368726a0. S2CID 4242499.
{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)。 - ^ Wickleder、Mathias S.;フォーレスト、ブランディーン。ドルハウト、ピーター K. (2006)。 "トリウム"。モースでは、レスター R.。エーデルシュタイン、ノーマン M.フーガー、ジャン（編）。アクチニドおよびトランスアクチニド元素の化学(PDF)。 Vol. 3 (第 3 版)。オランダ、ドルドレヒト：シュプリンガー。 78–94ページ。土井：10.1007/1-4020-3598-5_3。ISBN 978-1-4020-3555-52016年3月7日時点のオリジナル（PDF）よりアーカイブ。
- ^ グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。pp. 1240–2。ISBN 978-0-08-037941-8。
- ^ Nief, F. (2010). 「非古典的二価ランタニド錯体」Dalton Trans . 39 (29): 6589–6598. doi :10.1039/c001280g. PMID 20631944.
- ^ デイ、クレイグ S.;ドゥ、クオン・ダット。オデナ、カルロタ。ベネト・ブッフホルツ、ジョルディ。徐、梁。フォルタン・ネジャド、シナ;ホップマン、キャスリン・Ｈ．マーティン、ルーベン（2022年7月13日）。 「Ni(II)還元による室温安定性マグネシウム電極」。J.Am.化学。社会。144 (29): 13109–13117。土井：10.1021/jacs.2c01807。hdl : 10037/32484。PMID 35830190。
- ^ 細野秀夫、北野正明（2021）。「無機エレクトライドの材料と応用の進歩」。化学レビュー。121（5）：3121–3185。doi ：10.1021/acs.chemrev.0c01071。PMID 33606511 。
- ^ Greenlee, KW; Henne, AL (1946). 「ナトリウムアミド」.無機合成. 第2巻. pp. 128–135. doi :10.1002/9780470132333.ch38. ISBN 9780470132333。
- ^ ポスティルズ、ヴェロニカ;ガルシア＝ボラス、マルク。ソラ、ミケル。ルイス、ジョセップ M.マティート、エドゥアルド (2015-03-05)。 「分子エレクトライドの存在と特性評価について」。化学コミュニケーション。51 (23): 4865–4868。土井：10.1039/C5CC00215J。ISSN 1364-548X。
- ^ Marques M.; et al. (2009). 「圧力下のカリウム: 擬似二元イオン化合物」. Physical Review Letters . 103 (11): 115501. Bibcode :2009PhRvL.103k5501M. doi :10.1103/PhysRevLett.103.115501. PMID 19792381.
- ^ Gatti M.; et al. (2010). 「ナトリウム：高圧下での電荷移動絶縁体」. Physical Review Letters . 104 (11): 216404. arXiv : 1003.0540 . Bibcode :2010PhRvL.104u6404G. doi :10.1103/PhysRevLett.104.216404. PMID 20867123. S2CID 18359072.
- ^ Marques M.; et al. (2011). 「高密度リチウムの結晶構造：金属-半導体-金属遷移」（PDF） . Physical Review Letters . 106 (9): 095502. Bibcode :2011PhRvL.106i5502M. doi :10.1103/PhysRevLett.106.095502. PMID 21405633.
- ^ Yu, Zheng; Geng, Hua Y.; Sun, Y.; Chen, Y. (2018). 「第一原理計算によるエレクトライド相の高密度リチウムの光学特性」。Scientific Reports . 8 (1): 3868. arXiv : 1803.05234 . Bibcode :2018NatSR...8.3868Y. doi :10.1038/s41598-018-22168-1. PMC 5832767. PMID 29497122 .
- ^ Wang, Hui-Tian; Boldyrev, Alexander I.; Popov, Ivan A.; Konôpková, Zuzana; Prakapenka, Vitali B.; Zhou, Xiang-Feng; Dronskowski, Richard; Deringer, Volker L.; Gatti, Carlo (2017年5月). 「高圧下でのヘリウムとナトリウムの安定した化合物」. Nature Chemistry . 9 (5): 440–445. arXiv : 1309.3827 . Bibcode :2017NatCh...9..440D. doi :10.1038/nchem.2716. ISSN 1755-4349. PMID 28430195. S2CID 20459726.
- ^ Racioppi, Stefano; Storm, Christian V.; McMahon, Malcolm I.; Zurek, Eva (2023-11-27). 「Na-hP4のエレクトライド性質について」. Angewandte Chemie International Edition . 62 (48): e202310802. arXiv : 2311.01601 . doi :10.1002/anie.202310802. ISSN 1433-7851. PMID 37796438.
- ^ Neaton, JB; Ashcroft, NW (2001-03-26). 「高密度におけるナトリウムの構成について」. Physical Review Letters . 86 (13): 2830–2833. arXiv : cond-mat/0012123 . doi :10.1103/PhysRevLett.86.2830.
- ^ Zhang, Leilei; Geng, Hua Y.; Wu, Q. (2021-04-16). 「エレクトライドにおける異常なLA-TA分裂の予測」. Matter and Radiation at Extremes . 6 (3): 038403. arXiv : 2104.13151 . doi :10.1063/5.0043276. ISSN 2468-2047.
- ^ ワン、ダン;ソン・ホンシン。チャン、レイレイ。ワン・ハオ。サン、イー。ウー、フォンチャオ。チェン、イン。チェン、シャンロン。耿、華 Y. (2024-02-01)。 「エレクトライドにおける普遍的な金属表面状態」。物理化学ジャーナル C。128 (4): 1845 ～ 1854 年。arXiv : 2402.15798。土井：10.1021/acs.jpcc.3c07496。ISSN 1932-7447。
- ^ Zhang, Leilei; Wu, Qiang; Li, Shourui; Sun, Yi; Yan, Xiaozhen; Chen, Ying; Geng, Hua Y. (2021-02-10). 「エレクトライドにおけるアニオン性準原子と格子間点欠陥の相互作用：高密度fccリチウムにおける点欠陥の異常な格子間占有と巨大電荷状態」. ACS Applied Materials & Interfaces . 13 (5): 6130–6139. arXiv : 2103.07605 . doi :10.1021/acsami.0c17095. ISSN 1944-8244.
- ^ ab Druffel, Daniel L.; Kuntz, Kaci L.; Woomer, Adam H.; Alcorn, Francis M.; Hu, Jun; Donley, Carrie L.; Warren, Scott C. (2016). 「2D材料としてのエレクトライドの実験的実証」アメリカ化学会誌. 138 (49): 16089–16094. arXiv : 1706.02774 . doi :10.1021/jacs.6b10114. PMID 27960319. S2CID 19062953. 2021年10月12日閲覧。
- ^ Druffel, Daniel L.; Woomer, Adam H.; Kuntz, Kaci L.; Pawlik, Jacob T.; Warren, Scott C. (2017). 「2D材料表面の電子：層状エレクトラインから2Dエレクトレンまで」 . Journal of Materials Chemistry C . 5 (43): 11196–11213. doi :10.1039/C7TC02488F . 2021年10月11日閲覧。
さらに読む
- JL Dye; MJ Wagner; G. Overney; RH Huang; TF Nagy; D. Tománek (1996). 「エレクトライドの空洞とチャネル」J. Am. Chem. Soc. 118 (31): 7329–7336. doi :10.1021/ja960548z.
- Janesko, Benjamin G .; Scalmani, Giovanni; Frisch, Michael J. ( 2016). 「エレクトライドにおける電子非局在化の定量化」。化学理論と計算ジャーナル。12 (1): 79–91。doi :10.1021/acs.jctc.5b00993。PMID 26652208 。