כיצד ללמוד על כימיה של מתכות מעבר?
תחום כימיה זה נמצא בממשק שבין כימיה אורגנית לבין כימיה אנאורגנית של המתכות על כל סוגיה.
מתכות מעבר הן קבוצה של מתכות שנמצאות באמצע הטבלה המחזורית בין המתכות הטהורות ללא המתכות. מאמר זה דן בתכונות הכימיות של סוג יסודות חשוב זה.
חלק 1 מתוך 6: הרקע לכימיה אורגנו-מתכתית
- 1למדו את הרקע של הכימיה האורגנומטלית. זהו ענף של כימיה אורגנית שהוא בגיל יחסית יחסית, שראשיתו בעשורים ספורים בלבד. תחום כימיה זה נמצא בממשק שבין כימיה אורגנית לבין כימיה אנאורגנית של המתכות על כל סוגיה.
- הצורך בפיתוח תחום כימיה זה נבע מכך שתגובות אורגניות רבות אינן יכולות להמשיך בתנאים רגילים של תגובות במעבדה האורגנית.
- 2שים לב שלמתכות יש כימיה ייחודית מאוד בהשוואה לאטומים אחרים בטבלה המחזורית. הסיבה לכך היא השימוש במתכות המעבר באורביטלים 5-ד נוספים כאשר הם מתחברים עם שאר היסודות.
חלק 2 מתוך 6: תועלת של תרכובות אורגנו-מטאליות
- 1להבין למה משמשים התרכובות. הם שימושיים כזרזים לתגובות אורגניות אלה שאחרת לא ימשיכו להסתיים.
- קיימים יישומים פוטנציאליים רבים לתהליכים תעשייתיים לסינתזה של תרכובות חשובות, כגון סינתזה של פולימרים אורגניים.
- 2השתמש באנלוגיה כדי לעזור לך להבין את התרכובות. מינוח אנלוגי לתופעה זו הוא התגובות הכימיות המתרחשות בגופם של בני אדם ובעלי חיים אשר מתרחשות בעיקר תחת זרז של חלבונים מסוג מיוחד בגוף הנקראים אנזימים.
- 3למד כיצד משתמשים בתרכובות אורגנו-מטאליות כריאגנטים. הם בדרך כלל עובדים על ידי הורדת ערך האנרגיה החופשית של גיבס לתגובות שהם מזרזים. תרכובות אורגנו-מטאליות הן ריאגנטים שימושיים מאוד המסוגלים לזרז תגובות אורגניות דרך מעגל תגובות ספציפי הכרוך במתכת המרכזית שהיא בדרך כלל מתכת מעבר.
- מחזור זה כולל בדרך כלל צעדים ידועים כמו תוספת חמצונית למתכת ותהליך של הכנסת נדידה ומסתיים בחיסול רדוקטיבי כדי לתת את התוצר הסופי.
- תהליכים אלה נעשו בהרחבה מנקודת מבט קינטית על ידי תיוג נהלים באמצעות איזוטופים של מימן כגון דאוטריום ואיזוטופים אחרים.
לקבוצת הפלדיום כימיה ידועה; התרכובות האורגניות שלה משמשות בתהליך קטליטי של תגובות אורגניות.
חלק 3 מתוך 6: קבוצות ליתיום ומגנזיום
- 1הייה מודע כי כימיה אורגנו- מעורבים הקבוצות ליתיום ומגנזיום שונה לחלוטין מזו מעורבים כימיה של מתכות מעבר. הכימיה האורגנית המעורבת בקבוצות ליתיום ומגנזיום היא כימיה יונית. זה נותן לקבוצה הפונקציונלית האורגנית אופי נוקלאופילי בתגובות שלה, בגלל ההבדל הגדול בנגנון האלקטרוני בין המתכת לקבוצה הפונקציונלית האורגנית.
- 2חפש דוגמאות.
- דוגמה ידועה לתרכובת אורגנו-מתכתית מסוג זה היא ריאגנט גריניארד שהוא ריאגנט אורגני-מגנזיום המשמש באופן נרחב במעבדה האורגנית כסוכן אלקילציה. ריאגנטים של גרינגארד מכינים בדרך כלל מ אלקיל ברומידים בתהליך של תוספת חמצונית על מתכת מגנזיום ניטראלית.
- סוג אחר של ריאגנט המשתמש במתכת שונה הוא ריאגנט רפורמצקי. ריאגנט זה הוא תרכובת אורגנו-אבץ המהווה גם נוקלאופיל בהתנהגותו הכימית המשמש כגיב אלקילציה. תרכובות אבץ אורגניות מוכנות באופן דומה לריאגנטים של גריגנארד מברומידים של אלקיל בתהליך של תוספת חמצונית על מתכת האבץ.
- 3שים לב כי תרכובות אורגנוליטיום בסיסיות יותר מגדולי גרינגארד בשל היותן יציבות פחות מבחינה תרמו-דינמית.
- ריאגנטים של גרינגארד הם הרבה יותר יציבים מבחינה תרמו-דינמית מאשר תרכובות אורגניאליום. לכן הם גם נוקלאופיליים יותר ובררניים יותר.
- ריאגנטים אורגנו-מתכתיים הם בדרך כלל תרכובות רגישות מאוד לסביבה בה הם נמצאים. הם רגישים מאוד למים ולחמצן. לכן בדרך כלל תגובות הכוללות תרכובות אורגנו-מטאליות מבוצעות באווירה אינרטית הדורשת טכניקות מעבדה מיוחדות כגון עבודה בארגז כפפות למשל.
קרא גם: כיצד להשתמש אם כי במשפט?
חלק 4 מתוך 6: קטליזה הומוגנית
- 1למד על קטליזה הומוגנית. כימיה אורגנית-מתכתית-מעבר היא סוג כימיה חשוב מאוד בשל יישומה הפוטנציאלי בזרז תגובות אורגניות. נושא זה בכימיה נקרא על ידי ריאגנטים אורגנו-מתכתיים קטליזה הומוגנית.
- 2שימו לב שיש הבדלים בקטגוריות. יש רשויות שמציבות תחום כימיה זה בכימיה אנאורגנית, אך אחרות כוללות אותו בתחום הכימיה האורגנית ומכנות אותו יישומים של מתכות מעבר בסינתזה אורגנית.
- 3למד על התהליכים התעשייתיים הרבים האפשריים. תהליכים תעשייתיים רבים תוכננו להשתמש בסוג מיוחד זה של ריאגנטים אורגנו-מתכתיים לתהליך זרז תגובות אורגניות, כגון תהליך זיגלר-נטה, המהווה תהליך תעשייתי חשוב בכימיה.
שים לב שכימיה אורגנו-מתכתית הכוללת את קבוצות הליתיום והמגנזיום שונה לחלוטין מזו הכרוכה בכימיה של מתכות המעבר.
חלק 5 מתוך 6: חיסול רדוקטיבי
- 1למד על סוג התגובה האחרון. הכוונה לחיסול הרדוקטיבי המחזיר את המתכת למצב החמצון המקורי.
- 2למד את שתי הדרכים לזרז את התגובות. ריאגנטים אורגנו-מתכתיים המשמשים לזרז תגובות אורגניות משמשים בדרך כלל באחת משתי דרכים. שתי דרכים אלה הן: כמויות סטואיכומטריות וקטליטיות של המגיב האורגנו-מתכתי.
- הבחירה באיזו אחת משתי האפשרויות הללו להשתמש תהיה תלויה אם מגיב נצרך בתגובה או אם הוא מתחדש.
יש רשויות שמציבות תחום כימיה זה בכימיה אנאורגנית, אך אחרות כוללות אותו בתחום הכימיה האורגנית ומכנות אותו יישומים של מתכות מעבר בסינתזה אורגנית.
חלק 6 מתוך 6: להתעדכן
- 1התעדכן לגבי התפתחויות חדשות. החיפוש אחר זרזים חדשים בתחום הכימיה נמשך במרץ בשל השימושים הפוטנציאליים שלהם בתעשייה ובמחקר כימי.
- לקבוצת הפלדיום כימיה ידועה; התרכובות האורגניות שלה משמשות בתהליך קטליטי של תגובות אורגניות.
- תהליך החיבור החמצוני של מתכת נתונה חייב להיות באמצעות מתכת בלתי רוויה יחסית, שלרוב רוויה אלקטרונית.
- מתכות הרוויות יחסית בדרך כלל מנתקות חלק מהליגנדים שלהן לפני שעוברות תהליך של תוספת חמצונית.
