Ko nga mowhiti 5-silicona kakara ka whakahiato i te mutunga

He Moemoea Matū-Tawhito I Tuturu

Neke atu i te kotahi rau tau, ko te kakara - te ahuatanga miihini quantum e whakapumau ana i etahi ngota ngota hanga mowhiti - i kiia ko te rohe motuhake o te waro. Ko Benzene, i kitea i te tau 1825, i whakatauhia e Akuhata Kekulé i te tau 1865, ka noho hei tamaiti panui mo nga puhui kakara, me nga whakatipuranga o nga tohunga kemu i hanga nga ahumahi katoa ki runga i tana anga waro. Engari i roto i te whakatutukitanga rongonui e tuhi ana i nga ture o te matū pararopi, kua whakahiatotia e nga kairangahau te whakakai tuatahi e rima-mema tino kakara i titoa katoatia he ngota silicon. Ko tenei anion pentasilacyclopentadienide e tohu ana ehara i te mea he wikitoria waihanga noa, engari he huringa tauira mo te maarama ki te hononga matū, te pumau o te ngota, me te kaha o te silicon i tua atu i tana mahi i roto i nga semiconductors.

Te Aromaticity: Ko te mea ngaro o te pumau i hangaia te matū hou

Ki te maioha he aha te mea nui o te whakakai kakara-katoa, me maarama koe he aha te mea ka tukuna e te kakara. Ehara i te mea he mowhiti noa nga ngota ngota kakara - kei a raatau he whirihoranga irahiko motuhake ka wehea nga irahiko pi puta noa i te hanganga mowhiti, ka hanga he "kapua" o te kiato irahiko tiritahi ka tino whakaheke i te kaha o te ngota. E whai ana tenei whakawehenga i te ture a Hückel, e kii ana ko te ngota ngota porohita me te (4n + 2) pi irahiko - kei te n he tauoti kore-kino - ka whakaatu i te whakapumautanga kakara. Mo te anion cyclopentadienide (te putanga waro), ko te tikanga e 6 nga irahiko pi e tiritiri ana puta noa i nga ngota waro e 5.

Ehara i te mea iti tenei kaha whakapumau. Ko te Benzene, te mowhiti kakara waro ono, he tata ki te 150 kJ/mol te kaha ake i te cyclohexatriene whakapae me nga here takirua kua tohua. Ko te pumau tonu te take i kaha ai nga puhui kakara ki te matū rongoa (neke atu i te 85% o nga raau taero kua whakaaetia kia kotahi pea te mowhiti kakara), ka noho hei tuara o nga polymers waihanga, ka noho hei takawaenga matua i roto i nga mahi matū ahumahi e hia rau piriona taara te utu ia tau.

Ko te anion cyclopentadienide — te mowhiti kakara o te waro e rima-mema — he rite tonu te turanga. Koia te putake o te matū metallocene, e taea ai te whakakorikori penei i te ferrocene i huri i te matū organometallic i muri i to ratou kitenga i te tau 1951. He maamaa te patai i raru ai nga tohunga kemu mo nga tekau tau: mena ka taea e te waro te mahi penei, he aha e kore ai e taea te silicon?

Ko te Arai Silicon: He aha nga mea taumaha ka paopao ki te kakara

Ka noho te Hikaona ki raro tonu i te waro i runga i te ripanga o ia wa, ka tiritiri i nga irahiko valence e wha, me te hanga i nga hangahanga honohono tetrahedral i roto i te nuinga o nga pūhui. I runga i te pepa, me kaha ki te hanga mowhiti kakara. I roto i te mahi, ko te radius ngota nui o te silicon (1.17 Å ki te 0.77 Å o te waro) me etahi atu orbital 3p ka horapa te hanga i nga tino arai ki te ahua o te inaki pi-orbital whaihua e hiahiatia ana e te kakara.

Ko nga here takirua Hika-hirika i kiia ake e kore e taea tae noa ki te wa i whakahiatotia e te roopu a Robert West i te Whare Wananga o Wisconsin te disilene pumau tuatahi i te tau 1981. Heoi ano, he ngoikore rawa atu enei hononga takirua, he kaha ake te hohenga atu i o raatau hoa waro. He 310 kJ/mol te kaha o te hononga rua Si=Si ki te 614 kJ/mol mo C=C. Ko te whakatutuki i te herenga pi kua wehea puta noa i te whakakai katoa o nga ngota silicon me whakakore i tenei ngoikoretanga i te wa e mau tonu ana te hangahanga mahere e tika ana mo te inaki orbital.

Ko nga nganatanga o mua neke atu i te 40+ tau i puta mai etahi mowhiti kakara kua whakakapihia e te silicon, nga heterocycles kei roto, me nga momo tata. Engari ko te whakakai kakara homoatomic - ko nga ngota katoa i roto i te mowhiti he silicon - ka noho tonu te tohorā ma o te matū roopu matua. E rua nga wero: ko te whakahiato i te mowhiti e rima-silikoni me te tatau irahiko tika me te pupuri kia mau tonu te tohu.

Ko te Paahitanga: Te Whakaaetanga Hangarau Na roto i te Tiaki Steric

Ko te whakahiato angitu i whakawhirinaki ki tetahi rautaki kua noho hei paerewa koura mo te whakapumau i nga puhui roopu-matua hohenga: nga roopu whakakapi nui. Ma te whakapiri i nga herenga nui, koha irahiko ki ia ngota silicon i roto i te whakakai, i tutuki i te roopu rangahau nga kaupapa whakahirahira e toru i te wa kotahi. Ko nga roopu nui i whakamarumaru tinana nga here hika-hirika tauhohenga mai i nga reagents o waho, na o ratou taonga tuku irahiko i awhina i te whakapumau i te utu kino o te anion, a na to ratou nui steric i kaha te hangahanga tata-papa e hiahiatia ana mo te wetewete pi.

Ko te tohu o te pentasilacyclopentadienide kua whakahiatotia i whakapumau i te ahua kakara na roto i nga tikanga motuhake maha:

• Te whakaataata-a-rorohikoi whakaatu tata-rite te roa o te herenga Si-Si huri noa i te mowhiti (~ 2.25 Å), e rite ana ki te herenga kua wehea, kaua ki te whakawhiti i nga here kotahi me te rua
• Tirohanga Ahurangi Autō karihi (NMR)i whakaatu i nga tauira whakamarumaru ahua e rite ana ki te naianei mowhiti kakara
• Ko nga tatauranga o te Nucleus-independent chemical shift (NICS)i whakaputa i nga uara tino kino i te pokapu mowhiti, he tohu rorohiko e whakaaetia ana mo te kakara
• UV-visible spectroscopy i whakaatu i nga ahuatanga whakaurunga e rite ana ki nga whakawhitinga pi-ihiko kua wehea puta noa i te anga silicon
• Te tātaitanga ariā mahi kiato (DFT)i whakaū i te pūngao whakapūmau kakara nui, i whakatauhia ki te 50-70 kJ/mol

Ahakoa he iti ake te kaha whakapumau kakara i te 150 kJ/mol o te benzene, he mea nui kia noho mokemoke te puhui me te tohu i te pāmahana rūma i raro i nga ahuatanga o te hau koretake — he tutukinga whakamiharo mo te ngota ngota i whakaponohia e te nuinga o nga tohunga kemu karekau e noho i roto i te ahua pumau.

I tua atu i te Paepae Taiwhanga: Nga Tikanga mo te Ao-Tuturu

Ko te whakahiatotanga o nga mowhiti silicon kakara e whakatuwhera ana i nga huarahi rangahau e toro atu ana ki tua atu o te hiahia matauranga. Ka taea e nga puhui kakara-a-Sikolika te whakaatu i nga taonga hiko he rereke te rereke mai i o raatau waro tairitenga, me nga tono pea mo te maha o nga umanga utu nui.

Ko te kitenga o te kakara-katoa-silicone ehara i te taapiri i tetahi puhui hou ki te putumōhio - ka whakatuu he karaehe hou katoa mo te hoahoanga ngota. Ko nga tono katoa i hangaia i runga i te haunga waro i roto i nga tau 160 kua pahure ake nei, he tauira hanga-kirika e tatari ana kia tuhurahia, kei ia tangata he taonga hiko, whatu, me te whakakorikori.

I roto i te hangarau hikohiko, i te mea kei te noho rangatira te silicon hei rauemi turanga, ka taea e nga puhui silicon kakara te mahi hei waahanga hiko tauine-ngota. Ko nga irahiko pi kua wehea i roto i enei mowhiti ka taea te whakahaere utu i runga i nga huarahi rereke mai i te nuinga o te silicon, ka tuku huarahi ki te hikohiko hiko me nga taputapu rorohiko quantum. I te mea ko te maakete semiconductor o te ao e kiia ana ka neke ake i te $1 trillion hei te tau 2030, tae noa ki te piki haeretanga o te hikohiko hiko hanga-a-kirika e mau ana i nga paanga arumoni.

I roto i te photovoltaics, ka taea e nga mowhiti kakara silicon te mahi hei chromophores hauhake marama. Ko o raatau whakaurunga me o raatau taonga tuku - ka taea te whakarereke ma te whakarereke - ka taea e nga karaehe hou o nga diodes (OLED) o te hiako-a-raro (OLEDs) me nga whakamaarama pūtau solar e hono ana i te aputa i waenga i nga whakaahua hiko hiko tuku iho me nga hangarau solar ka puta ake.

Te Pātai Catalyst: Silicon Metallocenes on the Horizon

Tena pea ko te mea tino whakahihiri ko te kaha mo nga metallocenes-a-kirika. Ko te anion cyclopentadienide o te waro ka hanga i nga puhui hanawiti me te tata ki nga konganuku whakawhiti katoa, a ko enei metallocenes he whakakorikori tino nui i roto i te matū polymer. Ko Ziegler-Natta me nga kaiwhakatuma metallocene e tautoko ana i te hanga neke atu i te 100 miriona tana polyethylene me te polypropylene ia tau - he maakete tata ki te $200 piriona.

Mehemea ka taea e te pentasilacyclopentadienide te ruruku ki te whakawhiti i nga konganuku pera i te ahua o tana tairitenga waro, ka puta he rerekee nga ahuatanga hiko me nga taonga hiko. Ko te mowhiti silicon nui ake ka hanga he "koki ngau" whanui huri noa i te pokapu whakarewa, ka taea pea te kowhiringa hou i roto i te polymerization olefin, te whakahohe CH, me etahi atu huringa catalytic. Ahakoa te iti o te whakapai ake i te pai o te whakakorikori i tenei tauine ahumahi ka huri ki te piriona taara te uara me te hekenga nui o te whakapau kaha me te ururua.

Ko nga rangahau rorohiko moata e kii ana ka taea ano e nga metallocenes silicon te whakaatu i nga taonga autō whakaniko i whakaritea ki o raatau waro, te whakatuwhera i nga tono i roto i te spintronics me nga rauemi rokiroki raraunga autō. He rangatahi tonu te mara, engari kei te whakatakotohia te kaupapa ariā puta noa i nga roopu rangahau maha puta noa i te ao.

Te Whakahaere i te Matatini o Nga Mahi Rangahau Hou

Ko nga pakaruhanga pera i nga mowhiti silicon kakara e whakaatu ana i te uaua o te rangahau putaiao hou — nga kaupapa mo nga tau maha e pa ana ki nga roopu-whakawhitiwhiti, nga taputapu utu nui, nga hanganga ture, te whakahaere tahua, me te mahi tahi o te ao. Ko nga roopu rangahau me nga tiimata e hokohoko ana i o raatau kitenga ka pa ki nga wero whakahaere e rite ana ki era o nga hinonga-waenganui: te whai i te maha o nga kaupapa kaha, te whakahaere i nga hoko me nga hononga kaihoko mo nga matū motuhake me nga taputapu, te whakahaere HR mo nga roopu hurihuri o nga pouako me nga tauira paetahi, me te pupuri i nga rekoata tino pai mo te tiaki i nga rawa hinengaro.

Ko nga papaaho penei i a Mewayz e whakatika ana i tenei uauatanga whakahaere. Ma te 207 nga waahanga whakauru e hora ana i te CRM, te nama, te whakahaere kaupapa, te HR, me te tātaritanga, ka hoatu e Mewayz ki nga whakahaere rangahau he punaha kotahi hei whakahaere i te taha pakihi o te auahatanga. Engari kaua ki te whakakotahi i nga ripanga, nga mekameka imeera, me nga taputapu rorohiko momotu, ka taea e nga roopu te whai i nga tohu o te kaupapa, te whakahaere i nga nama a nga kaiwhakarato mo nga reagents taiwhanga, te whakarite i nga raarangi a te roopu, me te whakaputa i nga purongo putea e hiahiatia ana e nga tari putea - mai i te papa kotahi. Mo nga roopu 138,000+ kei te whakamahi i a Mewayz puta noa i te ao, he iti ake te wa ki runga i nga mahi whakahaere me te nui ake o te wa ki te pana i nga rohe o nga mea ka taea e te pūtaiao.

He aha te mea ka heke mai: He mea ngaro ano kei te Ripanga Waa

Ko te whakahiatotanga angitu o te whakakai kakara-katoa ka ara ake te patai: me pehea etahi atu huānga Rōpū 14? Ko te Germanium, te tine, me te kaiarahi e tiritiri ana i te whirihoranga irahiko wha-valence-irahiko, a ka whakaatu ia tangata i ana ake wero mo te whakatutuki i nga punaha mowhiti kakara. Inaianei kua kiia ko nga mowhiti kakara Germanium he whainga tata mo te wa poto, na te mea ko te waahi waenga o germanium i waenga i te silicon me nga mea taumaha ake.

I tua atu i te Rōpū 14, kua whakawhānuihia te ariā o te kakara ki nga tautau boron (ko nga boranes me nga carboranes e whakaatu ana i te kakara-toru-ahu), nga mowhiti ūkuikui, tae atu ki nga punaha kakara-katoa penei i te Al4²⁻ tetraanion i tohu tuatahi i te tau 2001. poraka hanga whare me nga taonga e kore e taea te kape e nga punaha waro anake.

Ko te whakahiatotanga o te pentasilacyclopentadienide e whakamana ana i te ahua whanui o te matū hou: te torotoro nahanaha o nga huānga roopu matua mo nga kaupapa here kua rahuitia i mua mo te waro. I roto i nga tau e rua kua pahure ake nei, ko nga puhui pumau kei roto i nga here taarua-silicon-silicone, nga herenga toru-toru ūkuikui-ūkuikui, tae atu ki nga here piritoru boron-boron kua tutuki katoa. Ko ia o enei kitenga i mua i nga tekau tau o te nganatanga i rahua me te whakaaro pohehe, a kua whakatuwherahia e ia waahanga hou mo te hoahoa rauemi.

He aha te mea tino hirahira o te mowhiti silicon kakara ko tona hononga tika ki tetahi o nga tino kaupapa hokohoko matū. Ehara te Aromaticity i te tangohanga matauranga - ko te taonga irapoi e pou here ana i nga rongoa, kirihou, waikano, pahū, agrochemical, me nga rawa hiko. Ko te whakaroa atu i tenei rawa ki te silicon e kore e whakaoti noa i te rarangi o te ripanga pukapuka. Ka whakatuwherahia he wa hou o te matū silicon i reira ka toro atu te kaha o te huānga ki tua atu i nga angiangi karaihe i roto i a tatou maramara rorohiko, ki roto hoki i te ao o te hoahoa rapoi, tae noa ki tenei wa, no te waro anake.

Patai Auau

He aha te mowhiti silicon kakara?

Ko te whakakai silicon kakara he rapoi ngota e hanga ana nga ngota silicon i te hanganga pumau, te ahua whakakai me te tino "aromatic" motuhake, he taonga kua roa kua whakaarohia he waro anake. Kei roto i tenei ko te tiritiri i nga irahiko huri noa i te mowhiti, ka tino pakari. Ko tenei kitenga ka whakawhānui ake i te ariā o te kakara ki tua atu i te matū waro ki roto i te ao o nga huānga parakore penei i te silicon.

He aha te take i kiia ai tenei whakahiatotanga he tino paetae?

Neke atu i te kotahi rau tau, ko te kakara te ahua o nga ngota ngota waro penei i te benzene. Ko te angitū o te hanga i tetahi whakakai u, kakara kakara mai i te silicon ka tohu ko tenei kaupapa matū matua ehara i te waro-motuhake. Ka tuhi ano i te matauranga pukapuka me te whakatuwhera i nga huarahi hou mo te hoahoa rauemi hou me nga taonga hiko ahurei kaore e taea te whakaaro i mua mo nga pūhui silicon.

He aha nga whakamahinga pea o enei mowhiti silicon?

I te wa kei roto tonu i nga waahanga rangahau, ka taea e enei whakakai silicon kakara te arahi ki nga tono hurihuri. Ko o raatau hanganga hiko motuhake ka taea te whakamahi ki te hanga momo semiconductors hou, nga rauemi matatau mo te hikohiko, me nga miihini pai ake ranei. Ma te mohio me pehea te whakahaere i te kakara i roto i te silicon ka taea te whakatuwhera i nga peka hou katoa o te pūtaiao rauemi, he waahanga ako matua mo nga tohunga kemu e whakamahi ana i nga rauemi penei i a Mewayz (e 207 nga waahanga kei te $19/mo).

He aha te hononga o tenei kitenga ki te matū silicon o naianei?

Ka whakawerohia e tenei kitenga te tirohanga tawhito mo te matū silicon. I te nuinga o te wa, ka hangahia e te silicon nga hononga kotahi, ka hanga mekameka me nga hanganga he rite ki nga alkanes (waiwai warowai). Ko te hanga o te whakakai kakara mau e whakaatu ana ka taea e te silicon te uru atu ki nga kaupapa herenga uaua ake, he rite ki te waro, tera pea ka arahi ki tetahi karaehe hou o nga puhui hanga-kirika me nga taonga rereke mai i nga silicones me nga silane.