Awọn oruka ohun alumọni 5 ti oorun didun ti ṣajọpọ nikẹhin

Ala Kemistri Ọdun-Odun Kan Ti mọ

Fun diẹ sii ju ọgọrun ọdun lọ, aromaticity - lasan imọ-ẹrọ kuatomu ti o funni ni iduroṣinṣin iyalẹnu si awọn ohun elo ti o ni iwọn oruka kan - ni a ka si aaye iyasọtọ ti erogba. Benzene, ti a ṣe awari ni ọdun 1825 ati ti iṣeto ni ọna nipasẹ August Kekulé ni ọdun 1865, di ọmọ panini fun awọn agbo ogun oorun, ati awọn iran ti awọn kemistri kọ gbogbo awọn ile-iṣẹ sori ilana ti o da lori erogba. Ṣugbọn ni aṣeyọri ala-ilẹ kan ti o tun awọn ofin ti kemistri aibikita ṣe, awọn oniwadi ti ṣajọpọ oruka akọkọ ti oorun aladun marun ti o ni awọn ọta silikoni patapata. Pentasilacyclopentadienide anion yii ṣe aṣoju kii ṣe iṣẹgun sintetiki nikan, ṣugbọn iyipada paragi ni bii a ṣe loye isọdọmọ kemikali, iduroṣinṣin molikula, ati agbara ti a ko tii ti silikoni kọja ipa rẹ ninu awọn semikondokito.

Aromatite: Aṣiri Iduroṣinṣin Ti o Kọ Kemistri Igbalode

Lati mọriri idi ti oruka aromatic ohun gbogbo silikoni ṣe pataki, o nilo akọkọ lati loye kini aromaticity n pese nitootọ. Awọn ohun elo oorun didun kii ṣe iwọn iwọn nirọrun - wọn ni iṣeto elekitironi pataki kan nibiti awọn elekitironi pipọ ti wa ni iyasọtọ kọja gbogbo eto iwọn, ṣiṣẹda “awọsanma” ti iwuwo elekitironi ti o pin ti o dinku agbara moleku naa ni iyalẹnu. Delocalization yii tẹle ofin Hückel, eyiti o sọ pe planar, molecule cyclic with (4n + 2) pi electrons — nibiti n jẹ nọmba ti kii ṣe odi — yoo ṣe afihan imuduro aromatic. Fun cyclopentadienide anion (ẹya erogba), iyẹn tumọ si awọn elekitironi 6 pi pin kọja awọn ọta carbon 5.

Agbara imuduro yii kii ṣe ohun kekere. Benzene, oruka oorun didun erogba mẹfa, jẹ isunmọ 150 kJ/mol diẹ sii iduroṣinṣin ju cyclohexatriene hypothetical kan pẹlu awọn iwe ifowopamosi ilọpo meji yoo jẹ. Iduroṣinṣin afikun yẹn ni idi ti awọn agbo ogun aromatic ṣe jẹ gaba lori kemistri elegbogi (ju 85% awọn oogun ti a fọwọsi ni o kere ju oruka aromatic kan), ṣe ẹhin ẹhin ti awọn polima sintetiki, ati ṣiṣẹ bi awọn agbedemeji bọtini ni awọn ilana kemikali ile-iṣẹ tọ awọn ọgọọgọrun ọkẹ àìmọye dọla lododun.

Anion cyclopentadienide - oruka oorun aladun marun-un erogba - jẹ ipilẹ deede. O jẹ ipilẹ ti kemistri metallocene, ti o fun laaye awọn oludasiṣẹ bi ferrocene ti o yi iyipada kemistri organometallic pada lẹhin wiwa wọn ni ọdun 1951. Ibeere ti o fa awọn chemists ja fun awọn ewadun jẹ taara: ti erogba ba le ṣe eyi, kilode ti ko le silikoni?

Idena Silikoni: Kini idi ti Awọn eroja ti o wuwo Koju Oorun

Ohun alumọni joko taara ni isalẹ erogba lori tabili igbakọọkan, pin awọn elekitironi valence mẹrin, o si ṣe awọn geometries imora tetrahedral ni ọpọlọpọ awọn agbo ogun. Lori iwe, o yẹ ki o ni agbara lati ṣe awọn oruka ti oorun didun. Ni iṣe, rediosi atomiki nla ti silikoni (1.17 Å dipo erogba's 0.77 Å) ati diẹ sii tan kaakiri 3p orbitals ṣẹda awọn idiwọ ipilẹ si iru imunadoko pi-orbital ita ita ti aromaticity nbeere.

Silicon-silicon ė bonds won ara wọn kà soro titi Robert West ká egbe ni University of Wisconsin synthesized akọkọ idurosinsin disilene ni 1981. Paapaa ki o si, awọn meji ìde wà jina alailagbara ati siwaju sii ifaseyin ju won erogba ẹlẹgbẹ. Si = Si ilọpo meji agbara ni aijọju 310 kJ/mol ni akawe si 614 kJ/mol fun C=C. Iṣeyọri isọpọ pipọ ti a ti ya sọtọ kọja gbogbo iwọn ti awọn ọta silikoni nilo bibori ailagbara atorunwa yii lakoko ti o n ṣetọju geometry eto pataki fun agbekọja orbital.

Awọn igbiyanju iṣaaju ti o ju ọdun 40+ ti ṣe agbejade awọn oruka aromatic silikoni ti o rọpo apakan, awọn heterocycles ti o ni silikoni, ati awọn isunmọ oriṣiriṣi. Ṣugbọn oruka oorun didun homoatomic ti o ni kikun - gbogbo atomu ti o wa ninu oruka jẹ silikoni - o wa ni ẹja funfun ti kemistri akọkọ-ẹgbẹ. Ipenija naa jẹ ilọpo meji: ṣiṣiṣẹpọ oruka silikoni marun-un pẹlu kika elekitironi to pe ati mimu ki o jẹ iduroṣinṣin to lati ṣe afihan.

Iwadii: Iduroṣinṣin Imọ-ẹrọ Nipasẹ Idabobo Steric

Aṣeyọri ti o ṣaṣeyọri da lori ilana kan ti o ti di boṣewa goolu fun imuduro awọn agbo ogun akọkọ ifaseyin: awọn ẹgbẹ aropo pupọ. Nipa sisopọ nla, awọn ọna itọrẹ elekitironi si atomu silikoni kọọkan ninu iwọn, ẹgbẹ iwadii ṣaṣeyọri awọn ibi pataki mẹta ni nigbakannaa. Awọn ẹgbẹ olopobobo ni ti ara ṣe aabo awọn ifunmọ silikoni-silicon ifaseyin lati awọn isọdọtun ita, awọn ohun-ini itọrẹ elekitironi ṣe iranlọwọ iduroṣinṣin idiyele odi ti anion, ati olopobobo sitẹriki wọn fi agbara mu geometry isunmọ-planar ti o nilo fun pi delocalization.

Ṣiṣafihan pentasilacyclopentadienide ti a ṣepọ ṣe idaniloju iseda oorun oorun nipasẹ awọn ọna ominira lọpọlọpọ:

• X-ray crystallography ṣe afihan isunmọ-dogba awọn gigun iwe adehun Si-Si ni ayika iwọn (~ 2.25 Å), ni ibamu pẹlu isunmọ delocalized kuku ju yiyipo ẹyọkan ati awọn ifunmọ meji
• Spekitirosikopi (NMR) ohun-ọpa iparun (NMR) ṣe afihan awọn ilana imuduro abuda ti o ni ibamu pẹlu lọwọlọwọ oruka oorun oorun
• Iṣiro kẹmika ti ominira-Nucleus (NICS) ṣe agbejade awọn iye odi ni pataki ni ile-iṣẹ oruka, itọka iširo ti aromaticity ti a gba lọpọlọpọ
• Spekitirosikopi ti o han UV ṣe afihan awọn ẹya gbigba ti o ni ibamu pẹlu awọn iyipada pi-electron ti a ya sọtọ kọja ilana silikoni
• Awọn iṣiro iṣẹ-ṣiṣe iwuwo iwuwo (DFT)jẹrisi agbara imuduro aromatic pataki, ti a pinnu ni 50-70 kJ/mol

Lakoko ti agbara imuduro aromatic dinku ju benzene's 150 kJ/mol, o jẹ idaran ti o to lati jẹ ki agbo naa ya sọtọ ati iwa ni iwọn otutu yara labẹ awọn ipo oju-aye inert - aṣeyọri iyalẹnu fun moleku kan ti ọpọlọpọ awọn chemists gbagbọ ko le wa ni fọọmu iduroṣinṣin.

Ni ikọja Ibujoko Lab: Awọn Itumọ-Agbaye gidi

Asopọmọra ti awọn oruka ohun alumọni aromatic ṣii awọn ọdẹdẹ iwadii ti o gbooro pupọ ju iwariiri ẹkọ lọ. Awọn agbo ogun oorun ti o da lori silikoni le ṣe afihan awọn ohun-ini itanna ni ipilẹ ti o yatọ si awọn afọwọṣe erogba wọn, pẹlu awọn ohun elo ti o ni agbara ti o ni ọpọlọpọ awọn ile-iṣẹ giga-giga.

Ṣawari ti aromaticity silikoni ko kan ṣafikun agbo tuntun si katalogi - o ṣe agbekalẹ kilasi tuntun patapata ti faaji molikula. Gbogbo ohun elo ti a ṣe lori aromaticity erogba ni awọn ọdun 160 sẹhin ni bayi ni ẹlẹgbẹ ti o da lori silikoni ti nduro lati ṣawari, ọkọọkan pẹlu agbara alailẹgbẹ, itanna, ati awọn ohun-ini catalytic.

Ni imọ-ẹrọ semikondokito, nibiti ohun alumọni ti jẹ gaba lori tẹlẹ bi ohun elo ipilẹ, awọn agbo ogun ohun alumọni aromatic le ṣiṣẹ bi awọn paati itanna-iwọn molikula. Awọn elekitironi pi ti a sọ di mimọ ninu awọn oruka wọnyi le ṣe idiyele agbara ni awọn ọna ti o yatọ si ohun alumọni olopobobo, ti o funni ni awọn ipa ọna si ẹrọ itanna molikula ati awọn sobusitireti iširo kuatomu. Pẹlu ọja semikondokito agbaye ti jẹ iṣẹ akanṣe lati kọja $1 aimọye nipasẹ ọdun 2030, paapaa awọn ilọsiwaju ti afikun ninu ẹrọ itanna molikula ti o da lori silikoni gbe awọn ipa iṣowo lọpọlọpọ.

Ni awọn fọtovoltaics, awọn oruka aromati silikoni le ṣiṣẹ bi awọn chromophores ikore imole aramada. Gbigba wọn ati awọn ohun-ini itujade - ti o ṣee ṣe nipasẹ iyipada aropo - le jẹ ki awọn kilasi tuntun ti silikoni ti o da lori ina-emitting diodes (OLEDs) tabi awọn sensitizers sẹẹli oorun ti o di aafo laarin awọn fọtovoltaics ohun alumọni ibile ati awọn imọ-ẹrọ oorun Organic ti n yọ jade.

💡 DID YOU KNOW?

Mewayz replaces 8+ business tools in one platform

CRM · Invoicing · HR · Projects · Booking · eCommerce · POS · Analytics. Free forever plan available.

Start Free →

Ibeere ayase naa: Silicon Metallocenes lori Horizon

Boya ifojusọna moriwu pupọ julọ lẹsẹkẹsẹ ni agbara fun awọn metallocenes ti o da lori silikoni. Carbon's cyclopentadienide anion ṣe agbekalẹ awọn agbo ogun sandwich pẹlu fere gbogbo irin iyipada, ati pe awọn metallocenes wọnyi jẹ awọn oluranlọwọ pataki ni kemistri polima. Ziegler-Natta ati metallocene catalysts papo underpin isejade ti o ju 100 million toonu ti polyethylene ati polypropylene lododun — oja kan ti o to aijọju $200 bilionu.

Ti pentasilacyclopentadienide le ṣe ipoidojuko si awọn irin iyipada ni ọna ti afọwọṣe erogba rẹ ṣe, awọn metallocenes silikoni ti o yọrisi yoo ni awọn ohun-ini sitẹriki ti o yatọ ati itanna. Iwọn ohun alumọni ti o tobi julọ yoo ṣẹda “igun ojola” ti o gbooro ni ayika ile-iṣẹ irin, ti o le mu awọn yiyan tuntun ṣiṣẹ ni olefin polymerization, imuṣiṣẹ C-H, ati awọn iyipada kataliti miiran. Paapaa awọn ilọsiwaju iwọntunwọnsi ni iṣẹ ṣiṣe ayase ni iwọn ile-iṣẹ yii tumọ si awọn ọkẹ àìmọye dọla ni iye ati awọn idinku pataki ni agbara agbara ati egbin.

Awọn ijinlẹ iširo ni kutukutu daba pe awọn metallocenes silikoni tun le ṣafihan awọn ohun-ini oofa ti a mu dara si akawe si awọn ẹlẹgbẹ erogba wọn, ṣiṣi awọn ohun elo ni awọn spintronics ati awọn ohun elo ibi ipamọ data oofa. Aaye naa jẹ ọdọ, ṣugbọn ipilẹ imọ-jinlẹ tẹlẹ ti wa ni ipilẹ kọja awọn ẹgbẹ iwadii lọpọlọpọ ni agbaye.

Ṣakoso awọn eka ti Modern Research Mosi

Awọn aṣeyọri bii awọn oruka ohun alumọni aromatic ṣe apẹẹrẹ idiju ti iwadii imọ-jinlẹ ode oni - awọn iṣẹ akanṣe ọpọlọpọ ọdun ti o kan awọn ẹgbẹ ibawi, ohun elo ti o gbowolori, ibamu ilana, iṣakoso fifunni, ati ifowosowopo agbaye pọ si. Awọn ẹgbẹ iwadii ati awọn ibẹrẹ ti o ṣe iṣowo awọn awari wọn koju awọn italaya iṣẹ ṣiṣe ti o dojukọ awọn ti ile-iṣẹ agbedemeji eyikeyi: titọpa awọn dosinni ti awọn iṣẹ akanṣe ti nṣiṣe lọwọ, iṣakoso rira ati awọn ibatan ataja fun awọn kemikali pataki ati ohun elo, mimu HR fun awọn ẹgbẹ yiyi ti postdocs ati awọn ọmọ ile-iwe mewa, ati mimu awọn igbasilẹ akiyesi fun aabo ohun-ini ọgbọn.

Awọn iru ẹrọ biiMewayz koju idiju iṣẹ ṣiṣe gangan. Pẹlu awọn modulu iṣọpọ 207 ti o ni ibatan si CRM, invoicing, iṣakoso iṣẹ akanṣe, HR, ati awọn atupale, Mewayz fun awọn ajo ti o ṣe iwadii ni eto kan ṣoṣo lati ṣakoso ẹgbẹ iṣowo ti isọdọtun. Dipo kikojọpọ awọn iwe kaakiri, awọn ẹwọn imeeli, ati awọn irinṣẹ sọfitiwia ti ge asopọ, awọn ẹgbẹ le tọpa awọn ami-iṣere iṣẹ akanṣe, ṣakoso awọn risiti olupese fun awọn atunto ile-iyẹwu, ipoidojuko awọn iṣeto ẹgbẹ, ati ṣe agbekalẹ awọn ijabọ inawo ti awọn ile-iṣẹ igbeowosile beere - gbogbo rẹ lati ori pẹpẹ kan. Fun awọn ẹgbẹ 138,000+ ti nlo Mewayz ni kariaye, iru iṣakoso iṣiṣẹ ti aarin tumọ si akoko ti o dinku lori iṣakoso iṣakoso ati akoko diẹ sii titari awọn aala ti ohun ti imọ-jinlẹ le ṣaṣeyọri.

Kini o tẹle: Tabili igbakọọkan ni Awọn aṣiri diẹ sii

Aṣeyọri aṣeyọri ti oruka aromatic ohun gbogbo-silikoni lẹsẹkẹsẹ gbe ibeere naa dide: kini nipa awọn eroja Ẹgbẹ 14 miiran? Germanium, tin, ati asiwaju gbogbo pin iṣeto mẹrin-valence-electron silikoni, ati pe ọkọọkan ṣafihan eto tirẹ ti awọn italaya fun iyọrisi awọn eto oruka oorun oorun iduroṣinṣin. Awọn oruka aromatic Germanium, ni pataki, ni bayi ni a ka si ibi-afẹde isunmọ-akoko gidi, ti a fun ni ipo agbedemeji germanium laarin silikoni ati awọn eroja ti o wuwo.

Ni ikọja Ẹgbẹ 14, imọran ti aromaticity ti tẹlẹ ti gbooro si awọn iṣupọ boron (awọn boranes ati awọn carboranes ṣe afihan aromatiki onisẹpo mẹta), awọn oruka irawọ owurọ, ati paapaa awọn ọna aromatic gbogbo-irin bi Al4²⁻ tetraanion akọkọ ti a ṣe afihan ni ọdun 2001. Kọọkan titun kọọkan ti o ṣaṣeyọri aromaticity ti awọn ohun elo ti o wa pẹlu awọn ohun elo ti nmu awọn ohun elo ti o wa ni iṣelọpọ pọ si awọn ohun elo alamọdaju ati awọn ohun elo ti o wa ni iṣelọpọ ti awọn ohun elo ti o wa ni aromaticity. Awọn bulọọki ile molikula pẹlu awọn ohun-ini ti ko le ṣe atunṣe nipasẹ awọn ọna ṣiṣe orisun erogba nikan.

Asopọmọra ti pentasilacyclopentadienide tun ṣe afihan aṣa ti o gbooro ni kemistri ode oni: iṣawakiri eleto ti awọn eroja ẹgbẹ-akọkọ fun awọn idi asopọ pọ mọ tẹlẹ fun erogba. Ni awọn ọdun meji sẹhin, awọn agbo ogun iduroṣinṣin ti o ni awọn iwe ifowopamọ silikoni-silicon meteta, irawọ owurọ-phosphorus meteta awọn iwe ifowopamosi, ati paapaa boron-boron awọn iwe adehun meteta ni gbogbo wọn ti ni imuse. Ọkọọkan awọn iwadii wọnyi ni iṣaaju nipasẹ awọn ewadun ti awọn igbiyanju ikuna ati ṣiyemeji imọ-jinlẹ, ati pe ọkọọkan ti ṣii awọn ọna tuntun fun apẹrẹ awọn ohun elo.

Ohun ti o jẹ ki oruka ohun alumọni ti oorun didun ṣe pataki ni pataki ni asopọ taara si ọkan ninu awọn imọran pataki ti kemistri julọ ni iṣowo. aromaticity kii ṣe abstraction ti ẹkọ - o jẹ ohun-ini molikula ti o ṣe atilẹyin awọn oogun, awọn pilasitik, awọn awọ, awọn ibẹjadi, awọn agrochemicals, ati awọn ohun elo itanna. Gbigbe ohun-ini yii si ohun alumọni kii ṣe pari ila kan ni tabili iwe-ẹkọ kan. O ṣe ifilọlẹ akoko tuntun ti kemistri silikoni nibiti agbara eroja ti gbooro daradara ju awọn wafers crystalline ninu awọn eerun kọnputa wa ati sinu agbegbe ti apẹrẹ molikula ti, titi di isisiyi, jẹ ti iyasọtọ si erogba.

Ṣetan lati Mu Awọn iṣẹ Rẹ dirọ bi?

Boya o nilo CRM, risiti, HR, tabi gbogbo awọn modulu 207 - Mewayz ti bo. Awọn iṣowo 138K+ ti ṣe iyipada tẹlẹ.

Bẹrẹ Ọfẹ →

Awọn ibeere Nigbagbogbo

Kini oruka silikoni aromatic?

Oruka ohun alumọni aromatic jẹ moleku nibiti awọn ọta silikoni ṣe agbekalẹ iduroṣinṣin, igbekalẹ iwọn iwọn pẹlu iduroṣinṣin “aromatic” pataki kan, ohun-ini kan ti a ro pe o jẹ iyasọtọ si erogba. Eyi pẹlu awọn elekitironi ti a pin ni dọgbadọgba ni ayika iwọn, ti o jẹ ki o lagbara logan. Awari yii ni ipilẹṣẹ gbooro si imọran aromaticity kọja kemistri Organic sinu ijọba awọn eroja eleto bi silikoni.

Kí nìdí tí àkópọ̀ yìí fi jẹ́ àṣeyọrí tó ṣe pàtàkì?

Fun ohun ti o ju ọgọrun ọdun lọ, aromaticity jẹ ẹya asọye ti awọn ohun elo ti o da lori erogba bi benzene. Ni aṣeyọri ṣiṣẹda iduroṣinṣin, oruka oorun didun patapata lati ohun alumọni jẹri pe imọran kemikali ipilẹ yii kii ṣe pato-erogba. O tun kọ imọ iwe kika ati ṣiṣi awọn aye tuntun pupọ fun ṣiṣe apẹrẹ awọn ohun elo aramada pẹlu awọn ohun-ini itanna alailẹgbẹ ti a ko le ronu tẹlẹ fun awọn agbo ogun silikoni.

Kini awọn ohun elo ti o pọju ti awọn oruka ohun alumọni wọnyi?

Lakoko ti o tun wa ni awọn ipele iwadii ibẹrẹ, awọn oruka ohun alumọni aromatic wọnyi le ja si awọn ohun elo rogbodiyan. Eto eletiriki alailẹgbẹ wọn le ni ijanu lati ṣẹda awọn oriṣi tuntun ti semikondokito, awọn ohun elo ilọsiwaju fun ẹrọ itanna, tabi awọn ayase daradara diẹ sii. Loye bi o ṣe le ṣakoso aromaticity ni ohun alumọni le ṣii patapata awọn ẹka tuntun ti imọ-jinlẹ ohun elo, agbegbe pataki ti ikẹkọ fun awọn onimọ-jinlẹ nipa lilo awọn orisun bii Mewayz (ifihan awọn modulu 207 ni $19/mo).

Bawo ni awari yii ṣe ni ibatan si kemistri silikoni ti o wa?

Awari yii koju iwo ibile ti kemistri silikoni. Ni deede, ohun alumọni ṣe awọn ifunmọ ẹyọkan, ṣiṣẹda awọn ẹwọn ati awọn ẹya diẹ sii si awọn alkanes (awọn hydrocarbons ti o kun). Ṣiṣẹda oruka aromatic iduroṣinṣin ṣe afihan pe ohun alumọni le ṣe alabapin ninu awọn eto isọpọ ti o nipọn diẹ sii, ti o jọra si erogba, ti o le yori si gbogbo kilasi tuntun ti awọn agbo ogun ti o da lori silikoni pẹlu awọn ohun-ini ti o yatọ si awọn silikoni ti aṣa ati awọn silanes.

Try Mewayz Free

All-in-one platform for CRM, invoicing, projects, HR & more. No credit card required.

Start Free Try Demo

Start managing your business smarter today

Join 30,000+ businesses. Free forever plan · No credit card required.

Start Free → Watch Demo

Found this useful? Share it.

X / Twitter LinkedIn Facebook WhatsApp