Состав пара и структура мономерных форм трис-гексафторацетилацетонатов лантанидов

Содержание

Слайд 2

1

Объекты исследования

ацетилацетон (acac)

дипивалоилметан (dpm)

гексафторацетилацетон (hfa)

лантаниды

М(hfa)3

МО СVD – технологии

Неорганическая стереохимия Координационная химия

1 Объекты исследования ацетилацетон (acac) дипивалоилметан (dpm) гексафторацетилацетон (hfa) лантаниды М(hfa)3 МО

Слайд 3

2

Задачи исследования

Термодинамика сублимации: высокотемпературная масс-спектрометрия

Состав пара: масс-спектрометрия

Строение молекул: электронография квантовая химия

МО СVD

2 Задачи исследования Термодинамика сублимации: высокотемпературная масс-спектрометрия Состав пара: масс-спектрометрия Строение молекул:

Слайд 4

3

Комплекс аппаратуры «электронограф – масс - спектрометр»

3 Комплекс аппаратуры «электронограф – масс - спектрометр»

Слайд 5

4

Двойная двухтемпературная эффузионная ячейка

5

1 - первая эффузионная ячейка (температура постоянна), 2 -

4 Двойная двухтемпературная эффузионная ячейка 5 1 - первая эффузионная ячейка (температура
нагреватели, 3 - вторая эффузионная ячейка (температура повышается), 4 - капилляр, 5 - термопары

5

Слайд 6

МНСК, Новосибирск, 2007

Состав пара. Зарегистрированные ионы

Мономерная группа:
[LnL2-CF2]+
[LnL2]+
[LnL3] +

Димерная группа:
[Ln2L5]+

Тримерная

МНСК, Новосибирск, 2007 Состав пара. Зарегистрированные ионы Мономерная группа: [LnL2-CF2]+ [LnL2]+ [LnL3]
группа:
[Ln3L7F-4CF2]+
( [Ln3L6F]+ )

5

Gd(hfa)3 124 oС.

Слайд 7

а – [Yb 2L3F2]+/ [Yb2L4F]+
б – [Yb2L4F]+/ [Yb2L4F]+
в – [Yb 2L5]+/[Yb2L4F]+;
г –

а – [Yb 2L3F2]+/ [Yb2L4F]+ б – [Yb2L4F]+/ [Yb2L4F]+ в – [Yb
[YbL3]+/[Yb2L4F]+.

6

Температурная зависимость масс-спектров

Yb(hfa)3

Слайд 8

МНСК, Новосибирск, 2007

Устойчивость олигомеров. Летучесть

В ряду лантанидов устойчивость олигомеров уменьшается, а летучесть

МНСК, Новосибирск, 2007 Устойчивость олигомеров. Летучесть В ряду лантанидов устойчивость олигомеров уменьшается,
hfa-комплексов увеличивается. Константинов С.Г., Дудчик Г.П., Поляченок О.Г. В книге «Теоретическая и прикладная химия β-дикетонатов металлов» . (Под. Ред. В.И. Спицина ) // Наука. Москва. 1985. с.148.

I[Ln2L5]+/ I[LnL2-CF2]+

I[Ln3L7F-4CF2]+/I[LnL2-CF2]+

7

Слайд 9

температура исчезновения димерных ионов

температура исчезновения тримерных ионов

Устойчивость олигомеров

8

температура исчезновения димерных ионов температура исчезновения тримерных ионов Устойчивость олигомеров 8

Слайд 10

9

Термодинамика сублимации Yb(hfa)3

J.E.Sicre, J.T.Dubois, K.J.Eisentraut, R.E.Sievers J.Am.Chem.Soc. - 1969. - P.3476-3481.

R.Amano,A.Sato,S.Suzuki Bull.Chem.Soc.Jpn.-1981.-V.54(5),

9 Термодинамика сублимации Yb(hfa)3 J.E.Sicre, J.T.Dubois, K.J.Eisentraut, R.E.Sievers J.Am.Chem.Soc. - 1969. -
p.1368-1374.

В ряду лантанидов летучесть Ln(dpm)3 растет, а ΔHsub уменьшается

Ln(hfa)3

1.Gleizes A., Julve M., Kuzmina N. et al. // Eur. J. Inorg. Chem.

2. Г.В. Гиричев, С.А. Шлыков, Н.И Гиричева, А.В. Краснов, И.О. Зябко, Н.П. Кузьмина, И.Г. Зайцева ЖФХ, 2007, т. 81, № 4, с. 1-5.

3. И.П. Малкерова, А.С. Алиханян, С.В. Елисеева, В.А. Кецко,
Н.П. Кузьмина ЖНХ, 2007, Т. 52, №6, с. 989-992.

Слайд 11

10

Термодинамика сублимации Yb(hfa)3

Масс-спектрометрический контроль состава пара: магнитный масс-спектрометр МИ1201: 81-130 оС

Эффузионный метод

10 Термодинамика сублимации Yb(hfa)3 Масс-спектрометрический контроль состава пара: магнитный масс-спектрометр МИ1201: 81-130
Кнудсена: 81-130 оС

Слайд 12

Масс-спектры Yb(hfa)3

11

Масс-спектры Yb(hfa)3 11

Слайд 13

Температурная зависимость токов мономерных ионов

12

ΔsH = 138±10 кДж/моль

Температурная зависимость токов мономерных ионов 12 ΔsH = 138±10 кДж/моль

Слайд 14

13

Температурная зависимость токов димерных ионов

ΔsH = 134±7 кДж/моль

Энтальпия димерицазии:
ΔdimH = 130±15

13 Температурная зависимость токов димерных ионов ΔsH = 134±7 кДж/моль Энтальпия димерицазии: ΔdimH = 130±15 кДж/моль
кДж/моль

Слайд 15

14

Квантовохимические расчеты
(Gaussian 03)
Использованы методы Хартри-Фока (HF) и DFT (B3LYP);
Базисные наборы: металл –

14 Квантовохимические расчеты (Gaussian 03) Использованы методы Хартри-Фока (HF) и DFT (B3LYP);
базисы с релятивистскими эффективными остовными потенциалами (Gd – базис группы Стивенса, остальные – псевдопотенциалыштуттгартской группы), атомы O, C, F, H – 6-31G*.
Равновесная геометрическая структура оптимизирована в рамках D3-симметрии.

Псевдопотенциалы штуттгартской группы: 4f-электроны включены в остов!!!

Dolg M., Stoll H., Preuss H. (1989) Theor. Chim. Acta 90:1730.

Слайд 16

МНСК, Новосибирск, 2007

Электронографическое исследование

D3-симметрия

Независимые параметры:
5 межъядерных расстояний: M-O, O-C, C-Cr, C-F,C-H ;
5

МНСК, Новосибирск, 2007 Электронографическое исследование D3-симметрия Независимые параметры: 5 межъядерных расстояний: M-O,
валентных углов: ∠OMO, ∠MOC, ∠OCCF, ∠CCFF(1), ∠FCFF;
2 двугранных угла:
ϕ - угол поворота лигандов вокруг оси С2;
γ - угол вращения CF3 групп относительно оси, проходящей через атомы C-CF

H

15

Слайд 17

Кривые молекулярной составляющей интенсивности рассеяния

La(hfa)3

Sm(hfa)3

16

Кривые молекулярной составляющей интенсивности рассеяния La(hfa)3 Sm(hfa)3 16

Слайд 18

Кривые радиального распределения

17

La(hfa)3

Sm(hfa)3

C-O
C-C
C-F

O-O

La-O

C-O
C-C
C-F

Sm-O

O-O

Кривые радиального распределения 17 La(hfa)3 Sm(hfa)3 C-O C-C C-F O-O La-O C-O C-C C-F Sm-O O-O

Слайд 19

Некоторые структурные параметры (электронография – квантовая химия)

18

Некоторые структурные параметры (электронография – квантовая химия) 18

Слайд 20

Некоторые структурные параметры (электронография – квантовая химия)

19

Некоторые структурные параметры (электронография – квантовая химия) 19

Слайд 21

20

Некоторые структурные параметры

20 Некоторые структурные параметры

Слайд 22

Особенности строения Ln(hfa)3

Лантанидное сжатие r(La-O)-r(Lu) = 0.190(14) Å

21

Особенности строения Ln(hfa)3 Лантанидное сжатие r(La-O)-r(Lu) = 0.190(14) Å 21

Слайд 23

Особенности строения лиганда

22

Особенности строения лиганда 22

Слайд 24

23

Основные результаты и выводы

Исследован состав перегретых паров трис-гексафторацетилацетонатов лантанидов в широком температурном

23 Основные результаты и выводы Исследован состав перегретых паров трис-гексафторацетилацетонатов лантанидов в
интервале масс-спектрометрическим методом: в парах обнаружены мономерные, димерные и тримерные молекулы.
Определены температурные области существования мономерной и олигомерных форм комплексов; в ряду лантанидов термостабильность олигомеров уменьшается, а летучесть увеличивается
Эффузионным методом Кнудсена с масс-спектрометрическим контролем состава пара определены энтальпии сублимации димерного (ΔHs°(Т)=134±7 кДж/моль) и мономерного (ΔHs°(Т)=138±10 кДж/моль) комплексов иттербия и рассчитана энтальпия диссоциации димера (ΔHdis(Т)=130±15 кДж/моль) при Т = 380К.
Теоретически (DFT-расчеты) и экспериментально (газовая электронография) исследовано строение мономерных молекул Ln(hfa)3 (где Ln=La, Nd, Sm, Gd, Dy, Ho, ER, Yb) и Y(hfa)3. Установлено, что молекулы имеют геометрическую структуру симметрии D3, координационный полиэдр, состоящий из 6 атомов кислорода, представляют собой искаженную антипризму.
На примере hfa-комплексов лантанидов исследовано лантанидное сжатие; величина лантанидного сжатия r(La-O) - r(Lu-O) для hfa-комплексов составляет 0.190(14)Å; зависимость этого расстояния от заряда ядра металла не является линейной.
Установлено, что геометрия хелатных фрагментов слабо зависит от комплексообразователя. Обнаруженное увеличение расстояния Ln-O и сокращение расстояний C-O и C-Cr в Ln(hfa)3 по сравнению с Ln(dpm)3 может быть объяснено различным индуктивным эффектом заместителей (донорной трет-бутильной и акцепторной трифторметильной).
Полученные структурные данные использованы для объяснения закономерностей изменения термостабильности различных форм комплексов 4f-элементов: в ряду устойчивость олигомеров тем меньше, чем меньше размер координационного узла.
Имя файла: Состав-пара-и-структура-мономерных-форм-трис-гексафторацетилацетонатов-лантанидов.pptx
Количество просмотров: 94
Количество скачиваний: 0