Solvatirani elektron

Solvatirani elektron je slobodan elektron u rastvoru, u kome se ponaša kao anjon. Solvatovanje elektrona u rastvoru znači da je vezan za rastvarač. Notacija za solvatirani elektron u formulama hemijskih reakcija je „e⁻”. Često se diskusije o solvatiranim elektronima fokusiraju na njihove rastvore u amonijaku, koji su stabilni danima, ali solvatovani elektroni se takođe javljaju u vodi i mnogim drugim rastvaračima - zapravo, u bilo kom rastvaraču koji posreduje u prenosu elektrona u spoljašnju sferu. Solvatirani elektron je odgovoran za veliki deo radijacione hemije.

Rastvori amonijaka

Rastvori dobijeni rastvaranjem litijuma u tečnom amonijaku. Rastvor na vrhu ima tamno plavu boju, a donji zlatnu boju. Boje su karakteristične za solvatirane elektrone pri elektronski izolacionim i metalnim koncentracijama, respektivno.

Tečni amonijak će rastvoriti sve alkalne metale i druge elektropozitivne metale kao što su Ca, Sr, Ba, Eu, i Yb (takođe Mg korišćenjem elektrolitskog procesa), dajući karakteristične plave rastvore. Za alkalne metale u tečnom amonijaku, rastvor je plave boje kada je razblažen i boje bakra kada je više koncentrovan (> 3 molaran). Ovi rastvori provode struju. Plava boja rastvora je zbog amonisanih elektrona, koji apsorbuju energiju u vidljivom delu svetlosti. Difuzivnost solvatovanog elektrona u tečnom amonijaku može se odrediti pomoću hronoamperometrije potencijalnog koraka.

Solvatirani elektroni u amonijaku su anjoni soli, koji se nazivaju elektridi.

Na + 6 NH₃ → [Na(NH₃)₆]⁺ + e⁻

Reakcija je reverzibilna: isparavanjem rastvora amonijaka nastaje film metalnog natrijuma.

Studija: Li u NH₃

Rastvor litijum-amonijaka na -60 °C je zasićen na oko 15 mol% metala (MPM). Kada se koncentracija poveća u ovom opsegu, električna provodljivost se povećava sa 10⁻² do 10⁴ Ω⁻¹cm⁻¹ (veće od tečne žive). Na oko 8 MPM, dešava se „prelazak u metalno stanje“ (TMS) (koji se takođe naziva „tranzicija od metala do nemetala“ (MNMT)). Na 4 MPM dolazi do razdvajanja tečne-tečne faze: manje gusta zlatna faza postaje nemešljiva sa gušće plavom fazom. Iznad 8 MPM rastvor je bronzane/zlatne boje. U istom opsegu koncentracija ukupna gustina se smanjuje za 30%.

Ostali rastvarači

Alkalni metali se takođe rastvaraju u nekim malim primarnim aminima, kao što su metilamin i etilamin i heksametilfosforamid, formirajući plave rastvore. THF rastvara alkalni metal, ali analog Berčove redukcije ne dovodi do rastvaranja bez diaminskog liganda. Solvatirani elektronski rastvori zemnoalkalnih metala magnezijuma, kalcijuma, stroncijuma i barijuma u etilendiaminu korišćeni su za interkalaciju grafita sa ovim metalima.

Voda

Solvatirani elektroni su uključeni u reakciju alkalnih metala sa vodom, iako solvatovani elektron ima samo kratkotrajno postojanje. Ispod pH = 9,6 hidratisani elektron reaguje sa hidronijum jonom dajući atomski vodonik, koji zauzvrat može da reaguje sa hidratisanim elektronom dajući hidroksidni jon i uobičajeni molekularni vodonik H₂.

Solvatirani elektroni se mogu naći čak i u gasnoj fazi. To implicira njihovo moguće postojanje u gornjoj atmosferi Zemlje i učešće u nukleaciji i formiranju aerosola.

Njena standardna vrednost potencijala elektrode je -2,77 V. Ekvivalentna provodljivost od 177 Mho cm² je slična provodljivosti hidroksidnog jona. Ova vrednost ekvivalentne provodljivosti odgovara difuziji od 4,75 $\times 10^{-5}$ cm²s⁻¹.

Literatura

• Шаблон:Cite journal
• Шаблон:Cite journal
• Шаблон:Cite journal
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite journal
• Шаблон:Cite journal
• Шаблон:Cite book
• The electrochemistry of the solvated electron. Technische Universiteit Eindhoven.
• IAEA On the Electrolytic Generation of Hydrated Electron.
• Fundamentals of Radiation Chemistry, chapter 6, p. 145–198, Academic Press, 1999.
• Tables of bimolecular rate constants of hydrated electrons, hydrogen atoms and hydroxyl radicals with inorganic and organic compounds, International Journal of Applied Radiation and Isotopes Anbar, Neta