Триоды

Триоды
Skeletal formula of triiodide	Spacefill model of triiodide
Имена
	Название ИЮПАК Анион трииодов
Идентификаторы
Номер CAS	14900-04-0 ;
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение ;
ЧЕМБЛ	ХЕМБЛ1233501 ;
ХимическийПаук	94786 ;
ПабХим CID	105054 ;
НЕКОТОРЫЙ	DA1N05631Q ;
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID40164150 ;
	показывать ИнЧИ
	показывать УЛЫБКИ
Характеристики
Химическая формула	я − ; 3
Молярная масса	380.713 41 g·mol −1
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). Ссылки на инфобоксы

В химии трийодид обычно относится к трииодид-иону, I ⁻
₃ . Этот анион, один из ионов полигалогена , состоит из трех атомов йода . Он образуется путем соединения растворов йодистых водных солей и йода . Были выделены некоторые соли аниона, в том числе трииодид таллия (I) (Tl ⁺[я ₃ ] ⁻) и трииодид аммония ([NH ₄ ] ⁺[я ₃ ] ⁻). Трийодид в растворе имеет красный цвет. ^[1]

Номенклатура

Другие химические соединения со словом «трийодид» в названии могут содержать три йодидных центра, которые не связаны друг с другом как трииодид-ион, а вместо этого существуют в виде отдельных атомов йода или йодид-ионов. Примеры включают трийодид азота (NI ₃ ) и трийодид фосфора (PI ₃ ), где отдельные атомы йода ковалентно связаны с центральным атомом. Поскольку некоторые катионы имеют теоретическую возможность образовывать соединения как с трииодидными, так и с йодид-ионами, такие как аммоний соотношении 3: 1, , соединения, содержащие йодид-анионы в стехиометрическом следует называть трииодидами только в тех случаях, когда присутствует трииодид-анион. При необходимости также может оказаться полезным указать степень окисления катиона металла. Например, ковалентную молекулу трииодида галлия (Ga ₂ I ₆ ) лучше называть йодидом галлия (III), чтобы подчеркнуть, что присутствуют именно йодид-анионы, а не трииодид.

Подготовка

Следующее экзергоническое равновесие приводит к образованию трииодид- иона :

я ₂ + я ⁻ ⇌ Я ⁻
₃

В этой реакции йодид рассматривается как основание Льюиса , а йод — как кислота Льюиса . Процесс аналогичен реакции S ₈ с сульфидом натрия (образующим полисульфиды ) за исключением того, что высшие полииодиды имеют разветвленное строение. ^[2]

Структура и связь

Ион линеен и симметричен. Согласно теории отталкивания электронных пар валентной оболочки , центральный атом йода имеет три экваториальные неподеленные пары, а концевые атомы йода связаны аксиально линейным образом из-за трех неподеленных пар, связанных с центральным атомом йода. В модели молекулярной орбитали общее объяснение гипервалентной связи на центральном йоде включает трехцентровую четырехэлектронную связь . Связь I-I длиннее, чем в двухатомном йоде I ₂ .

В ионных соединениях длины связей и углы трииодида изменяются в зависимости от природы катиона . Трииодид-анион легко поляризуется, и во многих солях одна связь I-I становится короче другой. Только в сочетании с крупными катионами, например четвертичным аммонием, таким как [N(CH ₃ ) ₄ ] ⁺, пусть трийодид останется примерно симметричным. ^[3]

В фазе раствора длины связей и углы трииодида варьируются в зависимости от природы растворителя . Протонные растворители имеют тенденцию локализовать избыточный заряд трииодид-аниона, что приводит к асимметричной структуре трииодид-аниона. ^[4]^[5] Например, трииодид-анион в метаноле имеет асимметричную изогнутую структуру с зарядом, локализованным на более длинном конце аниона. ^[6]

Размеры трииодида [I _a −I _b −I _c ] ⁻ связи в нескольких образцах соединений показаны ниже:

сложный	I _a − _{I b} (pm)	I _b −I _c (pm)	угол (°)
ТлИ ₃	306.3	282.6	177.9
RbI_РбИ3	305.1	283.3	178.11
CSI ₃	303.8	284.2	178.00
NH₄I_NH4I3	311.4	279.7	178.55
я ₃⁻ (в метаноле) ^[6]	309.0	296.0	152.0

Характеристики

Трийодид-ион — простейший полииодид ; существует несколько высших полииодидов. В растворе он выглядит желтым при низких концентрациях и коричневым при более высоких концентрациях. Трииодид-ион отвечает за известный сине-черный цвет, который возникает при взаимодействии растворов йода с крахмалом . Йодид не реагирует с крахмалом; а также растворы йода в неполярных растворителях .

Йод Люголя содержит йодид калия и стехиометрическое количество элементарного йода, так что в этом растворе присутствуют значительные количества трииодид-иона. Настойка йода , хотя номинально представляет собой раствор элементарного йода в этаноле, также содержит значительные количества трийодида из-за содержания в ней как йодида, так и воды.

Фотохимия

Трииодид — модельная система в фотохимии . Механизм его реакции изучен в газовой фазе, растворе и твердом состоянии. В газовой фазе реакция протекает по нескольким путям , включающим йода молекулу , метастабильные ионы и радикалы йода в качестве фотопродуктов, которые образуются в результате двухчастичной и трехчастичной диссоциации . ^[7]^[8] В конденсированных фазах из-за удержания геминатная рекомбинация чаще встречается . В растворе наблюдалась только двухчастичная диссоциация трийодида. ^[9]^[10] В протонных растворителях атом йода на более коротком конце трииодид-аниона диссоциирует при фотовозбуждении, демонстрируя двухчастичную диссоциацию. ^[6] В твердом состоянии фотохимия трииодидов изучалась в соединениях с участием катионов четвертичного аммония , таких как трииодид тетрабутиламмония . ^[11] Было показано, что механизм твердотельной фотореакции зависит от длины волны света, что обеспечивает быстрое восстановление за несколько пикосекунд. ^[12] или пройти двухэтапный процесс, который включает в себя образование и распад промежуточного тетрайодида в более длительные сроки. ^[13] Кроме того, фотохимия трийодидов вносит важный вклад в круговорот йода в окружающей среде . ^[14] Из-за присутствия тяжелых атомов йода и хорошо откалиброванных химических реакций трийодид также стал эталонной вычислительной системой для релятивистской квантовой химии . ^[15]

Электрохимия

Окислительно -восстановительные реакции трииодида и йодида были предложены в качестве важнейших этапов в сенсибилизированных красителями солнечных элементах . ^[16] и аккумуляторные батареи . ^[17]

См. также

Ссылки

^ «Галогены как окислители — Chemguide» .
^ Уэллс, А. Ф. (1984). Структурная неорганическая химия . Оксфорд: Кларендон Пресс. ISBN 0-19-855370-6 .
^ Аткинс; и др. (2010). Неорганическая химия (5-е изд.). Издательство Оксфордского университета. п. 431. ИСБН 978-0-19-923617-6 .
^ Джонсон, Алан Э.; Майерс, Энн Б. (1 января 1996 г.). «Эффекты растворителя в спектрах комбинационного рассеяния трииодид-иона: наблюдение нарушения динамической симметрии и степеней свободы растворителя» . Журнал физической химии . 100 (19): 7778–7788. дои : 10.1021/jp953052x . ISSN 0022-3654 .
^ Линден-Белл, РМ; Кослофф, Р.; Рухман, С.; Данович, Д.; Вала, Дж. (8 декабря 1998 г.). «Вызывает ли сольватация нарушение симметрии иона I3- в водном растворе?» . Журнал химической физики . 109 (22): 9928–9937. дои : 10.1063/1.477659 . ISSN 0021-9606 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Хи, Джун; Ким, Чон Гу; Чхве, Ын Хёк; Ки, Хосунг; Ан, Ду-Сик; Ким, Чонмин; Ли, Сонгон; Ихи, Хётчерл (26 января 2022 г.). «Определение распределения заряда и направления разрыва связи методом фемтосекундной анизотропной рентгеновской ликвидографии» . Природные коммуникации . 13 (1): 522. Бибкод : 2022NatCo..13..522H . дои : 10.1038/s41467-022-28168-0 . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 8792042 . ПМИД 35082327 .
^ Обручи, Александра А.; Гаскук, Джейсон Р.; Фаульхабер, Энн Элиза; Кауцман, Кэтрин Э.; Ноймарк, Дэниел М. (3 апреля 2004 г.). «Двух- и трехчастичная фотодиссоциация газовой фазы I3-» . Журнал химической физики . 120 (17): 7901–7909. Бибкод : 2004JChPh.120.7901H . дои : 10.1063/1.1691017 . hdl : 2440/34955 . ISSN 0021-9606 . ПМИД 15267705 . S2CID 94632820 .
^ Наканиси, Рюдзо; Сайто, Наоя; Оно, Томойо; Коваши, Сатоми; Ябушита, Сатоши; Нагата, Такаши (28 мая 2007 г.). «Фотодиссоциация газовой фазы I3-: комплексное понимание динамики неадиабатической диссоциации» . Журнал химической физики . 126 (20): 204311. Бибкод : 2007JChPh.126t4311N . дои : 10.1063/1.2736691 . ISSN 0021-9606 . ПМИД 17552766 .
^ Банин, Ури; Рухман, Сэнфорд (15 марта 1993 г.). «Сверхбыстрая фотодиссоциация I 3 . Когерентная фотохимия в растворе» . Журнал химической физики . 98 (6): 4391–4403. Бибкод : 1993JChPh..98.4391B . дои : 10.1063/1.465066 . ISSN 0021-9606 .
^ Кюне, Томас; Ферингер, Питер (22 декабря 1996 г.). «Колебательная релаксация и гематная рекомбинация при фемтосекундной фотодиссоциации трииодида в растворе» . Журнал химической физики . 105 (24): 10788–10802. Бибкод : 1996ЖЧФ.10510788К . дои : 10.1063/1.472887 . ISSN 0021-9606 .
^ Хербштейн, Ф.Х.; Кафтори, М.; Капон, М.; Сенгер, В. (1 января 1981 г.). Хербштейн, Ф.Х.; Кафтори, М.; Капон, М.; Сенгер, В. (ред.). «Структуры трех кристаллов, содержащие приблизительно — линейные цепочки трииодид-ионов» . Журнал кристаллографии - Кристаллические материалы . 154 (1–2): 11–30. Бибкод : 1981ZK....154...11H . дои : 10.1524/zkri.1981.154.1-2.11 . ISSN 2194-4946 .
^ Пулен, Питер Р.; Нельсон, Кейт А. (22 сентября 2006 г.). «Необратимая органическая кристаллическая химия, мониторинг в реальном времени» . Наука . 313 (5794): 1756–1760. Бибкод : 2006Sci...313.1756P . дои : 10.1126/science.1127826 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 16946037 . S2CID 35002522 .
^ Сиань, Руй; Корти, Гастон; Роджерс, Дэвид М.; Моррисон, Кэрол А.; Прохоренко Валентин И.; Хейс, Стюарт А.; Миллер, Р.Дж. Дуэйн (27 марта 2017 г.). «Динамика когерентной сверхбыстрой решеточно-направленной реакции фотодиссоциации трииодид-аниона» . Природная химия . 9 (6): 516–522. Бибкод : 2017НатЧ...9..516Х . дои : 10.1038/nchem.2751 . hdl : 20.500.11820/52dbea74-99b4-454b-aac2-56c7be20947b . ISSN 1755-4330 . ПМИД 28537597 .
^ Расо, Анжела Р.В.; Заварной крем, Кайл Д.; Мэй, Натаниэль В.; Таннер, Дэвид; Ньюберн, Мэтт К.; Уокер, Лоуренс; Мур, Рональд Дж.; Хьюи, LG; Александр, Лиз; Шепсон, Пол Б.; Пратт, Керри А. (19 сентября 2017 г.). «Фотохимия активного молекулярного йода в Арктике» . Труды Национальной академии наук . 114 (38): 10053–10058. Бибкод : 2017PNAS..11410053R . дои : 10.1073/pnas.1702803114 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 5617258 . ПМИД 28874585 .
^ Гомес, Андре Северо Перейра; Вишер, Лукас; Болвин, Элен; Сауэ, Тронд; Кнехт, Стефан; Флейг, Тимо; Элиав, Ефрем (14 августа 2010 г.). «Электронная структура трииодид-иона на основе релятивистских коррелированных расчетов: сравнение различных методологий» . Журнал химической физики . 133 (6): 064305. Бибкод : 2010JChPh.133f4305G . дои : 10.1063/1.3474571 . hdl : 20.500.12210/35342 . ISSN 0021-9606 . ПМИД 20707568 . S2CID 8849684 .
^ Гибсон, Элизабет А.; Ле Пле, Лоик; Фортаж, Жером; Пеллегрин, Янн; Бларт, Эррол; Одобель, Фабрис; Хагфельдт, Андерс; Бошлоо, Геррит (17 апреля 2012 г.). «Роль окислительно-восстановительной пары трийодид/йодид в регенерации красителя в солнечных элементах, сенсибилизированных красителем p-типа» . Ленгмюр . 28 (15): 6485–6493. дои : 10.1021/la300215q . ISSN 0743-7463 . ПМИД 22432412 .
^ Ма, Джижен; Лю, Мяомяо; Он, Юлун; Чжан, Цзиньтао (17 февраля 2021 г.). «Окислительно-восстановительная химия йода в аккумуляторных батареях» . Angewandte Chemie, международное издание . 60 (23): 12636–12647. дои : 10.1002/anie.202009871 . ISSN 1433-7851 . ПМИД 32939916 . S2CID 221769817 .

Внешние ссылки

Кинетическое исследование реакции йод-персульфат. Архивировано 16 июля 2011 г. в Wayback Machine.

[1] «Галогены как окислители — Chemguide» .

[2] Уэллс, А. Ф. (1984). Структурная неорганическая химия . Оксфорд: Кларендон Пресс. ISBN 0-19-855370-6 .

[3] Аткинс; и др. (2010). Неорганическая химия (5-е изд.). Издательство Оксфордского университета. п. 431. ИСБН 978-0-19-923617-6 .

[4] Джонсон, Алан Э.; Майерс, Энн Б. (1 января 1996 г.). «Эффекты растворителя в спектрах комбинационного рассеяния трииодид-иона: наблюдение нарушения динамической симметрии и степеней свободы растворителя» . Журнал физической химии . 100 (19): 7778–7788. дои : 10.1021/jp953052x . ISSN 0022-3654 .

[5] Линден-Белл, РМ; Кослофф, Р.; Рухман, С.; Данович, Д.; Вала, Дж. (8 декабря 1998 г.). «Вызывает ли сольватация нарушение симметрии иона I3- в водном растворе?» . Журнал химической физики . 109 (22): 9928–9937. дои : 10.1063/1.477659 . ISSN 0021-9606 .

[nat-6] Jump up to: ^а ^б ^с Хи, Джун; Ким, Чон Гу; Чхве, Ын Хёк; Ки, Хосунг; Ан, Ду-Сик; Ким, Чонмин; Ли, Сонгон; Ихи, Хётчерл (26 января 2022 г.). «Определение распределения заряда и направления разрыва связи методом фемтосекундной анизотропной рентгеновской ликвидографии» . Природные коммуникации . 13 (1): 522. Бибкод : 2022NatCo..13..522H . дои : 10.1038/s41467-022-28168-0 . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 8792042 . ПМИД 35082327 .

[7] Обручи, Александра А.; Гаскук, Джейсон Р.; Фаульхабер, Энн Элиза; Кауцман, Кэтрин Э.; Ноймарк, Дэниел М. (3 апреля 2004 г.). «Двух- и трехчастичная фотодиссоциация газовой фазы I3-» . Журнал химической физики . 120 (17): 7901–7909. Бибкод : 2004JChPh.120.7901H . дои : 10.1063/1.1691017 . hdl : 2440/34955 . ISSN 0021-9606 . ПМИД 15267705 . S2CID 94632820 .

[8] Наканиси, Рюдзо; Сайто, Наоя; Оно, Томойо; Коваши, Сатоми; Ябушита, Сатоши; Нагата, Такаши (28 мая 2007 г.). «Фотодиссоциация газовой фазы I3-: комплексное понимание динамики неадиабатической диссоциации» . Журнал химической физики . 126 (20): 204311. Бибкод : 2007JChPh.126t4311N . дои : 10.1063/1.2736691 . ISSN 0021-9606 . ПМИД 17552766 .

[9] Банин, Ури; Рухман, Сэнфорд (15 марта 1993 г.). «Сверхбыстрая фотодиссоциация I 3 . Когерентная фотохимия в растворе» . Журнал химической физики . 98 (6): 4391–4403. Бибкод : 1993JChPh..98.4391B . дои : 10.1063/1.465066 . ISSN 0021-9606 .

[10] Кюне, Томас; Ферингер, Питер (22 декабря 1996 г.). «Колебательная релаксация и гематная рекомбинация при фемтосекундной фотодиссоциации трииодида в растворе» . Журнал химической физики . 105 (24): 10788–10802. Бибкод : 1996ЖЧФ.10510788К . дои : 10.1063/1.472887 . ISSN 0021-9606 .

[11] Хербштейн, Ф.Х.; Кафтори, М.; Капон, М.; Сенгер, В. (1 января 1981 г.). Хербштейн, Ф.Х.; Кафтори, М.; Капон, М.; Сенгер, В. (ред.). «Структуры трех кристаллов, содержащие приблизительно — линейные цепочки трииодид-ионов» . Журнал кристаллографии - Кристаллические материалы . 154 (1–2): 11–30. Бибкод : 1981ZK....154...11H . дои : 10.1524/zkri.1981.154.1-2.11 . ISSN 2194-4946 .

[12] Пулен, Питер Р.; Нельсон, Кейт А. (22 сентября 2006 г.). «Необратимая органическая кристаллическая химия, мониторинг в реальном времени» . Наука . 313 (5794): 1756–1760. Бибкод : 2006Sci...313.1756P . дои : 10.1126/science.1127826 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 16946037 . S2CID 35002522 .

[13] Сиань, Руй; Корти, Гастон; Роджерс, Дэвид М.; Моррисон, Кэрол А.; Прохоренко Валентин И.; Хейс, Стюарт А.; Миллер, Р.Дж. Дуэйн (27 марта 2017 г.). «Динамика когерентной сверхбыстрой решеточно-направленной реакции фотодиссоциации трииодид-аниона» . Природная химия . 9 (6): 516–522. Бибкод : 2017НатЧ...9..516Х . дои : 10.1038/nchem.2751 . hdl : 20.500.11820/52dbea74-99b4-454b-aac2-56c7be20947b . ISSN 1755-4330 . ПМИД 28537597 .

[14] Расо, Анжела Р.В.; Заварной крем, Кайл Д.; Мэй, Натаниэль В.; Таннер, Дэвид; Ньюберн, Мэтт К.; Уокер, Лоуренс; Мур, Рональд Дж.; Хьюи, LG; Александр, Лиз; Шепсон, Пол Б.; Пратт, Керри А. (19 сентября 2017 г.). «Фотохимия активного молекулярного йода в Арктике» . Труды Национальной академии наук . 114 (38): 10053–10058. Бибкод : 2017PNAS..11410053R . дои : 10.1073/pnas.1702803114 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 5617258 . ПМИД 28874585 .

[15] Гомес, Андре Северо Перейра; Вишер, Лукас; Болвин, Элен; Сауэ, Тронд; Кнехт, Стефан; Флейг, Тимо; Элиав, Ефрем (14 августа 2010 г.). «Электронная структура трииодид-иона на основе релятивистских коррелированных расчетов: сравнение различных методологий» . Журнал химической физики . 133 (6): 064305. Бибкод : 2010JChPh.133f4305G . дои : 10.1063/1.3474571 . hdl : 20.500.12210/35342 . ISSN 0021-9606 . ПМИД 20707568 . S2CID 8849684 .

[16] Гибсон, Элизабет А.; Ле Пле, Лоик; Фортаж, Жером; Пеллегрин, Янн; Бларт, Эррол; Одобель, Фабрис; Хагфельдт, Андерс; Бошлоо, Геррит (17 апреля 2012 г.). «Роль окислительно-восстановительной пары трийодид/йодид в регенерации красителя в солнечных элементах, сенсибилизированных красителем p-типа» . Ленгмюр . 28 (15): 6485–6493. дои : 10.1021/la300215q . ISSN 0743-7463 . ПМИД 22432412 .

[17] Ма, Джижен; Лю, Мяомяо; Он, Юлун; Чжан, Цзиньтао (17 февраля 2021 г.). «Окислительно-восстановительная химия йода в аккумуляторных батареях» . Angewandte Chemie, международное издание . 60 (23): 12636–12647. дои : 10.1002/anie.202009871 . ISSN 1433-7851 . ПМИД 32939916 . S2CID 221769817 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]