ثلاثي اليوديد

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في الكيمياء، يُشير مصطلح ثلاثي اليوديد عادةً إلى أيون ثلاثي اليوديد، I⁻³ . يتكون هذا الأنيون، وهو أحد أيونات الهالوجينات المتعددة ، من ثلاث ذرات يود . ويتشكل من خلال دمج محاليل مائية لأملاح اليوديد مع اليود . وقد تم عزل بعض أملاح هذا الأنيون، بما في ذلك ثلاثي يوديد الثاليوم ( Tl⁺ [ I₃ ] ⁻ ) وثلاثي يوديد الأمونيوم ( NH₄⁺ [ I₃ ] ⁻ ) . ويُلاحظ أن ثلاثي اليوديد يظهر بلون أحمر في المحلول . [ 1 ]

التسمية

تحتوي بعض المركبات الكيميائية التي تحمل اسم "ثلاثي اليوديد" على ثلاثة مراكز يوديد منفصلة أو مستقلة، بدلاً من وحدة واحدة تتكون من ثلاث ذرات يود. في هذه الحالة، يُعدّ المقطع "ثلاثي" بادئة ضربية لليوديد - نسبة قياسية 3:1 [ 2 ] - وليس جزءًا من اسم البنية الموحدة المكونة من ثلاث ذرات يود. ومن الأمثلة على ذلك ثلاثي يوديد النيتروجين (NI3 ) وثلاثي يوديد الفوسفور (PI3 ) ، حيث يحتوي كل منهما على ذرة مركزية ترتبط بها كل ذرة من ذرات اليود الثلاث. ولتوضيح الطبيعة البنيوية لمركب كيميائي يحتوي على ثلاث ذرات يوديد، يمكن استخدام أنظمة تسمية أخرى. تتمثل الخيارات النموذجية في استخدام tris كبادئة بديلة، مثل مركب الثاليوم ثلاثي (يوديد)، حيث توجد ثلاث وحدات "يوديد"، [ 3 ] على عكس مركب الثاليوم (I) ثلاثي اليوديد، حيث يكون الثاليوم في حالة الأكسدة +1 وبالتالي فإن "ثلاثي اليوديد" هو الوحدة أحادية التكافؤ الوحيدة.

تحضير

ينتج عن التوازن الطارد للطاقة التالي أيون ثلاثي اليوديد :

I 2 + I − ⇌ I − 3

في هذا التفاعل، يُعتبر اليوديد قاعدة لويس ، بينما يُعتبر اليود حمض لويس . وتُشابه هذه العملية تفاعل S8 مع كبريتيد الصوديوم (الذي يُكوّن متعددات الكبريتيد ) ، باستثناء أن متعددات اليوديد الأعلى لها بنى متفرعة. [ 4 ]

البنية والترابط

الأيون خطي ومتناظر. وفقًا لنظرية تنافر أزواج إلكترونات غلاف التكافؤ ، تمتلك ذرة اليود المركزية ثلاثة أزواج إلكترونية حرة في المستوى الاستوائي، وترتبط ذرات اليود الطرفية بشكل محوري خطي، نتيجةً لارتباط الأزواج الإلكترونية الحرة الثلاثة بذرة اليود المركزية. في نموذج المدارات الجزيئية ، يُفسر الترابط الفائق التكافؤ على ذرة اليود المركزية عادةً برابطة رباعية الإلكترونات ثلاثية المراكز . رابطة I-I أطول من رابطة اليود ثنائي الذرة ، I₂ .

في المركبات الأيونية ، تختلف أطوال الروابط وزوايا أيون ثلاثي اليوديد تبعًا لطبيعة الكاتيون . أما أنيون ثلاثي اليوديد فيستقطب بسهولة، وفي العديد من الأملاح، تصبح إحدى روابط اليود-يود أقصر من الأخرى. فقط عند ارتباطه بكاتيونات كبيرة، مثل أيون الأمونيوم الرباعي [N(CH₃ ) ₄ ] ⁺ ، قد يحافظ ثلاثي اليوديد على تناظره تقريبًا. [ 5 ]

في المحلول ، تختلف أطوال الروابط وزوايا أيون ثلاثي اليوديد تبعًا لطبيعة المذيب . تميل المذيبات البروتونية إلى تركيز الشحنة الزائدة لأيون ثلاثي اليوديد، مما ينتج عنه بنية غير متناظرة. [ 6 ] [ 7 ] على سبيل المثال، يمتلك أيون ثلاثي اليوديد في الميثانول بنية منحنية غير متناظرة مع تركيز الشحنة على الطرف الأطول للأيون. [ 8 ]

تظهر أدناه أبعاد روابط ثلاثي اليود [I a −I b −I c ] − في بعض المركبات النموذجية:

مُجَمَّعI a −I b (pm)I b −I c (pm)الزاوية (°)
TlI 3306.3282.6177.9
RbI 3305.1283.3178.11
CsI ​​3303.8284.2178.00
NH 4 I 3311.4279.7178.55
I − 3 (في الميثانول) [ 8 ]309.0296.0152.0

ملكيات

أيون ثلاثي اليوديد هو أبسط متعددات اليوديد ؛ وتوجد عدة متعددات يوديد أعلى منه. في المحلول، يظهر باللون الأصفر عند التركيزات المنخفضة، وباللون البني عند التركيزات العالية. أيون ثلاثي اليوديد هو المسؤول عن اللون الأزرق الداكن المعروف الذي يظهر عند تفاعل محاليل اليود مع النشا . لا يتفاعل اليوديد مع النشا، وكذلك محاليل اليود في المذيبات غير القطبية .

يحتوي محلول لوغول على يوديد البوتاسيوم وكمية مكافئة من اليود العنصري، مما يؤدي إلى وجود كميات كبيرة من أيون ثلاثي اليوديد في هذا المحلول. وعلى الرغم من أن صبغة اليود تُصنف ظاهريًا على أنها محلول من اليود العنصري في الإيثانول، إلا أنها تحتوي أيضًا على كميات كبيرة من ثلاثي اليوديد، نظرًا لاحتوائها على كل من اليود والماء.

الكيمياء الضوئية

يُعدّ ثلاثي اليوديد نظامًا نموذجيًا في الكيمياء الضوئية . وقد دُرست آلية تفاعله في الحالة الغازية والمحلولية والصلبة. في الحالة الغازية، يسير التفاعل عبر مسارات متعددة تشمل جزيء اليود ، وأيونات شبه مستقرة ، وجذور اليود كمنتجات ضوئية، والتي تتشكل من خلال تفكك ثنائي وثلاثي الأجسام . [ 9 ] [ 10 ] في الأطوار المكثفة، ونظرًا للحصر، يكون إعادة التركيب الثنائي أكثر شيوعًا. في المحلول، لوحظ فقط التفكك الثنائي لثلاثي اليوديد. [ 11 ] [ 12 ] في المذيبات البروتونية، تتفكك ذرة اليود الموجودة في الطرف الأقصر من أنيون ثلاثي اليوديد عند الإثارة الضوئية، مما يُظهر تفككًا ثنائي الأجسام. [ 8 ] في الحالة الصلبة، دُرست الكيمياء الضوئية لثلاثي اليوديد في مركبات تحتوي على كاتيونات الأمونيوم الرباعية ، مثل ثلاثي يوديد رباعي بوتيل الأمونيوم . [ 13 ] لقد ثبت أن آلية التفاعل الضوئي في الحالة الصلبة تعتمد على طول موجة الضوء، مما يؤدي إلى استعادة سريعة في غضون بضع بيكو ثانية [ 14 ] أو المرور بعملية من مرحلتين تتضمن تكوين وتفكك وسيط رباعي اليوديد على نطاقات زمنية أطول. [ 15 ] علاوة على ذلك، تُعد الكيمياء الضوئية لثلاثي اليوديد مساهمًا مهمًا في الدورة البيئية لليود . [ 16 ] نظرًا لوجود ذرات اليود الثقيلة والمسارات الكيميائية المُعايرة بدقة، فقد أصبح ثلاثي اليوديد أيضًا نظامًا مرجعيًا حسابيًا للكيمياء الكمية النسبية . [ 17 ]

الكيمياء الكهربائية

تم اقتراح تفاعلات الأكسدة والاختزال لثلاثي اليوديد واليوديد كخطوات حاسمة في الخلايا الشمسية الحساسة للصبغة . [ 18 ] والبطاريات القابلة لإعادة الشحن . [ 19 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "الهالوجينات كعوامل مؤكسدة - دليل الكيمياء" .
  2. ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (2005). تسمية الكيمياء غير العضوية (توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية 2005). كامبريدج (المملكة المتحدة): الجمعية الملكية للكيمياء - الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية . رقم ISBN 0-85404-438-8ص 76. نسخة إلكترونية. 
  3. ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (2005). تسمية الكيمياء غير العضوية (توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية 2005). كامبريدج (المملكة المتحدة): الجمعية الملكية للكيمياء - الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية . رقم ISBN 0-85404-438-8ص 37. نسخة إلكترونية. 
  4. ↑ ويلز، أ. ف. (1984). الكيمياء اللاعضوية البنيوية . أكسفورد: مطبعة كلارندون. ISBN 0-19-855370-6.
  5. ↑ أتكينز وآخرون (2010). الكيمياء غير العضوية ( الطبعة الخامسة). مطبعة جامعة أكسفورد. ص 431. ISBN    978-0-19-923617-6.
  6. ↑ جونسون، آلان إي.؛ مايرز، آن ب. (1 يناير 1996). "تأثيرات المذيب في أطياف رامان لأيون ثلاثي اليوديد: ملاحظة كسر التناظر الديناميكي ودرجات حرية المذيب" . مجلة الكيمياء الفيزيائية . 100 (19): 7778-7788 . doi : 10.1021/jp953052x . ISSN 0022-3654 . 
  7. ↑ ليندن-بيل، آر إم؛ كوسلوف، آر؛ روهمان، إس؛ دانوفيتش، دي؛ فالا، جيه (8 ديسمبر 1998). " هل يؤدي التذويب إلى كسر التناظر في أيون I⁻³ في المحلول المائي؟" . مجلة الفيزياء الكيميائية . 109 (22): 9928-9937 . doi : 10.1063 / 1.477659 . ISSN 0021-9606 . 
  8. هيو ، جون؛ كيم ، جونغ غو؛ تشوي، إيون هيوك؛ كي، هوسونغ؛ آهن، دو سيك؛ كيم، جونغمين؛ لي، سيونغ غون؛ إيهي، هيوتشرل (26 يناير 2022). " تحديد توزيع الشحنة واتجاه انقسام الرابطة باستخدام تصوير السوائل بالأشعة السينية غير المتناحية في نطاق الفيمتوثانية" . مجلة نيتشر كوميونيكيشنز . 13 (1): 522. Bibcode : 2022NatCo..13..522H . doi : 10.1038/ s41467-022-28168-0 . ISSN 2041-1723 . PMC 8792042. PMID 35082327 .   
  9. ↑ هوبس، ألكسندرا أ.؛ جاسكوك، جيسون ر.؛ فولهاوبر، آن إليز؛ كاوتزمان، كاثرين إي.؛ نيومارك، دانيال م. (2004-04-03). "التفكك الضوئي ثنائي وثلاثي الأجسام للطور الغازي I − 3 " . مجلة الفيزياء الكيميائية . 120 (17): 7901-7909 . Bibcode : 2004JChPh.120.7901H . doi : 10.1063 /1.1691017 . hdl : 2440/34955 . ISSN 0021-9606 . PMID 15267705. S2CID 94632820 .   
  10. ↑ ناكانيشي، ريوزو؛ سايتو، ناويا؛ أونو، تومويو؛ كواشي، ساتومي؛ يابوشيتا، ساتوشي؛ ناجاتا، تاكاشي (28-05-2007). "التفكك الضوئي لـ I⁻³ في الطور الغازي : فهم شامل لديناميكيات التفكك غير الأدياباتي" . مجلة الفيزياء الكيميائية . 126 (20): 204311. Bibcode : 2007JChPh.126t4311N . doi : 10.1063/1.2736691 . ISSN 0021-9606 . PMID 17552766 .  
  11. ↑ بانين، أوري؛ رحمان، سانفورد (15 مارس 1993). "التفكك الضوئي فائق السرعة لأيون اليود الثلاثي . الكيمياء الضوئية المتماسكة في المحلول" . مجلة الفيزياء الكيميائية . 98 (6): 4391-4403 . رمز Bibcode : 1993JChPh..98.4391B . doi : 10.1063/1.465066 . ISSN 0021-9606 . 
  12. ↑ كوهن، توماس؛ فوهرينغر، بيتر (22-12-1996). "الاسترخاء الاهتزازي وإعادة التركيب الثنائي في التفكك الضوئي الفيمتوثاني لثلاثي اليوديد في المحلول" . مجلة الفيزياء الكيميائية . 105 (24): 10788-10802 . Bibcode : 1996JChPh.10510788K . doi : 10.1063/1.472887 . ISSN 0021-9606 . 
  13. ^ هيربشتاين، FH. كافتوري، م. كابون، م.؛ سينجر ، دبليو (1981/01/01). هيربشتاين، FH؛ كافتوري، م. كابون، م.؛ ساينجر، دبليو. (محرران). "هياكل من ثلاث بلورات تحتوي تقريبًا على سلاسل خطية من أيونات ثلاثي اليوديد" . Zeitschrift für Kristallographie - المواد البلورية . 154 ( 1– 2): 11– 30. بيب كود : 1981ZK....154...11H . دوى : 10.1524/zkri.1981.154.1-2.11 . ISSN 2194-4946 . 
  14. ↑ بولين، بيتر ر.؛ نيلسون، كيث أ. (22-09-2006). "مراقبة الكيمياء البلورية العضوية غير العكوسة في الوقت الحقيقي" . مجلة ساينس . 313 (5794): 1756-1760 . رمز Bibcode : 2006Sci...313.1756P . doi : 10.1126/science.1127826 . ISSN 0036-8075 . PMID 16946037. S2CID 35002522 .   
  15. ↑ شيان، روي؛ كورثي، جاستون؛ روجرز، ديفيد م.؛ موريسون، كارول أ.؛ بروخورينكو، فالنتين إ.؛ هايز، ستيوارت أ.؛ ميلر، آر جيه دواين (27-03-2017). "ديناميكيات تفاعل متماسكة فائقة السرعة موجهة بالشبكة لتفكك أيون ثلاثي اليوديد الضوئي" . مجلة نيتشر كيمستري . 9 (6): 516-522 . Bibcode : 2017NatCh...9..516X . doi : 10.1038/nchem.2751 . hdl : 20.500.11820/52dbea74-99b4-454b-aac2-56c7be20947b . ISSN 1755-4330 . PMID 28537597 .  
  16. ↑ راسو، أنجيلا ر. و.؛ كاستارد، كايل د.؛ ماي، ناثانيال و.؛ تانر، ديفيد؛ نيوبورن، مات ك.؛ ووكر، لورانس؛ مور، رونالد ج.؛ هيوي، ل. ج.؛ ألكسندر، ليز.؛ شيبسون، بول ب.؛ برات، كيري أ. (19 سبتمبر 2017). "الكيمياء الضوئية الجزيئية النشطة لليود في القطب الشمالي" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 114 (38): 10053-10058 . Bibcode : 2017PNAS..11410053R . doi : 10.1073 / pnas.1702803114 . ISSN 0027-8424 . PMC 5617258. PMID 28874585 .   
  17. ↑ غوميز، أندريه سيفيرو بيريرا؛ فيشر، لوكاس؛ بولفين، هيلين؛ ساو، تروند؛ نخت، ستيفان؛ فليغ، تيمو؛ إلياف، إفرايم (14 أغسطس/آب 2010). "البنية الإلكترونية لأيون ثلاثي اليوديد من حسابات الارتباط النسبي: مقارنة بين منهجيات مختلفة" . مجلة الفيزياء الكيميائية . 133 (6): 064305. Bibcode : 2010JChPh.133f4305G . doi : 10.1063/1.3474571 . hdl : 20.500.12210/35342 . ISSN 0021-9606 . PMID 20707568. S2CID 8849684 .   
  18. ↑ جيبسون، إليزابيث أ.؛ لو بليو، لويك؛ فورتاج، جيروم؛ بيليجرين، يان؛ بلارت، إيرول؛ أودوبيل، فابريس؛ هاغفيلدت، أندرس؛ بوشلو، جيريت (17 أبريل 2012). "دور زوج الأكسدة والاختزال ثلاثي اليوديد/اليوديد في تجديد الصبغة في الخلايا الشمسية الحساسة للصبغة من النوع p" . لانغمير . 28 (15): 6485-6493 . doi : 10.1021/la300215q . ISSN 0743-7463 . PMID 22432412 .  
  19. ↑ ما، جيزين؛ ليو، مياومياو؛ هي، يولونغ؛ تشانغ، جينتاو (17 فبراير 2021). "كيمياء الأكسدة والاختزال لليود في البطاريات القابلة لإعادة الشحن" . Angewandte Chemie International Edition . 60 (23): 12636–12647 . doi : 10.1002/anie.202009871 . ISSN 1433-7851 . PMID 32939916. S2CID 221769817 .