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Ions and Ionic Charges03:27

Ions and Ionic Charges

In ordinary chemical reactions, the nucleus — which contains the protons and neutrons of each atom and thus identifies the element — remains unchanged. Electrons, however, can be added to atoms by transfer from other atoms, lost by transfer to other atoms, or shared with other atoms. The transfer and sharing of electrons among atoms govern the chemistry of the elements. During the formation of some compounds, atoms gain or lose electrons to form electrically charged particles called ions.
The Aufbau Principle and Hund's Rule03:02

The Aufbau Principle and Hund's Rule

To determine the electron configuration for any particular atom, we can build the structures in the order of atomic numbers. Beginning with hydrogen, and continuing across the periods of the periodic table, we add one proton at a time to the nucleus and one electron to the proper subshell until we have described the electron configurations of all the elements. This procedure is called the aufbau principle, from the German word aufbau (“to build up”). Each added electron occupies the subshell of...
Electron Configuration of Multielectron Atoms03:26

Electron Configuration of Multielectron Atoms

The alkali metal sodium (atomic number 11) has one more electron than the neon atom. This electron must go into the lowest-energy subshell available, the 3s orbital, giving a 1s22s22p63s1 configuration. The electrons occupying the outermost shell orbital(s) (highest value of n) are called valence electrons, and those occupying the inner shell orbitals are called core electrons. Since the core electron shells correspond to noble gas electron configurations, we can abbreviate electron...
Periodic Classification of the Elements04:00

Periodic Classification of the Elements

The periodic table arranges atoms based on increasing atomic number so that elements with the same chemical properties recur periodically. When their electron configurations are added to the table, a periodic recurrence of similar electron configurations in the outer shells of these elements is observed. Because they are in the outer shells of an atom, valence electrons play the most important role in chemical reactions. The outer electrons have the highest energy of the electrons in an atom...
Noble Gases02:54

Noble Gases


The elements in group 18 are noble gases (helium, neon, argon, krypton, xenon, and radon). They earned the name “noble” because they were assumed to be nonreactive since they have filled valence shells. In 1962, Dr. Neil Bartlett at the University of British Columbia proved this assumption to be false.
Electron Configurations02:46

Electron Configurations

Electron configurations and orbital diagrams can be determined by applying the Aufbau principle (each added electron occupies the subshell of lowest energy available), Pauli exclusion principle (no two electrons can have the same set of four quantum numbers), and Hund’s rule of maximum multiplicity (whenever possible, electrons retain unpaired spins in degenerate orbitals).
The relative energies of the subshells determine the order in which atomic orbitals are filled (1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s,...

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Cationes norbornil de los elementos del grupo 14

Thomas Müller1, Christian Bauch, Markus Ostermeier

  • 1Institut für Anorganische Chemie der Goethe Universität Frankfurt, Marie Curie-Strasse 11, D-60439 Frankfurt/Main, Federal Republic of Germany. dr.thomas.mueller@chemie.uni-frankfurt.de

Journal of the American Chemical Society
|February 20, 2003
PubMed
Resumen

Se sintetizaron y caracterizaron nuevos cationes norbornil de los elementos del grupo 14 (de silicio a plomo). Estos cationes exhiben interacciones intramoleculares, con una estabilidad que aumenta en el grupo, ofreciendo información sobre la unión y la reactividad de los elementos.

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Área de la Ciencia:

  • Química organometálica Química orgánica de los metales.
  • Química del carbocatión Química del carbocatión
  • La espectroscopia es una técnica de espectroscopia.

Sus antecedentes:

  • Los cationes norbornil son importantes intermediarios en las reacciones orgánicas.
  • Comprender las propiedades electrónicas de los elementos del grupo 14 es crucial para el desarrollo de nuevos materiales y catalizadores.
  • Estudios previos han explorado los cationes de silicio y germanio norbornil, pero los elementos más pesados siguen siendo menos investigados.

Objetivo del estudio:

  • Para sintetizar y caracterizar nuevos cationes norbornil de los elementos del grupo 14 (Si, Ge, Sn, Pb).
  • Para investigar las interacciones intramoleculares entre el elemento cargado positivamente y el enlace doble remoto.
  • Para explorar la estabilidad y la reactividad de estos cationes en diferentes ambientes de disolventes.

Principales métodos:

  • Síntesis de los precursores sustituidos de 3-ciclopentenemetil.
  • Adición intramolecular de cationes transitorios al enlace doble C=C (ruta pi).
  • Identificación y caracterización mediante espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) ((29) Si, (13) C, (119) Sn, (207) Pb).
  • Cálculos mecánicos cuánticos (DFT, GIAO/B3LYP) para el análisis de propiedades estructurales, energéticas y magnéticas.
  • Cristalografía de rayos X para la determinación estructural del complejo de plomo.

Principales resultados:

  • Se han sintetizado e identificado con éxito los cationes norbornil de Si, Ge, Sn y Pb (4a,e-i).
  • Los datos de RMN y las constantes de acoplamiento proporcionan evidencia de interacción intramolecular y transferencia de carga.
  • Los cálculos confirman estructuras puenteadas de cationes norbornil con una coordinación 3+1 para el átomo del elemento.
  • La estabilidad aumenta de Si a Pb, con el catión plumbanorbornil mostrando una estabilización significativa.
  • El disolvente acetonitrilo descompone la interacción intramolecular para los cationes Si-Sn, pero forma un complejo estable con el catión Pb (10i).

Conclusiones:

  • Los cationes norbornil del grupo 14 pueden sintetizarse eficazmente a través de una ruta pi.
  • La interacción intramolecular entre el elemento y el enlace doble es significativa y dependiente del elemento.
  • La estabilidad termodinámica aumenta hacia abajo en el grupo, mientras que la energía de estabilización intramolecular disminuye.
  • La reactividad hacia los nucleófilos como el acetonitrilo varía significativamente, con el plomo exhibiendo un comportamiento de complicación único.