溶剂化电子引发乙烯基单体的聚合研究文献综述
2020-05-20 20:08:27
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文献综述 1、引言 电子是构成原子的基本粒子之一,质量极小,带单位负电荷,不同的原子拥有的电子数目不同,电子是化学反应中最简单、最基本的微粒。它在溶液中的存在与阴离子极其相似,能参与许许多多的化学反应。众所周知, 离子在溶液中是会发生溶剂化作用的。那么,电子会不会发生溶剂化,电子是如何发生溶剂化作用的,电子的溶剂化给化学学科及其他方面会带来什么样的影响?这些都是化学工作者们研究的热点问题。随着快速测试技术特别是脉冲电子束技术的发展,溶剂化电子的存在为越来越多的人们所证明和接受,其理论和应用研究蓬勃开展,给无机化学、有机化学、物理化学和辐射化学等学科带来了深刻的影响,成为化学和凝聚相物理的一个根本问题。 2、溶剂化电子的发现 在1864年,Weyl.W.发现将碱金属溶于液氨中能得到蓝色溶液,这一意外的发现被认为是人们第一次发现溶剂化电子的存在。但Weyl并不知道产生蓝色的确定原因,真正确定蓝色是溶剂化电子的贡献时已经是20世纪初了,接着人们对这种液氨中的蓝色溶剂化电子溶液进行了进一步研究。随着1962年水合电子(水中的溶剂化电子)发现,溶剂化电子引起了人们更大的兴趣和研究热情。在水合电子之后,由于对溶剂化电子的进一步研究,人们又相继发现了醚合电子、胺合电子、醇合电子等各种各样的极性溶剂的溶剂化电子。 3、溶剂化电子的生成方法 溶剂化电子的产生方法主要有四种: 1、碱金属与溶剂作用 把少量的碱金属溶人液氨中,液氨立即变为蓝色。碱金属不断增多时,溶液的颜色逐渐 变深。当碱金属的浓度等于或大于3M时,就会出现青铜色相浮在蓝色溶液的上面。 2、纯水的辐射分解 实验表明,纯水和其它极性溶剂通过γ-射线等辐射分解(rdaoilyssi),能形成溶剂化电子。1962年E、J、Hart等用脉冲电子束辐照去气纯水时发现了水合电子。Honf和Boga利用加速器发生的瞬时脉冲高能电子和同步闪光光谱技术、动力学分光光度技术进一步证实了这一发现。 3、光化学反应 在溶液中,许多阴离子通过光解,产生了水合电子。 4、电解方法 电解也可以产生溶剂化电子。`例如,电解不包含可被还原物质的液氨溶液,其溶液性质与碱金属的液氨溶液是没有区别的。 4、溶剂化电子的种类 1、氨合电子 氨合电子被认为是人们首次观察到的溶剂化电子。氨合电子的确定是一个非常漫长的过程。 2、水合电子 在发现氨合电子的一百年之后人们又发现了水合电子,再一次引发了溶剂化电子研究热。水合电子的发现意义重大,其在辐射化学和生物学中扮演者及其重要的角色为人们进一步认识化学和生物中众多反应的机理打开了一扇大门。 3、HMPA中的溶剂化电子 同碱金属溶于液氨中产生蓝色溶液一样,钠、钾、锂同样能溶于六甲基磷酰三胺中形成蓝色溶液。虽然同碱金属的胺类蓝色溶液相比,HMPA蓝色溶液的esr吸收光谱较宽,其中包含一个尖锐的单峰其g值为2.00210同自由电子的g值2.0022非常接近。基于同胺类溶剂化电子溶液的类比以及esr光谱,HMPA蓝色溶液为溶剂化电子。 5、溶剂化电子的应用 溶剂化电子具有很高的扩散系数和迁移率,是一个很强的还原剂,例如e晶的标准氧化电位为2.86v,比氢的还原能力强得多。而且有些溶剂化电子体系比较稳定,例如很纯的液氨溶液中溶剂化电子的寿命比较长,每天分解度小于1%。在无机化学中,利用溶剂化电子可把金属阳离子络合物还原为金属络合物或金属: 打开硫的八原子环,还原为多硫化物的阴离子: 从而使无机化学研究的广度大为增加。在有机化学中,溶剂化电子的反应是研究有机氧化还原反应最重要的手段,作为一个最简单的亲核试剂广泛地用在合成制备上,以实现某些难以进行的反应。例如,碱金属的液氨溶液容易和酸性物质起反应形成氢和碱金属盐的化合物: 溶剂化电子作为还原剂较其金属有两点不同:一是均相还原,反应速度较快;二是溶剂化电子的体积增大,显示出定的空间选择性。炔烃在液氨中用碱金属(常用钠)还原,产物主要是反式烯烃,而非顺式烯烃,乃因e(NH3)万体积较大,不可能从同一边去进攻C原子,而是从两边进攻。 溶剂化电子特别是水合电子的发现,使第一类导体和第二类导体之间的绝对界限将逐步消失,对化学中一些基础理论提出了新的挑战,使人们对某些经典反应的机理必须重新认识和审视,最突出地表现在钠汞齐的还原机理和电解氧化还原上。例如,钠汞齐的还原机理,过去人们一直认为是钠与水作用生成了新生态的H原子,而H原子再将其它可被还原的物种还原;如果体系中没有可与H原子反应的物种时就放出氢: 但若把钠汞齐加到含有清除剂N2O和CH3OH (N2O是e的清除剂,CH30H是H原子的清除剂)的水溶液中,实验表明主要产物不是H2而是N2,反应式如下: 以主要产物是N2。这就使人们对那收能产生溶剂化电子的活泼金属或离子还原剂的还原机理有了新的本质的认识。 溶剂化电子的发现,对化学中的一些基本理论提出了挑战,使人们对某些经典反应的机理必须重新认识,为合成化学家们增添了新的手段,给化学的一些学科带来了深刻的变化,并不断开拓出新的应用领域。当然,溶剂化电子的研究是近一、二十年来才蓬勃开展起来的,目前从理论上对溶剂化电子的结构进行定量地描述还有一定的距离,对于非极性液体中溶剂化电子的理论模型尚不成熟。然而,随着科学技术的发展,溶剂化电子的理论研究和应用将会进一步深人,前景是十分诱人的。 6、参考文献 [1] 贡长生; 邝生鲁.溶剂化电子的化学.化学通报 , Chemistry,1982年08期. [2] 冯长君.溶剂化电子大学化学 ; University Chemistry, 1987年04期. [3] 郭宇;鲍征宇.水合电子的性质及其检测.环境科学与管理 , Environmental Science and Management, 2008年05期。 [4] 卢保华.讨论溶剂化电子.楚雄师专学报 , Journal of Chuxiong Teachers#8217;s College, 1995年03期. [5] 步宇翔. 离子液中溶剂化电子的结构及其演化动力学.化学进展 , Progress in Chemistry, 2012年06期. [6] 郭放云.溶剂化电子与有机还原反应机理. 邵阳高专学报 , Journal of Shaoyang College, 1994年03期. [7]王宝章.水合电子.化学通报 , Chemistry,1980年09期. [8] 魏广斌;马永松.水合电子反应动力学.徐州师范学院学报(自然科学版) , Journal of Xuzhou Normal University(Natural Science Edition), 1990年01期.[9] 许孙曲.水合电子与水溶液电解冶金.有色金属(冶炼部分) , Nonferrous Metals, 1982年03期.[10] 朱杰;张仁熙;潘循皙;董文博;侯惠奇.水相中溴苯与OH自由基、H原子及水合电子eaq-的反应机理.环境科学 , Chinese Journal of Enviromental Science, 2002年S1期. [11] 周怀宁.普通化学疑难解释.南宁:广西教育出版社1987.104. [12] 北京师范大学编.无机化学(上).北京:高等教育出版社,1994.3. [13] Vincent De WAELE; S#233;bastien SORGUES; Pascal PERNOT; Jean-Louis MARIGNIER; Mehran MOSTAFAVI;Kinetics study of the solvated electron decay in THF using laser-synchronised picosecond electron pulse. Nuclear Science and Techniques , 核技术(英文版), 2007年01期. [14] 〔美〕J.J.拉戈斯基著,孟祥胜、许丙安译.《现代无机化学》,上册.高等教育出版社225(1984). [15] 胡英等编.《物理化学》;中册.人民教育出版社,164,(1979). [16] L. Sobolewski and W. Domcke, Phys.Chem.Chem.Phys. 2002, 4, 4. [17] H. F. Hameka, G. W. Robinson, C. J. Marsden. Structure of the hydrated electron[J]. J. Phys. Chem., 1987, 91, 3150-3157. |
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