Обнаружение фотообратимости связевой изомеризации NO2–ONO в кристаллах [Co(NH3)5NO2]Cl(NO3) методом фотомеханического отклика

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Связевая изомеризация NO2-ONO (нитро-нитрито) в комплексном катионе [Co(NH3)5NO2]2+ является хорошо изученной классической реакцией. Считается, что фотоизомеризация нитро- в нитрито-форму в кристаллической фазе достигает полного превращения при низкой температуре, а обратное превращение протекает как термическая внутримолекулярная реакция первого порядка при нагреве кристаллов. На сегодня не существует сведений о возможности обратной фотоизомеризации. В данной работе фотоизомеризация в кристаллах [Co(NH3)5NO2]Cl(NO3) исследована по их деформации, вызываемой превращениями при засветке излучением с различными длинами волн. Изменение параметров кристаллической решетки в ходе превращения приводит к достоверно измеряемым характеристикам — удлинению и изгибу игольчатых кристаллов. Показано, что предельное удлинение кристалла при длительной засветке зависит от длины волны излучения, что доказывает обратимость фотоизомеризации. Величина квантового выхода обратной реакции оценена как равная 0.04 от квантового выхода прямой реакции.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. А. Чижик

Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: stas@solid.nsc.ru
Россия, Новосибирск

П. А. Грибов

Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук

Email: stas@solid.nsc.ru
Россия, Новосибирск

В. Ю. Ковальский

Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук

Email: stas@solid.nsc.ru
Россия, Новосибирск

А. А. Сидельников

Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук

Email: stas@solid.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Gibbs W., Genth F.A. Researches on the Ammonia-Cobalt Bases. Washington: Smithsonian Institution, 1856.
  2. Jörgensen S.M. // Z. Anorg. Chem. 1894. V. 5. № 1. P. 147.
  3. Kauffman C.B. // Coord. Chem. Rev. 1973. V. 11. № 2. P. 161.
  4. Boldyreva E.V. // Mol. Cryst. Liq. Cryst. Sci. Technol., Sect. A. 1994. V. 242. № 1. P. 17.
  5. Болдырева E.B. // Координац. химия. 2001. Т. 27. № 5. С. 323.
  6. Басоло Ф., Пирсон Р. Механизмы неорганических реакций: изучение комплексов металлов в растворе. М.: Мир, 1971.
  7. Scandola F., Bartocci C., Scandola M.A. // J. Phys. Chem. 1974. V. 78. № 6. P. 572.
  8. Balzani V., Ballardini R., Sabbatini N., Moggi L. // Inorg. Chem. 1968. V. 7. № 7. P. 1398.
  9. Kubota M., Ohba S. // Acta Crystallogr., Sect. B. 1992. V. 48. № 5. P. 627.
  10. Heyns A.M., de Waal D. // Spectrochim. Acta. Part A. 1989. V. 45. № 9. P. 905.
  11. Eslami A. // Thermochim. Acta. 2004. V. 409. № 2. P. 189.
  12. Eslami A., Hasani N. // Thermochim. Acta. 2014. V. 575. P. 114.
  13. Chizhik S., Sidelnikov A., Zakharov B., Naumov P., Boldyreva E. // Chem. Sci. 2018. V. 9. № 8. P. 2319.
  14. Adell B. // Z. Anorg. Allg. Chem. 1952. V. 271. № 1–2. P. 49.
  15. Болдырева Е.В., Сидельников А.А., Чупахин А.П. и др. // ДАН СССР. 1984. Т. 277. № 4. С. 893.
  16. Болдырева Е.В., Сидельников А.А. // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. 1987. Т. 5. С. 139.
  17. Boldyreva E.V. // Solid State Ionics. 1997. V. 101–103. P. 843.
  18. Boldyrev V.V., Boldyreva E.V. Reactivity of Molecular Solids. Chichester, England: John Wiley & Sons, 1999.
  19. Luty T., Eckhardt C.J. // J. Amer. Chem. Soc. 1995. V. 117. № 9. P. 2441.
  20. Sidelnikov A.A., Chizhik S.A., Zakharov B.A., Chupakhin A.P., Boldyreva E.B. // CrystEngComm. 2016. V. 18. № 38. P. 7276.
  21. Grenthe I., Nordin E. // Inorg. Chem. 1979. V. 18. № 7. P. 1869.
  22. Ciofini I., Adamo C. // J. Phys. Chem. A. 2001. V. 105. № 6. P. 1086.
  23. Johnson D.A., Pashman K.A. // Inorg. Nucl. Chem. Lett. 1975. V. 11. № 1. P. 23.
  24. Muya J.T., Chung H., Lee S.U. // RSC Adv. 2018. V. 8. № 6. P. 3328.
  25. Muya J.T., Meher B.R., Sahoo S.C., Chung H. // Intern. J. Quantum Chem. 2019. V. 119. № 14. P. e25929.
  26. Jackson W.G. // J. Chem. Educ. 1991. V. 68. № 11. P. 903.
  27. Phillips W.M., Choi S., Larrabee J.A. // Ibid. 1990. V. 67. № 3. P. 267.
  28. Masciocchi N., Kolyshev A., Dulepov V., Boldyreva E., Sironi A. // Inorg. Chem. 1994. V. 33. № 12. P. 2579.
  29. Beattie I.R., Satchell D.P.N. // Trans. Faraday Soc. 1956. V. 52. P. 1590.
  30. Naumov P., Chizhik S., Panda M.K., Nath N.K., Boldyreva E. // Chem. Rev. 2015. V. 115. № 22. P. 12440.
  31. Nath N.K., Panda M.K., Sahoo S.C., Naumov P. // CrystEngComm. 2014. V. 16. № 10. P. 1850.
  32. Commins P., Desta I.T., Karothu D.P., Panda M.K., Naumov P. // Chem. Commun. 2016. V. 52. № 97. P. 13941.
  33. White T.J. Photomechanical Materials, Composites, and Systems: Wireless Transduction of Light into Work. Wiley, 2017. P. 233.
  34. Naumov P., Karothu D.P., Ahmed E., Catalano L., Commins P. et al. // J. Amer. Chem. Soc. 2020. V. 142. № 31. P. 13256.
  35. Halabi J.M., Ahmed E., Sofela S., Naumov P. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2021. V. 118. № 5. P. e2020604118.
  36. Громов C.П., Чибисов А.К., Алфимов М.В. // Хим. физика. 2021. T. 40. № 4. C. 9.
  37. Kitagawa D., Tanaka R., Kobatake S. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. V. 17. № 41. P. 27300.
  38. Hirano A., Kitagawa D., Kobatake S. // CrystEngComm. 2019. V. 21. № 15. P. 2495.
  39. Kitagawa D., Kobatake S. // J. Phys. Chem. C. 2013. V. 117. № 40. P. 20887.
  40. Kim T., Zhu L., Mueller L.J., Bardeen C.J. // J. Amer. Chem. Soc. 2014. V. 136. № 18. P. 6617.
  41. Ahmed E., Chizhik S., Sidelnikov A., Boldyreva E., Naumov P. // Inorg. Chem. 2022. V. 61. № 8. P. 3573.
  42. Schneider C.A., Rasband W.S., Eliceiri K.W. // Nat. Methods. 2012. V. 9. № 7. P. 671.
  43. Mayerhöfer T.G., Pahlow S., Popp J. // ChemPhysChem. 2020. V. 21. № 18. P. 2029.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Коэффициент экстинкции изомеров [Co(NH3)5NO2]2+ (1)и [Co(NH3)5ONO]2+ (2) в водном растворе. Данные взяты из работы [8].

Скачать (71KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изображение измеряемого кристалла (a) и шум измерения длины и относительного прогиба центральной части кристалла без засветки при Т = 0 °С (б).

Скачать (316KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Кинетика изменения удлинения (a) и кривизны (б) кристалла при последовательной засветке источниками с длинами волн 425, 350, и 425 нм при Т = 0 °С. На вставках: увеличенные участки зависимостей изменения длины и кривизны кристалла, вызываемые переключением источников света.

Скачать (233KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Совмещенное изображение кристалла в трех последовательных стадиях процесса, показанного на рис. 3: 1 — начальное состояние, 2 — пик кривизны при засветке источником l = 425 нм (t = 103 с), 3 — пик кривизны, достигнутый после переключения с длины волны 425 на 350 нм (t = 104 с). На изображении 2 показаны метки, используемые алгоритмом анализа формы кристалла. Стрелки указывают направление засветки кристалла.

Скачать (54KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Кинетика изменения удлинения (a) и кривизны (б) кристалла [Co(NH3)5NO2]Cl(NO3), вызываемая переключениями источников излучения: 1 — 403 → 350 нм, 2 — 403 → 375 нм, 3 — 403 → 425 нм, 4 — 403 → 465 нм, 5 — 425 → 350 нм, 6 — 465 → 350 нм, 7 — 465 → 375 нм, 8 — 465 → 425 нм, 9 — 465 → 491 нм.

Скачать (180KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость фотостационарной степени нитро-нитрито-изомеризации от длины волны при 0 °C в кристалле [Co(NH3)5NO2]Cl(NO3) (точки) и модель зависимости Cps(l), согласно уравнению (3) при Ф2/Ф1 = 0.04 (линия).

Скачать (120KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимость остаточной кривизны кристалла в фотостационарном состоянии от длины волны источника излучения, рассчитанная по уравнению (7).

Скачать (58KB)
Метаданные

Примечание

Х Международная конференция им. В.В. Воеводского “Физика и химия элементарных химических про­цессов” (сентябрь 2022, Новосибирск, Россия).


© Российская академия наук, 2024