 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Моногидрид кальция | |
| Другие имена Гидрид кальция (I) | |
| Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol ) | |
| ChemSpider | |
PubChem CID | |
| |
| |
| Характеристики | |
| CaH | |
| Молярная масса | 41,085899 г / моль |
| Внешность | светящийся красный газ |
| бурно реагирует | |
| Родственные соединения | |
Другие катионы | Бериллий моногидрид , магния моногидрид , стронций моногидрид , Барий моногидрид , гидрид калия |
| Гидрид кальция | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
| Ссылки на инфобоксы | |
Моногидрид кальция - это молекула, состоящая из кальция и водорода с формулой CaH . Его можно найти в звездах в виде газа, образованного, когда атомы кальция присутствуют с атомами водорода.
Открытие [ править ]
Моногидрид кальция был впервые обнаружен, когда его спектр наблюдался в Альфреде Фаулере в 1907 году у Альфреда Фаулера в Альфах Геркулеса и Кита . [1] [2] Он наблюдался в солнечных пятнах в следующем году К.М. Олмстедом. [3] [4] Затем это было сделано в лаборатории в 1909 году А. Иглом, [3] и с ранними исследованиями Хюлтена, [5] и Уотсона и Вебера в 1935 году. [6] В дальнейшем это наблюдалось в M Карлики, выполненные Ю. Эманом в 1934 году. Эман предложил использовать его в качестве прокси для светимости звезд, подобно моногидриду магния (MgH), поскольку он более заметен вспектры компактных холодных звезд с высокой гравитацией на поверхности, таких как M-карлики, чем у холодных звезд с низкой поверхностной гравитацией, таких как M-гиганты, с существенной или даже сравнимой металличностью . [7]
Моногидрид кальция - это первый молекулярный газ, который был охлажден холодным буферным газом, а затем захвачен магнитным полем. Это расширяет изучение захваченных холодных атомов, таких как рубидий, на молекулы. [8]
Формирование [ править ]
Моногидрид кальция можно получить, подвергая металлический кальций электрическому разряду в атмосфере водорода при температуре выше 750 ° C. Ниже этой температуры водород абсорбируется с образованием гидрида кальция. [3]
Моногидрид кальция может быть образован лазерной абляцией дигидрида кальция в атмосфере гелия. [9]
Газообразный кальций реагирует с формальдегидом при температуре около 1200 K с образованием CaH, а также некоторого количества CaOH и CaO. Эта реакция светится оранжево-красным светом.
Свойства [ править ]
Дипольный момент молекулы CaH равен 2,94 дебай. [10] [11] Спектрографические константы были измерены как длина связи R e = 2,0025 Å, энергия диссоциации D e = 1,837 эВ и частота гармонических колебаний ω e = 1298,34 см -1 . [10] Потенциал ионизации 5,8 эВ. [10] Сродство к электрону составляет 0,9 эВ. [10]
Основное состояние - X 2 Σ + . [10]
Электронные состояния: [12]
- 6σ 2 7σ X 2 Σ + [13]
- 6σ 2 3π A 2 Π
- 6σ 2 8σ B 2 Σ +
- 6σ 2 4π E 2 Π
- 6σ7σ 2 D 2 Σ +
Спектр [ править ]
B 2 Σ, с ν '= 0 ← X 2 Σ с ν "= 0 634 нм (или это 690 нм?) [14] CaH флуоресцирует светом 634 нм, давая эмиссию 690 нм. [9]
B 2 Σ + ← X 2 Σ + от 585,8 нм до 590,2 нм. [15]
A +2 Π ← X 2 Σ + от 686,2 до 697,8 нм [15]
Ветка R12 [15]
| J ' | J " | N " | ν | нм | ТГц |
|---|---|---|---|---|---|
| 3/2 | 1/2 | 0 | 14408,94 | 694.0135 | 431,9691 |
| 5/2 | 3/2 | 1 | 14421,12 | 693,4274 | 432,3343 |
| 7/2 | 5/2 | 2 | 14432,92 | 692,8605 | 432,6881 |
| 9/2 | 7/2 | 3 | 14444,54 | 692,3031 | 433,0364 |
| 11/2 | 9/2 | 4 | 14455,76 | 691,7658 | 433,3728 |
| 13/2 | 11/2 | 5 | 14467,20 | 691,2188 | 433,71574 |
Ветка R2 [15]
| J ' | J " | N " | ν | нм | ТГц |
|---|---|---|---|---|---|
| 3/2 | 1/2 | 0 | 14480,93 | 690,5633 | 434,1274 |
| 5/2 | 3/2 | 1 | 14495,08 | 689,8893 | 434,5516 |
| 7/2 | 5/2 | 2 | 14510,09 | 689,1756 | 435,0015 |
| 9/2 | 7/2 | 3 | 14525,53 | 688,4430 | 435,4644 |
| 11/2 | 9/2 | 4 | 14541,43 | 687,6903 | 435,9411 |
| 13/2 | 11/2 | 5 | 14557,98 | 686,9085 | 436,4373 |
Переход C 2 Σ + → X 2 Σ + находится в ближнем ультрафиолете. [3]
Микроволновый спектр [ править ]
Энергия, необходимая для вращения молекулы CaH от ее нижнего уровня до первого квантового уровня, соответствует частоте микроволн, поэтому имеется поглощение около 253 ГГц. Однако на спин молекулы также влияет спин неспаренного электрона на кальции и спин протона в водороде. Электронный спин приводит к расщеплению линии примерно на 1911,7 МГц, а спин относительно спина протона приводит к сверхтонкому расщеплению линии примерно на 157,3 МГц. [16]
квантовое число спина молекулы | квантовое число спина электрона | квантовое число спина протона | частота | |||
| N | N ' | J | J ' | F | F ' | кГц |
| 0 | 1 | 1/2 | 1/2 | 1 | 1 | 252163082 |
| 0 | 1 | 1/2 | 1/2 | 1 | 0 | 252216347 |
| 0 | 1 | 1/2 | 1/2 | 0 | 1 | 252320467 |
| 0 | 1 | 1/2 | 3/2 | 1 | 1 | 254074834 |
| 0 | 1 | 1/2 | 3/2 | 1 | 2 | 254176415 |
| 0 | 1 | 1/2 | 3/2 | 0 | 1 | 254232179 |
Реакции [ править ]
CaH реагирует с литием как холодный газ, выделяя 0,9 эВ энергии и образуя молекулы LiH и атомы кальция. [17]
Дополнительное чтение [ править ]
- Кальвин, Аарон Т .; Джанардан, Смита; Кондолючи, Джон; Руганго, Рене; Pretzsch, Эрик; Шу, банда; Браун, Кеннет Р. (16 марта 2018 г.). «Ровибронная спектроскопия симпатически охлажденного 40CaH». Журнал физической химии . 122 (12): 3177–3181. Bibcode : 2018JPCA..122.3177C . DOI : 10.1021 / acs.jpca.7b12823 . PMID 29521505 .
Ссылки [ править ]
- ^ Barbuy, B .; Скьявон, RP; Gregorio-Hetem, J .; Сингх, PD; Баталья, К. (октябрь 1993 г.). «Интенсивность линий CaH в холодных карликах». Серия дополнений к астрономии и астрофизике . 101 (2): 409. Bibcode : 1993A и AS..101..409B .
- Перейти ↑ Fowler, A. (1907). «Рифленый спектр оксида титана» . Труды Королевского общества А . 79 (533): 509–18. Bibcode : 1907RSPSA..79..509F . DOI : 10,1098 / rspa.1907.0059 .
- ^ a b c d Фрум, CI; Пикетт (1993). «Инфракрасная эмиссионная спектроскопия с преобразованием Фурье с высоким разрешением для гидридов металлов: X 2 Σ + состояние CaH». Журнал молекулярной спектроскопии . 159 (2): 329–336. Bibcode : 1993JMoSp.159..329F . DOI : 10,1006 / jmsp.1993.1130 .
- ^ Олмстед, Чарльз М. (1908). «Полосы солнечных пятен, которые появляются в спектре кальциевой дуги, горящей в присутствии водорода». Вклад Солнечной обсерватории Вашингтонского института Карнеги . 21 : 1–4. Bibcode : 1908CMWCI..21 .... 1O .
- ^ Хюльтена, Е. (1 января 1927). «О полосовом спектре гидрида кальция». Физический обзор . 29 (1): 97–111. Bibcode : 1927PhRv ... 29 ... 97H . DOI : 10.1103 / PhysRev.29.97 .
- ^ Уотсон, Уильям; Вебер, Роберт (1 ноября 1935 г.). "Система E-диапазона гидрида кальция". Физический обзор . 48 (9): 732–734. Bibcode : 1935PhRv ... 48..732W . DOI : 10.1103 / PhysRev.48.732 .
- ^ Öhman, Yngve (октябрь 1934). «Спектрографические исследования в красном». Астрофизический журнал . 80 : 171. Bibcode : 1934ApJ .... 80..171O . DOI : 10.1086 / 143595 .
- ^ Бретислав Фридрих ; Джон М. Дойл (2009). «Почему холодные молекулы такие горячие?». ХимФисХим . 10 (4): 604–623. DOI : 10.1002 / cphc.200800577 . PMID 19229896 .
- ^ а б Дойл, Джон М .; Джонатан Д. Вайнштейн; Роберт де Карвалью; Тьерри Гийе; Бретислав Фридрих (1998). «Магнитный захват молекул моногидрида кальция при милликельвиновых температурах». Природа . 395 (6698): 148–150. Bibcode : 1998Natur.395..148W . DOI : 10.1038 / 25949 . S2CID 38268509 .
- ^ a b c d e Холка, Филип; Мирослав Урбан (2006). «Дипольный момент и молекулярные свойства CaH: теоретическое исследование». Письма по химической физике . 426 (4–6): 252–256. Bibcode : 2006CPL ... 426..252H . DOI : 10.1016 / j.cplett.2006.05.108 .
- ^ Steimle, TC; Цзиньхай Чен; Джейми Генглер (2004-07-08). «Постоянные электрические дипольные моменты моногидрида кальция, CaH». Журнал химической физики . 121 (2): 829–834. Bibcode : 2004JChPh.121..829S . DOI : 10.1063 / 1.1759314 . PMID 15260612 .
- ^ Ram, RS; Терещук, К .; Гордон, ИП; Уокер, KA; Бернат, П.Ф. (2011). "Эмиссионная спектроскопия с преобразованием Фурье перехода E 2 Π – X 2 Σ + CaH и CaD". Журнал молекулярной спектроскопии . 266 (2): 86–91. Bibcode : 2011JMoSp.266 ... 86R . DOI : 10.1016 / j.jms.2011.03.009 .
- ^ Гордон, I .; Ram, RS; Терещук, К .; Уокер, KA; Бернат, П.Ф. (1 апреля 2011 г.). "Эмиссионная спектроскопия с преобразованием Фурье системы E 2 Π – X 2 Σ + CaH и CaD". hdl : 1811/49445 . Цитировать журнал требует
|journal=( помощь ) - ^ Берг, LE; Л. Клиннинг (1974). "Вращательный анализ систем полос AX и BX CaH". Physica Scripta . 10 (6): 331–336. Bibcode : 1974PhyS ... 10..331B . DOI : 10.1088 / 0031-8949 / 10/6/009 .
- ^ a b c d Pereira, R .; С. Сковронек; А. Гонсалес Уренья; А. Пардо; JML Poyato; А. Х. Пардо (2002). «Вращательно разрешенные спектры REMPI CaH в молекулярном пучке». Журнал молекулярной спектроскопии . 212 (1): 17–21. Bibcode : 2002JMoSp.212 ... 17P . DOI : 10,1006 / jmsp.2002.8531 .
- ^ Barclay, WL, младший; Андерсон, Массачусетс; Зюрис, LM (1993). «Спектр миллиметрового диапазона CaH (X 2 Σ + )». Письма в астрофизический журнал . 408 (1): L65 – L67. Bibcode : 1993ApJ ... 408L..65B . DOI : 10.1086 / 186832 .
- ^ Сингх, Виджай; Кайл С. Хардман; Наима Тарик; Мей-Джу Лу; Аджа Эллис; Мьюир Дж. Моррисон; Джонатан Д. Вайнштейн (2012). «Химические реакции атомарного лития и молекулярного моногидрида кальция при 1 К» . Письма с физическим обзором . 108 (20): 203201. Bibcode : 2012PhRvL.108t3201S . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.108.203201 . PMID 23003146 .
