Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Двухатомный углерод
Dicarbon.svg
Дикарбон-3D-vdW.png
Имена
Название ИЮПАК
Двухатомный углерод
Систематическое название ИЮПАК
Этендиилиден (заместитель)
Дикарбон ( C - C ) (добавка)
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
196
Характеристики
C 2
Молярная масса24,022  г · моль -1
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Двухатомный углерод (систематически называемый дикарбон и 1λ 2 , 2λ 2 -этен ) представляет собой зеленое газообразное неорганическое химическое вещество с химической формулой C = C (также обозначаемое [C 2 ] или C 2. Он кинетически нестабилен при температуре и давлении окружающей среды. , удаляется путем автополимеризации. Он происходит в углеродном паре, например, в электрических дугах , в кометах , звездных атмосферах и межзвездной среде , а также в голубых углеводородных пламени . [1]Двухатомный углерод является второй простейшей формой углерода после атомарного углерода и промежуточным участником в генезисе фуллеренов.

Свойства [ править ]

C 2 - компонент углеродного пара. Согласно одной из работ, углеродный пар на 28% состоит из двухатомных атомов [2], но теоретически это зависит от температуры и давления.

Электромагнитные свойства [ править ]

Электроны в двухатомном углероде распределяются по атомным орбиталям в соответствии с принципом Ауфбау для создания уникальных квантовых состояний с соответствующими уровнями энергии. Состояние с самым низким уровнем энергии или основное состояние является синглетным состоянием ( 1 Σ+
г), который систематически называют этен-1,2-диилиденом или дикарбоном (0 •). Существует несколько возбужденных синглетных и триплетных состояний, которые относительно близки по энергии к основному состоянию, которые образуют значительную долю образца дикарбона в условиях окружающей среды. Когда большинство этих возбужденных состояний подвергаются фотохимической релаксации, они излучают в инфракрасной области электромагнитного спектра. Однако одно государство, в частности, излучает в зеленой зоне. Это состояние является триплетным ( 3 Π g), который систематически называют этен-μ, μ-диил-μ-илиденом или дикарбон (2 •). Кроме того, возбужденное состояние несколько дальше по энергии от основного состояния, которое формирует только значительную часть образца дикарбона при среднем ультрафиолетовом облучении. После релаксации это возбужденное состояние флуоресцирует в фиолетовой области и фосфоресцирует в синей области. Это состояние также синглетный ( 1 Π г ), который также называют этна-μ, μ-диил-μ-илиден или диуглеродом (2 •).

Состояние
Энтальпия возбуждения
(кДж моль -1 )		Релаксационный
переход		Длина
волны релаксации		Релаксационная EM-область
X 1 Σ+
г		0---
а 3 Π
ты		8,5а 3 Π
ты→ X 1 Σ+
г		14,0 мкмДлинноволновый инфракрасный
б 3 Σ-
г		77,0б 3 Σ-
г→ а 3 Π
ты		1,7 мкмКоротковолновый инфракрасный
А 1 Π
ты		100,4А 1 Π
ты→ X 1 Σ+
г
А 1 Π
ты→ b 3 Σ-
г		1,2 мкм
5,1 мкм		Ближний инфракрасный диапазон
Средневолновый инфракрасный порт
B 1 Σ+
г		?B 1 Σ+
г→ А 1 Π
ты
B 1 Σ+
г→ а 3 Π
ты		?
?		?
?
с 3 Σ+
ты		159,3с 3 Σ+
ты→ b 3 Σ-
г
с 3 Σ+
ты→ X 1 Σ+
г
с 3 Σ+
ты→ B 1 Σ+
г		1,5 мкм
751,0 нм
?		Коротковолновый инфракрасный порт
Ближний инфракрасный свет
?
d 3 Π
грамм		239,5d 3 Π
грамм→ а 3 Π
ты
d 3 Π
грамм→ c 3 Σ+
ты
d 3 Π
грамм→ А 1 Π
ты		518.0 нм
1.5 мкм
860.0 нм		Зеленый
Коротковолновой инфракрасный
Ближний инфракрасный
С 1 Π
грамм		409,9С 1 Π
грамм→ А 1 Π
ты
С 1 Π
грамм→ а 3 Π
ты
С 1 Π
грамм→ c 3 Σ+
ты		386,6 нм
298,0 нм
477,4 нм		Фиолетовый
Средний ультрафиолет
Синий

Молекулярная теория орбиталей показывает, что есть два набора парных электронов в вырожденном пи-связывающем наборе орбиталей. Это дает порядок связи 2, что означает, что должна существовать двойная связь между двумя атомами углерода в молекуле C 2 . [3] Один анализ позволил предположить , вместо того, чтобы, что четверка связь существует, [4] толкование , которое было обсуждено. [5]

Расчеты CASSCF показывают, что четверная связь, основанная на теории молекулярных орбиталей, также является разумной. [3]

Энергии диссоциации связи B 2 , C 2 и N 2 показывают увеличение BDE, что указывает на одинарные , двойные и тройные связи соответственно.

В некоторых формах кристаллического углерода, таких как алмаз и графит, седловая точка или «горб» возникает в месте связи в плотности заряда. Триплетное состояние C 2 действительно следует этой тенденции. Однако синглетное состояние C 2 больше похоже на кремний или германий ; то есть плотность заряда имеет максимум в месте связи. [6]

Реакции [ править ]

Двухатомный углерод будет реагировать с ацетоном и ацетальдегидом с образованием ацетилена двумя разными путями. [2]

  • Молекулы триплета C 2 будут реагировать по межмолекулярному пути, который, как показано, проявляет бирадикальный характер. Промежуточным звеном для этого пути является этиленовый радикал. Его абстракция коррелирует с энергиями связи. [2]
  • Синглетные молекулы C 2 будут реагировать по внутримолекулярному, нерадикальному пути, по которому два атома водорода будут отниматься от одной молекулы. Промежуточным звеном для этого пути является синглетный винилиден . Синглетная реакция может происходить через 1,1-диабстракцию или 1,2-диабстракцию. Эта реакция нечувствительна к изотопному замещению. Различные абстракции, возможно, связаны с пространственной ориентацией столкновений, а не с энергиями связи. [2]
  • Синглет C 2 также будет реагировать с алкенами . Ацетилен - основной продукт; однако, похоже, C 2 вставляется в углерод-водородные связи.
  • C 2 в 2,5 раза чаще вставляется в метильную группу, чем в метиленовые группы . [7]

История [ править ]

C / 2014 Q2 (Lovejoy) светится зеленым из-за двухатомного углерода.

Свет богатых газом комет в основном происходит из-за излучения двухатомного углерода. Примером является C / 2014 Q2 (Lovejoy) , где есть несколько линий света C 2 , в основном в видимом спектре [8] , образующих полосы Свана . [9]

См. Также [ править ]

  • Ацетилид - родственное химическое вещество с формулой C2-
    2

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Hoffmann, Roald (1995). "Маргиналии: C 2 во всех его обличиях" (PDF) . Американский ученый . 83 (4): 309–311. Bibcode : 1995AmSci..83..309H . JSTOR  29775475 .
  2. ^ a b c d Скелл, Филип С .; Плонка, Джеймс Х. (1970). «Химия синглетных и триплетных молекул C 2. Механизм образования ацетилена в результате реакции с ацетоном и ацетальдегидом». Журнал Американского химического общества . 92 (19): 5620–5624. DOI : 10.1021 / ja00722a014 .
  3. ^ a b Чжун, Жунлинь; Чжан, Мин; Сюй, Хунлян; Су, Чжунминь (2016). «Скрытая гармония в дикарбоне между теориями VB и MO через ортогональную гибридизацию 3σ g и 2σ u » . Химическая наука . 7 (2): 1028–1032. DOI : 10.1039 / c5sc03437j . PMC 5954846 . PMID 29896370 .  
  4. ^ Шайк, Сэсон; Данович, Давид; Ву, Вэй; Су, Пэйфэн; Рзепа, Генри С .; Гиберти, Филипп С. (2012). «Четверная связь в C 2 и аналогичных восьмивалентных электронных разновидностях». Химия природы . 4 (3): 195–200. Bibcode : 2012NatCh ... 4..195S . DOI : 10.1038 / nchem.1263 . PMID 22354433 . 
  5. ^ Grunenberg, Йорг (2012). «Квантовая химия: четырехсвязный углерод». Химия природы . 4 (3): 154–155. Bibcode : 2012NatCh ... 4..154G . DOI : 10.1038 / nchem.1274 . PMID 22354425 . 
  6. ^ Chelikowsky, Джеймс Р. ; Troullier, N .; Wu, K .; Саад, Ю. (1994). "Метод конечных разностей псевдопотенциалов высшего порядка: приложение к двухатомным молекулам". Physical Review B . 50 (16): 11356–11364. Bibcode : 1994PhRvB..5011355C . DOI : 10.1103 / PhysRevB.50.11355 . PMID 9975266 . 
  7. ^ Скелл, PS ; Fagone, FA; Клабунде, KJ (1972). «Реакция двухатомного углерода с алканами и эфирами / Улавливание алкилкарбенов винилиденом». Журнал Американского химического общества . 94 (22): 7862–7866. DOI : 10.1021 / ja00777a032 .
  8. ^ Венкатарамани, Кумар; Гетия, Сатеш; Ганеш, Шашикиран; и другие. (2016). «Оптическая спектроскопия кометы C / 2014 Q2 (Лавджой) из инфракрасной обсерватории Маунт Абу». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 463 (2): 2137–2144. arXiv : 1607.06682 . Bibcode : 2016MNRAS.463.2137V . DOI : 10.1093 / MNRAS / stw1820 .
  9. ^ Mikuz, Герман; Динтиньяна, Боян (1994). «ПЗС-фотометрия комет» . International Comet Quarterly . Проверено 26 октября 2006 года .