Monohydrid vápenatý - Calcium monohydride

Monohydrid vápenatý
Monohydrid vápenatý
Monohydrid vápenatý-3D-vdW.png
Jména
Název IUPAC
Monohydrid vápenatý
Ostatní jména
Hydrid vápenatý
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChemSpider
Vlastnosti
CaH
Molární hmotnost41,085899 g / mol
Vzhledzářící červený plyn
reaguje násilně
Související sloučeniny
jiný kationty
Monohydrid berylia,
Monohydrid hořečnatý,
Monohydrid stroncia,
Monohydrid barnatý,
Hydrid draselný
Příbuzný vápník hydridy
Hydrid vápenatý
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference Infoboxu

Monohydrid vápenatý je molekula složená z vápníku a vodíku se vzorcem CaH. Ve hvězdách se vyskytuje jako plyn, který se tvoří, když jsou atomy vápníku přítomny s atomy vodíku.

Objev

Monohydrid vápenatý byl poprvé objeven, když bylo jeho spektrum pozorováno v Alfa Herculis a ο Ceti podle Alfred Fowler v roce 1907.[1][2] Bylo pozorováno v sluneční skvrny následujícího roku C. M. Olmsted.[3][4] Dále to bylo vyrobeno v laboratoři v roce 1909 A. Eaglem,[3] as raným výzkumem Hulthèna,[5] a Watson a Weber v roce 1935.[6] Dále to bylo pozorováno v M trpaslíci Y. Öhman v roce 1934. Öhman navrhl jeho použití jako zástupce pro hvězdnou svítivost, podobně jako monohydrid hořečnatý (MgH), tím více se projevuje v spektra kompaktní, chladný, vysoký povrchová gravitace hvězdy jako M trpaslíci než v chladných hvězdách s nízkou povrchovou gravitací, jako jsou M obři nezanedbatelných nebo dokonce srovnatelných, metalicita.[7]

Monohydrid vápenatý je první molekulární plyn, který byl ochlazen studeným pufrovacím plynem a poté zachycen magnetickým polem. To rozšiřuje studium zachycených studených atomů, jako je rubidium, na molekuly.[8]

Formace

Monohydrid vápenatý lze vytvořit vystavením kovového vápníku elektrickému výboji ve vodíkové atmosféře nad 750 ° C. Pod touto teplotou je vodík absorbován za vzniku hydridu vápenatého.[3]

Monohydrid vápenatý lze vytvořit laserovou ablací dihydrid vápenatý v heliové atmosféře.[9]

Plynný vápník reaguje s formaldehydem při teplotách kolem 1200 K za vzniku CaH a také některých CaOH a CaO. Tato reakce svítí oranžově červeně.

Vlastnosti

Dipólový moment molekuly CaH je 2,94 debye.[10][11] Spektrografické konstanty byly měřeny jako délka vazby R.E= 2,0025 A disociační energie DE= 1,837 eV a harmonická vibrační frekvence ωE= 1298,34 cm−1.[10] Ionizační potenciál je 5,8 eV.[10] Elektronová afinita je 0,9 eV.[10]

Základní stav je X2Σ+.[10]

Elektronické stavy jsou:[12]

  • 6σ27σ X2Σ+[13]
  • 6σ23π A2Π
  • 6σ28σ B2Σ+
  • 6σ24π E2Π
  • 6σ7σ2 D2Σ+

Spektrum

B2Σ, s ν '= 0 ← X2Σ s ν "= 0 634 nm (nebo je to 690 nm?)[14] CaH fluoreskuje s 634 nm světlem poskytujícím emise 690 nm.[9]

B2Σ+ ← X2Σ+ 585,8 nm až 590,2 nm.[15]

A+2Π ← X2Σ+ 686,2 až 697,8 nm[15]

R12 větev[15]

J 'J "N "νnmTHz
3/21/2014408.94694.0135431.9691
5/23/2114421.12693.4274432.3343
7/25/2214432.92692.8605432.6881
9/27/2314444.54692.3031433.0364
11/29/2414455.76691.7658433.3728
13/211/2514467.20691.2188433.71574

Větev R2[15]

J 'J "N "νnmTHz
3/21/2014480.93690.5633434.1274
5/23/2114495.08689.8893434.5516
7/25/2214510.09689.1756435.0015
9/27/2314525.53688.4430435.4644
11/29/2414541.43687.6903435.9411
13/211/2514557.98686.9085436.4373

C2Σ+ → X2Σ+ přechod je téměř ultrafialový.[3]

Mikrovlnné spektrum

Energie potřebná k rotaci molekuly CaH z nejnižší úrovně na první kvantovou hladinu odpovídá mikrovlnné frekvenci, takže absorpce je kolem 253 GHz. Avšak spin molekuly je také ovlivněn spinem nepárového elektronu na vápníku a spinem protonu ve vodíku. Spin elektronů vede k rozdělení linie o přibližně 1911,7 MHz a spin vzhledem k protonové rotaci vede k velmi jemnému rozdělení linie přibližně o 157,3 MHz.[16]

molekulová rotace
kvantové číslo		elektronová rotace
kvantové číslo		protonová rotace
kvantové číslo		frekvence
NN 'JJ 'FF'kHz
011/21/211252163082
011/21/210252216347
011/21/201252320467
011/23/211254074834
011/23/212254176415
011/23/201254232179

Reakce

CaH reaguje s lithiem jako studený plyn, uvolňuje 0,9 eV energie a formuje se LiH molekuly a atomy vápníku.[17]

Extra čtení

  • Calvin, Aaron T .; Janardan, Smitha; Condoluci, John; Rugango, Réne; Pretzsch, Eric; Shu, Gang; Brown, Kenneth R. (16. března 2018). "Rovibronická spektroskopie sympaticky chlazeného 40CaH". The Journal of Physical Chemistry A. 122 (12): 3177–3181. Bibcode:2018JPCA..122.3177C. doi:10.1021 / acs.jpca.7b12823. PMID  29521505.

Reference

  1. ^ Barbuy, B .; Schiavon, R. P .; Gregorio-Hetem, J .; Singh, P. D .; Batalha, C. (říjen 1993). "Intenzita linií CaH u chladných trpaslíků". Astronomy and Astrophysics Supplement Series. 101 (2): 409. Bibcode:1993A & AS..101..409B.
  2. ^ Fowler, A. (1907). „Skladané spektrum oxidu titaničitého“. Sborník královské společnosti A. 79 (533): 509–18. Bibcode:1907RSPSA..79..509F. doi:10.1098 / rspa.1907.0059.
  3. ^ A b C d Frum, C.I .; H.M. Pickett (1993). „Emisní spektroskopie hydridů kovů s infračervenou Fourierovou transformací s vysokým rozlišením: X2Σ+ stav CaH ". Journal of Molecular Spectroscopy. 159 (2): 329–336. Bibcode:1993JMoSp.159..329F. doi:10.1006 / jmsp.1993.1130.
  4. ^ Olmsted, Charles M. (1908). „Pásy slunečních skvrn, které se objevují ve spektru vápníkového oblouku hořícího v přítomnosti vodíku“. Příspěvky ze sluneční observatoře Carnegie Institution ve Washingtonu. 21: 1–4. Bibcode:1908CMWCI..21 .... 1O.
  5. ^ Hulthèn, E. (1. ledna 1927). „Na pásmovém spektru hydridu vápenatého“. Fyzický přehled. 29 (1): 97–111. Bibcode:1927PhRv ... 29 ... 97H. doi:10.1103 / PhysRev.29,97.
  6. ^ Watson, William; Weber, Robert (1. listopadu 1935). "E Band systém hydridu vápenatého". Fyzický přehled. 48 (9): 732–734. Bibcode:1935PhRv ... 48..732W. doi:10.1103 / PhysRev.48.732.
  7. ^ Öhman, Yngve (říjen 1934). "Spektrografické studie v červené barvě". Astrofyzikální deník. 80: 171. Bibcode:1934ApJ .... 80..171O. doi:10.1086/143595.
  8. ^ Bretislav Friedrich; John M. Doyle (2009). „Proč jsou studené molekuly tak horké?“. ChemPhysChem. 10 (4): 604–623. doi:10.1002 / cphc.200800577. PMID  19229896.
  9. ^ A b Doyle, John M .; Jonathan D. Weinstein; Robert de Carvalho; Thierry Guillet; Bretislav Friedrich (1998). "Magnetické zachycení molekul monohydridu vápenatého při teplotách milikelvinů". Příroda. 395 (6698): 148–150. Bibcode:1998 Natur.395..148 W.. doi:10.1038/25949. S2CID  38268509.
  10. ^ A b C d E Holka, Filip; Miroslav Urban (2006). „Dipólový moment a molekulární vlastnosti CaH: teoretická studie“. Dopisy o chemické fyzice. 426 (4–6): 252–256. Bibcode:2006CPL ... 426..252H. doi:10.1016 / j.cplett.2006.05.108.
  11. ^ Steimle, T. C .; Jinhai Chen; Jamie Gengler (08.07.2004). "Trvalý elektrický dipólový moment monohydridu vápenatého, CaH". The Journal of Chemical Physics. 121 (2): 829–834. Bibcode:2004JChPh.121..829S. doi:10.1063/1.1759314. PMID  15260612.
  12. ^ Ram, R. S.; Tereszchuk, K .; Gordon, I.E .; Walker, K.A .; Bernath, P.F. (2011). "Emisní spektroskopie Fourierovy transformace E2Π – X2Σ+ přechod CaH a CaD ". Journal of Molecular Spectroscopy. 266 (2): 86–91. Bibcode:2011JMoSp.266 ... 86R. doi:10.1016 / j.jms.2011.03.009.
  13. ^ Gordon, I .; Ram, R. S .; Tereszchuk, K .; Walker, K. A .; Bernath, P. F. (1. dubna 2011). „Emisní spektroskopie Fourierovy transformace E2Π – X2Σ+ Systém CaH a CaD ". hdl:1811/49445. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  14. ^ Berg, L-E; L Klynning (1974). "Rotační analýza pásmových systémů A-X a B-X CaH". Physica Scripta. 10 (6): 331–336. Bibcode:1974PhyS ... 10..331B. doi:10.1088/0031-8949/10/6/009.
  15. ^ A b C d Pereira, R .; S. Skowronek; A. González Ureña; A. Pardo; J.M.L. Poyato; A.H. Pardo (2002). "Rotačně vyřešené spektrum REMPI CaH v molekulárním paprsku". Journal of Molecular Spectroscopy. 212 (1): 17–21. Bibcode:2002JMoSp.212 ... 17P. doi:10.1006 / jmsp.2002.8531.
  16. ^ Barclay, W. L., Jr.; Anderson, M. A .; Ziurys, L. M. (1993). "Spektrum milimetrových vln CaH (X 2Σ+)". Astrofyzikální deníkové dopisy. 408 (1): L65 – L67. Bibcode:1993ApJ ... 408L..65B. doi:10.1086/186832.
  17. ^ Singh, Vijay; Kyle S. Hardman; Naima Tariq; Mei-Ju Lu; Aja Ellis; Muir J. Morrison; Jonathan D. Weinstein (2012). "Chemické reakce atomového lithia a molekulárního hydroxidu vápenatého při 1 K". Dopisy o fyzické kontrole. 108 (20): 203201. Bibcode:2012PhRvL.108t3201S. doi:10.1103 / PhysRevLett.108.203201. PMID  23003146.