Моногидрид кальция - Calcium monohydride

Моногидрид кальция
Моногидрид кальция
Моногидрид кальция-3D-vdW.png
Имена
Название ИЮПАК
Моногидрид кальция
Другие имена
Гидрид кальция (I)
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ChemSpider
Характеристики
CaH
Молярная масса41,085899 г / моль
Внешностьсветящийся красный газ
бурно реагирует
Родственные соединения
Другой катионы
Моногидрид бериллия,
Моногидрид магния,
Моногидрид стронция,
Моногидрид бария,
Гидрид калия
Связанный кальций гидриды
Гидрид кальция
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Моногидрид кальция представляет собой молекулу, состоящую из кальция и водорода с формулой CaH. Его можно найти в звездах в виде газа, образованного, когда атомы кальция присутствуют с атомами водорода.

Открытие

Моногидрид кальция был впервые обнаружен, когда его спектр наблюдался в Альфа Геркулеса и ο Кита к Альфред Фаулер в 1907 г.[1][2] Это наблюдалось в солнечные пятна в следующем году К. М. Олмстедом.[3][4] Затем он был изготовлен в лаборатории в 1909 году А. Иглом.[3] и с ранними исследованиями Хюльтена,[5] и Уотсон и Вебер в 1935 году.[6] Далее это наблюдалось в М карлики Я. Öhman в 1934. Öhman предложил использовать его в качестве прокси для звездной светимости, аналогично моногидрид магния (MgH), будучи более заметным в спектры компактный, крутой, высокий поверхностная сила тяжести звезд, таких как M-карлики, чем у холодных звезд с низкой гравитацией, таких как M-гиганты, которые нельзя не учитывать или даже сопоставить, металличность.[7]

Моногидрид кальция - это первый молекулярный газ, который был охлажден холодным буферным газом, а затем захвачен магнитным полем. Это расширяет возможности изучения захваченных холодных атомов, таких как рубидий, до молекул.[8]

Формирование

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 дигидрид 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.

Характеристики

Дипольный момент молекулы CaH равен 2,94 дебай.[10][11] Спектрографические константы были измерены как длина связи Rе= 2,0025 Å энергия диссоциации Dе= 1.837 эВ и частота гармонических колебаний ωе= 1298,34 см−1.[10] Потенциал ионизации 5,8 эВ.[10] Сродство к электрону составляет 0,9 эВ.[10]

Основное состояние - X2Σ+.[10]

Электронные состояния:[12]

  • 6σ27σ X2Σ+[13]
  • 6σ23π А2Π
  • 6σ28σ В2Σ+
  • 6σ24π E2Π
  • 6σ7σ2 D2Σ+

Спектр

B2Σ, где ν '= 0 ← X2Σ с ν "= 0 634 нм (или это 690 нм?)[14] CaH флуоресцирует светом 634 нм, давая эмиссию 690 нм.[9]

B2Σ+ ← X2Σ+ От 585,8 нм до 590,2 нм.[15]

А+2Π ← X2Σ+ От 686,2 до 697,8 нм[15]

Ветка R12[15]

J 'J "N "νнмТГц
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

Ветка R2[15]

J 'J "N "νнмТГц
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+ переход находится в ближнем ультрафиолете.[3]

СВЧ спектр

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]

спин молекулы
квантовое число		спин электрона
квантовое число		спин протона
квантовое число		частота
NN 'JJ 'FF 'кГц
011/21/211252163082
011/21/210252216347
011/21/201252320467
011/23/211254074834
011/23/212254176415
011/23/201254232179

Реакции

CaH реагирует с литием как холодный газ, выделяя 0,9 эВ энергии и образуя LiH молекулы и атомы кальция.[17]

Дополнительное чтение

  • 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 A. 122 (12): 3177–3181. Bibcode:2018JPCA..122.3177C. Дои:10.1021 / acs.jpca.7b12823. PMID  29521505.

Рекомендации

  1. ^ Барбуи, Б .; Schiavon, R.P .; Gregorio-Hetem, J .; Singh, P.D .; Баталья, К. (октябрь 1993 г.). «Интенсивность линий CaH в холодных карликах». Серия дополнений по астрономии и астрофизике. 101 (2): 409. Bibcode:1993A и AS..101..409B.
  2. ^ Фаулер, А. (1907). «Рифленый спектр оксида титана». Труды Королевского общества А. 79 (533): 509–18. Bibcode:1907RSPSA..79..509F. Дои:10.1098 / rspa.1907.0059.
  3. ^ а б c d Frum, C.I .; H.M. Пикетт (1993). "Инфракрасная эмиссионная спектроскопия с преобразованием Фурье высокого разрешения гидридов металлов: X2Σ+ состояние CaH ». Журнал молекулярной спектроскопии. 159 (2): 329–336. Bibcode:1993JMoSp.159..329F. Дои:10.1006 / jmsp.1993.1130.
  4. ^ Олмстед, Чарльз М. (1908). «Полосы солнечных пятен, которые появляются в спектре кальциевой дуги, горящей в присутствии водорода». Материалы солнечной обсерватории Вашингтонского института Карнеги. 21: 1–4. Bibcode:1908CMWCI..21 .... 1O.
  5. ^ Хюльтен, Э. (1 января 1927 г.). «О полосовом спектре гидрида кальция». Физический обзор. 29 (1): 97–111. Bibcode:1927PhRv ... 29 ... 97H. Дои:10.1103 / PhysRev.29.97.
  6. ^ Уотсон, Уильям; Вебер, Роберт (1 ноября 1935 г.). "Система E-диапазона гидрида кальция". Физический обзор. 48 (9): 732–734. Bibcode:1935PhRv ... 48..732Вт. Дои:10.1103 / PhysRev.48.732.
  7. ^ Оман, Ингве (октябрь 1934 г.). «Спектрографические исследования в красном». Астрофизический журнал. 80: 171. Bibcode:1934ApJ .... 80..171O. Дои:10.1086/143595.
  8. ^ Бретислав Фридрих; Джон М. Дойл (2009). «Почему холодные молекулы такие горячие?». ХимФисХим. 10 (4): 604–623. Дои:10.1002 / cphc.200800577. PMID  19229896.
  9. ^ 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:1998 Натур.395..148Вт. Дои:10.1038/25949. S2CID  38268509.
  10. ^ а б c d е 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. Дои:10.1016 / j.cplett.2006.05.108.
  11. ^ Steimle, T. C .; Цзиньхай Чен; Джейми Генглер (2004-07-08). «Постоянные электрические дипольные моменты моногидрида кальция, CaH». Журнал химической физики. 121 (2): 829–834. Bibcode:2004ЖЧФ.121..829С. Дои:10.1063/1.1759314. PMID  15260612.
  12. ^ Ram, R.S .; Терещук, К .; Gordon, I.E .; Walker, K.A .; Бернат, П.Ф. (2011). "Эмиссионная спектроскопия с преобразованием Фурье E2Π – X2Σ+ переход CaH и CaD ». Журнал молекулярной спектроскопии. 266 (2): 86–91. Bibcode:2011JMoSp.266 ... 86R. Дои:10.1016 / j.jms.2011.03.009.
  13. ^ Гордон, I .; Ram, R. S .; Терещук, К .; Уокер, К. А .; Бернат П.Ф. (1 апреля 2011 г.). "Эмиссионная спектроскопия с преобразованием Фурье E2Π – X2Σ+ Система CaH и CaD ». HDL:1811/49445. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  14. ^ Берг, Л.Е .; Л. Клиннинг (1974). "Вращательный анализ систем полос A-X и B-X CaH". Physica Scripta. 10 (6): 331–336. Bibcode:1974 ФИЗЫ ... 10..331B. Дои:10.1088/0031-8949/10/6/009.
  15. ^ а б c d Pereira, R .; С. Сковронек; А. Гонсалес Уренья; А. Пардо; J.M.L. Поято; А.Х. Пардо (2002). «Вращательно разрешенные спектры REMPI CaH в молекулярном пучке». Журнал молекулярной спектроскопии. 212 (1): 17–21. Bibcode:2002JMoSp.212 ... 17P. Дои:10.1006 / jmsp.2002.8531.
  16. ^ Barclay, W. L., Jr .; Андерсон, М. А .; Зюрис, Л. М. (1993). "Спектр миллиметрового диапазона CaH (X 2Σ+)". Письма в астрофизический журнал. 408 (1): L65 – L67. Bibcode:1993ApJ ... 408L..65B. Дои:10.1086/186832.
  17. ^ 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 физическими проверками. 108 (20): 203201. Bibcode:2012ПхРвЛ.108т3201С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.108.203201. PMID  23003146.