carbono diatómico -Diatomic carbon

carbono diatómico
Dicarbon.svg
Dicarbon-3D-vdW.png
nombres
nombre de la IUPAC
carbono diatómico
Nombre IUPAC sistemático
Etenediilideno (sustitutivo)
Dicarbon( C — C ) (aditivo)
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
Chebi
ChemSpider
196
  • InChI=1S/C2/c1-2 controlarY
    Clave: LBVWYGNGGJURHQ-UHFFFAOYSA-N controlarY
  • [C]=[C]
Propiedades
C 2
Masa molar 24,022  g·mol −1
Excepto donde se indique lo contrario, los datos se dan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).

El carbono diatómico (llamado sistemáticamente dicarbon y 1λ 2 ,2λ 2 -ethene ), es un químico inorgánico gaseoso verde con la fórmula química C=C (también escrito [C 2 ] o C 2 ). Es cinéticamente inestable a temperatura y presión ambiente, siendo eliminado por autopolimerización . Ocurre en vapor de carbono, por ejemplo en arcos eléctricos ; en cometas , atmósferas estelares y el medio interestelar ; y en llamas de hidrocarburo azul . El carbono diatómico es el segundo más simple de los alótropos del carbono (después del carbono atómico ), y es un participante intermedio en la génesis de los fullerenos .

Propiedades

C 2 es un componente del vapor de carbono. Un artículo estima que el vapor de carbono tiene alrededor de un 28 % de diatómico, pero en teoría esto depende de la temperatura y la presión.

Propiedades electromagnéticas

Los electrones del carbono diatómico se distribuyen entre los orbitales moleculares según el principio de Aufbau para producir estados cuánticos únicos, con los niveles de energía correspondientes. El estado con el nivel de energía más bajo, o estado fundamental, es un estado singulete ( 1 Σ+
gramo), que se denomina sistemáticamente eteno-1,2-diilideno o dicarbon(0•). Hay varios estados de singlete y triplete excitados que tienen una energía relativamente cercana al estado fundamental, que forman proporciones significativas de una muestra de dicarbono en condiciones ambientales. Cuando la mayoría de estos estados excitados experimentan relajación fotoquímica, emiten en la región infrarroja del espectro electromagnético. Sin embargo, un estado en particular emite en la región verde. Ese estado es un estado triplete ( 3 Π g ), que se denomina sistemáticamente eteno-μ,μ-diil-μ-ilideno o dicarbon(2•). Además, hay un estado excitado algo más alejado en energía del estado fundamental, que solo forma una proporción significativa de una muestra de dicarbono bajo irradiación ultravioleta media. Tras la relajación, este estado excitado emite fluorescencia en la región violeta y fosforescencia en la región azul. Este estado también es un estado singlete ( 1 Π g ), que también se denomina eteno-μ,μ-diil-μ-ilideno o dicarbon(2•).

Estado
Entalpía de excitación
(kJ mol −1 )
Transición de relajación
Longitud de onda de relajación		 Relajación EM-región
X 1 Σ+
gramo 		0 – – –
un 3 Π
tu 		8.5 un 3 Π
tu→ X 1 Σ+
gramo 		14,0 micras Infrarrojos de longitud de onda larga
b 3 Σ-
gramo 		77.0 b 3 Σ-
gramo→ un 3 Π
tu 		1,7 micras Infrarrojo de longitud de onda corta
A 1 Π
tu 		100.4 A 1 Π
tu→ X 1 Σ+
gramo
A 1 Π
tu→ b 3 Σ-
gramo 		1,2 μm
5,1 μm		 Infrarrojo cercano
Infrarrojo de longitud de onda media
B 1 Σ+
gramo 		? B 1 Σ+
gramo→ A 1 Π
tu
B 1 Σ+
gramo→ un 3 Π
tu 		?
?		 ?
?
c 3 Σ+
tu 		159.3 c 3 Σ+
tu→ b 3 Σ-
gramo
c 3 Σ+
tu→ X 1 Σ+
gramo
c 3 Σ+
tu→ B 1 Σ+
gramo 		1,5 μm
751,0 nm
?		 Infrarrojo de longitud de onda corta ¿
Infrarrojo cercano
?
d 3 Π
gramo 		239.5 d 3 Π
gramo→ un 3 Π
tu
d 3 Π
gramo→ do 3 Σ+
tu
d 3 Π
gramo→ A 1 Π
tu 		518,0 nm
1,5 μm
860,0 nm		 Verde
Infrarrojo de longitud de onda corta
Infrarrojo cercano
C 1 Π
gramo 		409.9 C 1 Π
gramo→ A 1 Π
tu
C 1 Π
gramo→ un 3 Π
tu
C 1 Π
gramo→ do 3 Σ+
tu 		386,6 millas náuticas
298,0 millas náuticas
477,4 millas náuticas		 Violeta Azul
ultravioleta medio

La teoría de los orbitales moleculares muestra que hay dos conjuntos de pares de electrones en un conjunto de orbitales de enlace pi degenerado. Esto da un orden de enlace de 2, lo que significa que debería existir un enlace doble entre los dos átomos de carbono en una molécula de C 2 . En cambio, un análisis sugirió que existe un vínculo cuádruple , una interpretación que fue cuestionada. Los cálculos CASSCF indican que el enlace cuádruple basado en la teoría de orbitales moleculares también es razonable. Las energías de disociación de enlace (BDE) de B 2 , C 2 y N 2 muestran un aumento de BDE, lo que indica enlaces simples , dobles y triples , respectivamente.

En ciertas formas de carbono cristalino, como el diamante y el grafito, se produce un punto de silla o "joroba" en el sitio de enlace en la densidad de carga. El estado triplete de C 2 sigue esta tendencia. Sin embargo, el estado singlete de C 2 actúa más como silicio o germanio ; es decir, la densidad de carga tiene un máximo en el sitio de enlace.

reacciones

El carbono diatómico reaccionará con la acetona y el acetaldehído para producir acetileno por dos vías diferentes.

  • Las moléculas del triplete C2 reaccionarán a través de una vía intermolecular, que se muestra que presenta un carácter dirradical . El intermedio de esta vía es el radical etileno. Su abstracción está correlacionada con las energías de enlace.
  • Las moléculas de C 2 singlete reaccionarán a través de una vía intramolecular, no radical, en la que se quitarán dos átomos de hidrógeno de una molécula. El intermedio de esta vía es el vinilideno singulete . La reacción singlete puede ocurrir a través de una diabstracción 1,1 o una diabstracción 1,2. Esta reacción es insensible a la sustitución de isótopos. Las diferentes abstracciones posiblemente se deban a las orientaciones espaciales de las colisiones más que a las energías de enlace.
  • El singlete C 2 también reaccionará con los alquenos . El acetileno es un producto principal; sin embargo, parece que el C 2 se insertará en los enlaces carbono-hidrógeno.
  • C 2 tiene 2,5 veces más probabilidades de insertarse en un grupo metilo que en grupos metileno .
  • Existe una posible síntesis química a temperatura ambiente en disputa a través de alquinil-λ 3 -iodano.

Historia

C/2014 Q2 (Lovejoy) se ilumina en verde debido al carbono diatómico.
C/2022 E3 (ZTF) también se ve verde.

La luz de los cometas ricos en gas se origina principalmente de la emisión de carbono diatómico. Un ejemplo es C/2014 Q2 (Lovejoy) , donde hay varias líneas de luz C 2 , en su mayoría en el espectro visible , formando las bandas del cisne . C/2022 E3 (ZTF) , visible a principios de 2023, también exhibe un color verde debido a la presencia de carbono diatómico.

Ver también

  • Acetiluro - un químico relacionado con la fórmula C2−
    2

Referencias