Metileno (compuesto) - Methylene (compound)
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| Nombres | |||
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Nombre IUPAC
Dihidridocarbono (2 •)
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| Otros nombres
Metilideno; Dihidridocarbono; Carbeno
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| Identificadores | |||
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Modelo 3D ( JSmol )
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| 1696832 | |||
| CHEBI | |||
| ChemSpider | |||
| 56 | |||
| Malla | carbeno | ||
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PubChem CID
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Tablero CompTox ( EPA )
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| Propiedades | |||
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CH 2 2 • |
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| Masa molar | 14.0266 g mol −1 | ||
| Apariencia | Gas incoloro | ||
| Reacciona | |||
| Ácido conjugado | Metenio | ||
| Termoquímica | |||
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Entropía molar estándar ( S |
193,93 JK −1 mol −1 | ||
| 386,39 kJ mol −1 | |||
| Compuestos relacionados | |||
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Compuestos relacionados
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Metil (CH 3 ) Carburo de metilidina (CH) (C) Silileno (SiH 2 ) |
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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| Referencias de Infobox | |||
El metileno (llamado sistemáticamente metilideno y dihidridocarbono ; también llamado carbeno ) es un compuesto orgánico con la fórmula química CH
2 (también escrito [CH
2 ] ). Es un gas incoloro que emite fluorescencia en el rango del infrarrojo medio y solo persiste en dilución o como un aducto .
El metileno es el carbeno más simple . Por lo general, se detecta solo a temperaturas muy bajas o como un intermedio de corta duración en reacciones químicas .
Nomenclatura
El nombre trivial carbeno es el nombre preferido de la IUPAC . Los nombres sistemáticos de metilideno y dihidridocarbono , nombres válidos de la IUPAC , se construyen de acuerdo con las nomenclaturas sustituta y aditiva, respectivamente.
El metilideno se considera metano con dos átomos de hidrógeno eliminados. Por defecto, este nombre no tiene en cuenta la radicalidad del metileno. Aunque en un contexto donde se considera la radicalidad, también puede nombrar el estado excitado no radical , mientras que el estado fundamental radical con dos electrones desapareados se denomina metanodiilo .
El metileno también se usa como el nombre trivial de los grupos sustituyentes metanodiilo ( > CH
2 ) y metilideno ( = CH
2 ). El metileno tiene una afinidad electrónica de 0,65 eV.
Descubrimiento y preparación
Utilizando la técnica de fotólisis instantánea con el compuesto diazometano , Gerhard Herzberg y Jack Shoosmith fueron los primeros en producir y caracterizar espectroscópicamente la molécula de metileno. En su trabajo obtuvieron el espectro ultravioleta del metileno en fase gaseosa en torno a 141,5 nm. Su análisis del espectro los llevó a la conclusión de que el estado electrónico fundamental era un estado triplete electrónico y que la estructura de equilibrio era lineal o tenía un gran ángulo de enlace de aproximadamente 140 °. Resulta que lo último es correcto. Las reacciones del metileno también se estudiaron alrededor de 1960, mediante espectroscopía infrarroja en experimentos de aislamiento de matriz de gas congelado .
El metileno se puede preparar, en condiciones adecuadas, por descomposición de compuestos con un grupo metilideno o metanodiilo, como ceteno (etenona) ( CH
2 = CO), diazometano ( CH lineal
2 = N
2 ), diazirina (cíclico [- CH
2 -N = N-]) y diyodometano (I- CH
2 -I). La descomposición puede efectuarse mediante fotólisis , reactivos fotosensibilizados (como benzofenona ) o descomposición térmica.
La molécula de metileno (CH 2 ) fue mencionada por primera vez por el Pato Donald en un cómic en 1944.
Propiedades químicas
Radicalidad
Muchos de los estados electrónicos del metileno se encuentran relativamente cerca unos de otros, dando lugar a diversos grados de química radical. El estado fundamental es un radical con dos electrones desapareados (triplete X 3 B 1 ), y el primer estado excitado es un singlete no radical ( ã 1 A 1 ). Con el no radical singlete a solo 38 kJ por encima del estado fundamental, existe una muestra de metileno como una mezcla de estados electrónicos incluso a temperatura ambiente, lo que da lugar a reacciones complejas. Por ejemplo, las reacciones del radical triplete con especies no radicales generalmente implican abstracción, mientras que las reacciones del radical singlete no solo implican abstracción, sino también inserción o adición.
-
[CH
2 ] 2 • ( X 3 B 1 ) + H
2 O → [CH
3 ] • + [HO] • -
[CH
2 ] ( ã 1 A 1 ) + H
2 O → H
2 CO + H
2 o H
3 COH
El estado singlete también es más estereoespecífico que el triplete.
Metileno no solvatadas se autopolymerise espontáneamente para formar diversos oligómeros excitados, el más simple de los cuales, es la forma excitada de la alqueno etileno . Los oligómeros excitados se descomponen en lugar de decaer a un estado fundamental. Por ejemplo, la forma excitada del etileno se descompone en acetileno e hidrógeno atómico.
- 2 canales
2 → H
2 CCH *
2 → HCCH + 2 H
El metileno excitado no solvatado formará oligómeros en estado fundamental estables.
- 2 canales *
2 → H
2 CCH
2
Estructura
El estado fundamental del metileno tiene una energía de ionización de 10,396 eV . Tiene una configuración doblada, con un ángulo de HCH de 133,84 ° , por lo que es paramagnético . (La predicción correcta de este ángulo fue un éxito temprano de la química cuántica ab initio ). Sin embargo, la conversión a una configuración lineal requiere sólo 5,5 kcal / mol .
El estado singlete tiene una energía ligeramente más alta (alrededor de 9 kcal / mol) que el estado triplete, y su ángulo de HCH es menor, alrededor de 102 °. En mezclas diluidas con un gas inerte, los dos estados se convertirán entre sí hasta alcanzar un equilibrio.
Reacciones químicas
Química Orgánica
Los complejos de metileno neutro sufren diferentes reacciones químicas dependiendo del carácter pi del enlace coordinado con el centro de carbono. Una contribución débil, como en el diazometano, produce principalmente reacciones de sustitución, mientras que una contribución fuerte, como en la etenona , produce principalmente reacciones de adición. Tras el tratamiento con una base estándar, los complejos con una contribución débil se convierten en un metóxido metálico. Con ácidos fuertes (p. Ej., Ácido fluorosulfúrico ), pueden protonarse para dar CH
3 L +
. La oxidación de estos complejos produce formaldehído y la reducción produce metano.
El metileno libre sufre las reacciones químicas típicas de un carbeno . Las reacciones de adición son muy rápidas y exotérmicas.
Cuando la molécula de metileno está en su estado de menor energía , los electrones de valencia no apareados están en orbitales atómicos separados con espines independientes , una configuración conocida como estado triplete .
El metileno puede ganar un electrón produciendo un anión monovalente metanidilo ( CH • -
2 ), que se puede obtener como trimetilamonio (( CH
3 ) 4 N +
) sal por la reacción de fenil sodio ( C
6 H
5 Na ) con bromuro de trimetilamonio (( CH
3 ) 4 N +
Br -
). El ion tiene geometría doblada, con un ángulo de HCH de aproximadamente 103 °.
Reacciones con compuestos inorgánicos.
El metileno también es un ligando común en compuestos de coordinación , como el cobre metileno CuCH
2 .
El metileno puede unirse como ligando terminal, que se llama metilideno , o como ligando puente, que se llama metanodiilo .