Гидрид хрома(I)
 Модель молекулы гидрида хрома из палочки и шарика | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена Моногидрид хрома хромгидрид | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
ПабХим CID | |
| Характеристики | |
| КрХ | |
| Молярная масса | 53.0040 g/mol |
| Появление | Бесцветный газ |
| Родственные соединения | |
Родственные соединения | Гидрид железа(I) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Гидрид хрома(I) , систематически называемый гидридом хрома , представляет собой неорганическое соединение с химической формулой (CrH)
n (также пишется как ([CrH])
н или CrH). Это происходит естественным образом в некоторых типах звезд, где оно было обнаружено по спектру. Однако молекулярный гидрид хрома (I) формулы CrH был выделен в твердых газовых матрицах. Молекулярный гидрид очень реакционноспособен. Как таковое соединение недостаточно хорошо охарактеризовано, хотя многие его свойства были рассчитаны с помощью компьютерной химии .
Молекулярные формы
[ редактировать ]А. Г. Гейдон впервые создал газ CrH с помощью электрической дуги между хромовыми электродами в водородно-воздушном пламени. [1] CrH может образовываться в результате реакции паров металлического хрома, создаваемой электрическим разрядом в присутствии водорода. Электрический разряд расщепляет молекулы H 2 на реакционноспособные атомы H. Тогда реакция протекает по схеме Cr(g) + H → CrH. [2]
Другой метод получения CrH заключается в реакции паров карбонила хрома (Cr(CO) 6 ) с атомарным водородом, генерируемым электрическим разрядом. [3]
Гидрид хрома также может быть образован реакцией хрома с метаном в электрической дуге. При этом также образуются различные молекулы хрома, содержащие углерод и водород, такие как CrCH 3 и CrCCH. [4] Также возможно заключить CrH в твердую матрицу благородного газа аргона . Твердый аргон не реагирует с CrH и позволяет изучать реакционноспособные молекулы, которые необходимо держать отдельно от других молекул. [5] Исследователи, создавшие захваченные молекулы CrH, также полагают, что они создали и поймали молекулы CrH 2 , основываясь на их спектре. [6]
Характеристики
[ редактировать ]Газообразный гидрид хрома, образующийся в реакции с парами хрома в электрическом разряде, светится ярким голубовато-зеленым цветом. [2]
Основное электронное состояние CrH: 6 С + . [2] Внешняя электронная конфигурация σ 2 п 1 д 2 п 2 . [2] σ 2 электрон является связующим электроном с водородом, а остальные электроны неспарены . Единственная часть молекулы с ядерным спином — это протон в водороде. Сверхтонкая структура спектральных линий чрезвычайно тонка. [2] Контактный член Ферми , который измеряет сверхтонкое расщепление, составляет всего -34,43 МГц, тогда как для атома водорода он составляет 1420,40575177 МГц . [2]
Дипольный момент молекулы равен 3,864 Дебая . [2] [7]
Энергия диссоциации, необходимая для расщепления молекулы на два атома, равна 2,118 эВ. [7] или 1,93 эВ. [8]
Молекула CrH сильно парамагнитна. Когда он заперт в ловушке, его время жизни может составлять более 0,1 секунды. 3 Он охладился до 0,650 К. [9]
Спектр
[ редактировать ]Как и другие молекулы, молекула CrH может хранить энергию несколькими способами. Во-первых, молекула может вращаться так, что атом водорода вращается вокруг атома хрома. Во-вторых, он может вибрировать, когда два атома подпрыгивают друг к другу и от него. электроны могут переходить с одной атомной орбитали В-третьих, в атоме хрома на другую. Все это может произойти одновременно. Все многочисленные комбинации изменений приводят к множеству возможных энергетических изменений. Каждое из этих изменений будет соответствовать частоте поглощаемого электромагнитного спектра. Когда многие из этих частот группируются в группу, образуется полоса поглощения.
Ультрафиолетовая полоса спектра между 360 и 370 нм была открыта в 1937 году. [1] А 6 С + –X 6 С + переход наблюдается у звезд и солнечных пятен S-типа, а также у коричневых карликов L-типа. [2] [10]
Субмиллиметр
[ редактировать ]Изменения скорости вращения молекулы приводят к появлению дальнего инфракрасного спектра. Переход N=1 → 0 имеет линейные частоты 5/2 → 3/2 337,259145 ГГц, 5/2 → 7/2 362,617943 ГГц и 362,627794 ГГц и 5/2 → 5/2 396,541818 ГГц и 396,590874 ГГц. N=2 → 1735 ГГц; N=3 → 2 на частоте 1,11 ТГц N=4 → 3 на частоте 1,47 ТГц [2]
Клеман и Улер наблюдали инфракрасный спектр и первыми заметили полосы поглощения. [2] [11]
Встречаемость в звездах
[ редактировать ]Существование CrH в звездах было установлено только в 1980 году, когда были идентифицированы спектральные линии у звезд и солнечных пятен S-типа . [4] CrH был обнаружен у коричневых карликов в 1999 году. Наряду с FeH , CrH стал полезен при классификации L-карликов . [4] Спектр CrH был обнаружен в большом солнечном пятне в 1976 году, но линии гораздо менее выражены, чем у FeH. [12]
Концентрация CrH в коричневом карлике типа L5 составляет 3 части на миллиард по сравнению с H, тогда как нормальное содержание хрома составляет 0,5 частей на миллион по сравнению с водородом. [2] У звезд S-типа в ближнем инфракрасном спектре появилась серия неизвестных линий. Их назвали полосами Кинана на основе спектра R Cyg . Одна из полос с головкой 861,11 нм была идентифицирована как принадлежащая CrH. [13]
CrH используется для классификации коричневых карликов L-типа на подтипы от L0 до L8. Полоса поглощения CrH является диагностическим признаком звезд L-типа. Для подтипов коричневых карликов L-типа, от L5 до L8, полоса CrH при 861,1 нм более заметна, чем полоса FeH при 869,2 нм, а для L4 эти две полосы одинаково сильны. Для звезд типа L0 линии TiO по силе близки к линиям CrH, а у L1 линии Ti0 несколько слабее, чем CrH. От L1 до L3 полоса FeH сильнее, чем у CrH. [14]
Гидрид хрома(II)
[ редактировать ]Родственным химическим соединением является более стабильный гидрид хрома (II) , идентифицированный Weltner et al. в 1979 году с использованием твердой аргоновой матрицы. [6] Это соединение подвержено димеризации в газовой фазе. Димер стабильнее мономера на 121 кДж моль. −1 . [15] Гидрид хрома (II) является наиболее гидрогенизированным классическим гидридом хрома в основном состоянии. [15] По прогнозам, CrH 2 будет иметь изогнутую, а не линейную форму. [16] Валентный угол составляет 118±5°. [17] Константа силы растяжения составляет 1,64 мдин/Å. [17] В матрице инертного газа атомарный Cr реагирует с H 2 с образованием дигидрида при облучении ультрафиолетовым светом с длиной волны от 320 до 380 нм. [17] Номер CAS: 13966-81-9. [18]
Неклассические гидриды
[ редактировать ]Существуют и другие неклассические гидриды. Они включают в себя в качестве лиганда молекулы диводорода, такие как CrH(H 2 ), CrH 2 (H 2 ), CrH 2 (H 2 ) 2 . [15] Неклассические гидриды образуются путем взаимодействия гидрида хрома (I) или хрома (II) с газообразным диводородом и, необязательно, инертным газом. [15] Эксимер тригидрида хрома образуется, когда CrH 2 (H 2 ) подвергается воздействию зеленого или желтого света. [17]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Гейдон, AG; РВБ Пирс (1937). «Групповой спектр гидрида хрома, CrH» . Природа . 140 (3533): 110. Бибкод : 1937Natur.140..110G . дои : 10.1038/140110a0 . ISSN 0028-0836 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к Халфен, DT; Л.М. Зюрис (10 августа 2004 г.). «Субмиллиметровый спектр CrH и CrD (X 6Σ+)» . Астрофизический журнал . 611 (1). Американское астрономическое общество: L65–L68. Бибкод : 2004ApJ...611L..65H . дои : 10.1086/423426 .
- ^ Коркери, Стивен М.; Джон М. Браун; Битон, Стюарт П.; Эвенсон, Кеннет М. (1991). «Молекулярные параметры гидрида хрома в его состоянии X 'Z+, определенные с помощью лазерной магнитно-резонансной спектроскопии в дальнем инфракрасном диапазоне» (PDF) . Журнал молекулярной спектроскопии . 149 (1): 257–273. Бибкод : 1991JMoSp.149..257C . дои : 10.1016/0022-2852(91)90158-7 .
- ^ Jump up to: а б с Шин, Сэён; Дейл Дж. Бруг1 и Майкл Д. Морс; Морс, Майкл Д. (30 января 2005 г.). «Радиационное время жизни уровней v = 0, 1 состояния A 6Σ+ CrH». Астрофизический журнал . 618 (1): 407–411. Бибкод : 2005ApJ...619..407S . дои : 10.1086/426468 .
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Порте, Алабама (1981). «Унивалентный хром» . В ПБ Эйскоу (ред.). Электронный спиновый резонанс . Специализированные периодические отчеты. Том. 6. Королевское химическое общество. п. 91. ИСБН 9780851868011 .
- ^ Jump up to: а б Ван Зи, Р.Дж.; ТК ДеВор; В. Вельтнер (1979). «Молекулы CrH и CrH2: ЭПР и оптическая спектроскопия при 4 К». Журнал химической физики . 71 (5):2051. Бибкод : 1979ЖЧФ..71.2051В . дои : 10.1063/1.438596 . ISSN 0021-9606 .
- ^ Jump up to: а б Дай, Д.Г.; К. Баласубраманян (1993). «Спектроскопические свойства и кривые потенциальной энергии для 21 электронного состояния CrH». Журнал молекулярной спектроскопии . 161 (2): 455–465. Бибкод : 1993JMoSp.161..455D . дои : 10.1006/jmsp.1993.1251 . ISSN 0022-2852 .
- ^ Чен, Ю-Мин; Д.Е. Клеммер; П. Б. Арментраут (1993). «Газофазная термохимия VH и CrH» . Журнал химической физики . 98 (6): 4929. Бибкод : 1993JChPh..98.4929C . дои : 10.1063/1.464948 . ISSN 0021-9606 .
- ^ Столл, Майкл; Йост Баккер; Тимоти Стеймл; Жерар Мейер; Ахим Петерс (2008). «Криогенная загрузка буферного газа и магнитный захват молекул CrH и MnH» (PDF) . Физический обзор А. 78 (3): 032707–032714. Бибкод : 2008PhRvA..78c2707S . дои : 10.1103/PhysRevA.78.032707 . hdl : 11858/00-001M-0000-0010-FBE4-0 . ISSN 1050-2947 .
- ^ С. О'Коннор (май 1969 г.). «Предиссоциация в молекуле гидрида хрома». Физический журнал B: Атомная и молекулярная физика . 2 (5): 541. Бибкод : 1969JPhB....2..541O . дои : 10.1088/0022-3700/2/5/306 .
- ^ Клеман, Бенгт; Улла Улер (1959). «ПЕРЕХОД А6Σ–6Σ В КрХ». Канадский физический журнал . 37 (5): 537–549. Бибкод : 1959CaJPh..37..537K . дои : 10.1139/p59-061 . ISSN 0008-4204 .
- ^ Энгволд, О.; Х. Вёль; Дж. В. Бро (ноябрь 1980 г.). «Идентификация молекулы CrH в спектре солнечных пятен». Серия дополнений по астрономии и астрофизике . 42 : 209–213. Бибкод : 1980A&AS...42..209E .
- ^ Линдгрен, Б.; Г. Олофссон (апрель 1980 г.). «К проблеме идентификации инфракрасных «полос Кинана» у S-звезд». Астрономия и астрофизика . 84 (3): 300–303. Бибкод : 1980A&A....84..300L . доступен полный текст
- ^ Киркпатрик, Дж. Дэви; Рид, И. Нил; Либерт, Джеймс; Кутри, Рок М.; Нельсон, Брант; Бейхман, Чарльз А.; Дан, Конард К.; Моне, Дэвид Г.; Гизис, Джон Э.; Скрутски, Майкл Ф. (10 июля 1999 г.). «Карлики холоднее M: определение спектрального типа L с использованием данных исследования 2-μ ALL-SKY Survey (2MASS)» . Астрофизический журнал . 519 (2): 802–833. Бибкод : 1999ApJ...519..802K . дои : 10.1086/307414 .
- ^ Jump up to: а б с д Ван, Сюэфэн; Эндрюс, Лестер (2003). «Гидриды хрома и дигидрогенные комплексы в твердом неоне, аргоне и водороде: матричные инфракрасные спектры и квантово-химические расчеты». Журнал физической химии А. 107 (4): 570–578. Бибкод : 2003JPCA..107..570W . дои : 10.1021/jp026930h .
- ^ Делеу, Брэдли Дж.; Юкио Ямагучи; Генри Ф. Шефер (1995). «Дигидрид хрома (CrH2): теоретическое доказательство изогнутого основного состояния 5B2». Молекулярная физика . 84 (6): 1109–1126. Бибкод : 1995МолФ..84.1109Д . дои : 10.1080/00268979500100781 . ISSN 0026-8976 .
- ^ Jump up to: а б с д Сяо, ЗЛ; Р. Х. Хауге; Дж. Л. Маргрейв (1992). «Реакции и фотохимия хрома и молибдена с молекулярным водородом при 12 К». Журнал физической химии . 96 (2). Американское химическое общество: 636–644. дои : 10.1021/j100181a024 . ISSN 0022-3654 .
- ^ «КрН2» . НИСТ . Проверено 25 января 2013 г.