Вибрационная связь

Колебательная связь — это химическая связь , возникающая между двумя очень большими атомами , такими как бром , и очень маленькими атомами, такими как водород , в состояниях с очень высокой энергией. Вибрационные связи существуют всего несколько миллисекунд . Эту связь можно обнаружить с помощью современной аналитической химии , и она важна, поскольку влияет на скорость протекания других реакций.

История

Колебательные связи были математически предсказаны почти за тридцать лет до того, как они были экспериментально обнаружены. Первоначальные теоретические расчеты были проведены Д. Клэри и Дж. Н. Л. Коннором в начале 1980-х годов. Вместе они выдвинули гипотезу, что с очень большими атомами и маленькими атомами с высокими энергетическими состояниями элементы будут стабилизироваться и создавать временные связи на очень короткие периоды времени. Колебательная связь будет слабее, чем любая известная в настоящее время связь, например, широко известные ионные или ковалентные связи.

Через год после теоретического открытия колебательных связей Дж. Манц и его команда подтвердили ранее сделанные расчеты и развили их, показав, что колебательные связи чаще всего возникают во время симметричных реакций, но заявили, что колебательные связи могут также возникать в ходе симметричных реакций. возможно при асимметричных реакциях. Их команда объяснила, что, хотя теории колебательных связей оказались верными, они обнаружили некоторые несоответствия с «классической моделью» и обнаружили, что симметричные реакции будут демонстрировать резонанс , но только в определенных переходных состояниях . Однако классическую модель по-прежнему можно использовать для прогнозирования колебательных связей.

В 1989 году Дональд Флеминг заметил, что реакция между бромом и мюонием замедляется с повышением температуры. Это явление было известно как «колебательная связь» и снова привлекло внимание Дональда Флеминга в 2014 году. В 1989 году не существовало технологии для сбора достаточных данных о реакции, и Дональд Флеминг и его команда отошли от исследований.

Открытие

Дональд Флеминг и его команда недавно начали исследование колебательных связей, и, как они и ожидали по результатам своих экспериментов в 1989 году, реакция BrLBr замедлилась при высоких температурах. Теперь, используя современный инструментальный анализ фотоотрывной электронной спектроскопии , колебательная связь была обнаружен, но длился всего несколько миллисекунд. Колебательная связь действовала иначе, чем реакции сил Ван-дер-Ваальса, потому что энергия была сбалансирована по-другому.

Связь

В химии известно, что повышенная температура увеличивает скорость реакции эксперимента, однако колебательные связи не образуются, как ковалентные связи, где электроны распределяются между двумя связывающими атомами. По словам Дональда Флеминга, колебательные связи создаются при высокой энергии, когда мюоний отскакивает от атомов брома «как мяч для пинг-понга, прыгающий между двумя шарами для боулинга». Это подпрыгивающее действие снижает потенциальную энергию молекулы BrMuBr и, следовательно, замедляет скорость реакции.

Этот тип связи подтвержден в молекулах BrMuBr, но в более тяжелых ( протии изотопах водорода , дейтерии и тритии ) колебательная связь может возникнуть только при преодолении сил Ван-дер-Ваальса и образовании колебательной связи.

Актуальность

Это открытие меняет понимание химических связей благодаря взаимодействиям Ван-дер-Ваальса, а недавно обнаруженная колебательная связь покажет, что существуют разные механизмы и энергии для разных связей, а экспериментальное открытие колебательной связи может стимулировать дополнительные исследования в области изотопов. взаимодействия.