Hispanopedia WikiEl radical etinilo (denominado sistemáticamente λ 3 -etino e hidridodicarbono ( C — C ) ) es un compuesto orgánico con la fórmula química C≡CH (también escrito [CCH] o C
2H ). Es una molécula simple que no se encuentra de forma natural en la Tierra pero es abundante en el medio interestelar . Fue observada por primera vez por resonancia de espín electrónico aislada en una matriz de argón sólido a temperaturas de helio líquido en 1963 por Cochran y colaboradores en el Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins . [1] Fue observada por primera vez en fase gaseosa por Tucker y colaboradores en noviembre de 1973 hacia la Nebulosa de Orión , utilizando el radiotelescopio NRAO de 11 metros. [2] Desde entonces se ha detectado en una gran variedad de entornos interestelares, incluidas nubes moleculares densas , glóbulos de bok , regiones de formación estelar , las capas alrededor de estrellas evolucionadas ricas en carbono e incluso en otras galaxias .
Importancia astronómica
Las observaciones de C 2 H pueden proporcionar una gran cantidad de información sobre las condiciones químicas y físicas en las que se encuentra. En primer lugar, la abundancia relativa de etinilo es una indicación de la riqueza de carbono de su entorno (a diferencia del oxígeno, que proporciona un importante mecanismo de destrucción). [3] Dado que normalmente no hay cantidades suficientes de C 2 H a lo largo de una línea de visión para que las líneas de emisión o absorción sean ópticamente gruesas, las densidades de columna derivadas pueden ser relativamente precisas (a diferencia de moléculas más comunes como CO , NO y OH ). Las observaciones de múltiples transiciones rotacionales de C 2 H pueden dar como resultado estimaciones de la densidad y la temperatura locales. Las observaciones de la molécula deuterada, C 2 D, pueden probar y ampliar las teorías de fraccionamiento (que explican la mayor abundancia de moléculas deuteradas en el medio interestelar). [4] Uno de los usos indirectos importantes de las observaciones del radical etinilo es la determinación de las abundancias de acetileno . [5] El acetileno (C 2 H 2 ) no tiene un momento dipolar y, por lo tanto, las transiciones rotacionales puras (que ocurren típicamente en la región de microondas del espectro) son demasiado débiles para ser observables. Dado que el acetileno proporciona una vía de formación dominante para el etinilo, las observaciones del producto pueden proporcionar estimaciones del acetileno no observable. Las observaciones de C 2 H en regiones de formación estelar con frecuencia muestran estructuras de capa, lo que implica que se convierte rápidamente en moléculas más complejas en las regiones más densas de una nube molecular. Por lo tanto, el C 2 H se puede utilizar para estudiar las condiciones iniciales al inicio de la formación de estrellas masivas en núcleos densos. [6] Finalmente, las observaciones de alta resolución espectral de la división Zeeman en C 2 H pueden brindar información sobre los campos magnéticos en nubes densas, lo que puede aumentar las observaciones similares que se realizan más comúnmente en el radical ciano (CN) más simple. [7]
Formación y destrucción
Los mecanismos de formación y destrucción del radical etinilo varían ampliamente según su entorno. Los mecanismos que se enumeran a continuación representan el [actualizar]conocimiento actual (a fecha de 2008), pero pueden ser posibles, o incluso dominantes, otras vías de formación y destrucción en determinadas situaciones.
Formación
En el laboratorio, el C2H se puede formar mediante fotólisis de acetileno (C2H2 ) o C2HCF3 , [ 8] o en una descarga luminiscente de una mezcla de acetileno y helio. [9] En las envolturas de estrellas evolucionadas ricas en carbono, el acetileno se crea en el equilibrio térmico de la fotosfera estelar. El etinilo se crea como un producto de fotodisociación del acetileno que se expulsa (a través de fuertes vientos estelares ) hacia la envoltura exterior de estas estrellas. En los núcleos fríos y densos de las nubes moleculares (antes de la formación de estrellas) donde n > 10 4 cm −3 y T < 20 K, el etinilo se forma predominantemente mediante una recombinación electrónica con el radical vinilo ( C
2yo+
3). [10] La reacción neutro-neutro de propinilidina (C 3 H) y oxígeno atómico también produce etinilo (y monóxido de carbono , CO), aunque este no suele ser un mecanismo de formación dominante. Las reacciones de creación dominantes se enumeran a continuación.
- do
2yo+
3+ e − → C 2 H + H + H - do
2yo+
3+ e − → C 2 H + H 2 - CH3CCH + + e− → C2H + CH3
- C3H +O → C2H + CO
Destrucción
La destrucción del etinilo se produce predominantemente a través de reacciones neutro-neutrales con O 2 (produciendo monóxido de carbono y formilo , HCO), o con nitrógeno atómico (produciendo hidrógeno atómico y C 2 N). Las reacciones ion-neutrales también pueden desempeñar un papel en la destrucción del etinilo, a través de reacciones con HCO + y H+
3Las reacciones de destrucción dominantes se enumeran a continuación.
- C2H +O2 → HCO +CO
- C2H +N → C2N + H
- C2H + HCO + → C
2yo+
2+ CO - C2H + H+
3→ C
2yo+
2+ H2
Método de observación
El radical etinilo se observa en la porción de microondas del espectro a través de transiciones rotacionales puras. En su estado electrónico y vibracional fundamental, los núcleos son colineales y la molécula tiene un momento dipolar permanente estimado en μ = 0,8 D =2,7 × 10 −30 C·m . [2] El estado vibracional y electrónico (vibrónico) fundamental exhibe un espectro rotacional simple de tipo rotor rígido . Sin embargo, cada estado rotacional exhibe una estructura fina e hiperfina , debido a las interacciones espín-órbita y electrón-núcleo, respectivamente. El estado rotacional fundamental se divide en dos estados hiperfinos, y los estados rotacionales superiores se dividen cada uno en cuatro estados hiperfinos. Las reglas de selección prohíben todas las transiciones excepto seis entre el estado fundamental y el primer estado rotacional excitado. Cuatro de los seis componentes fueron observados por Tucker et al. en 1974, [2] la detección astronómica inicial de etinilo, y 4 años después, se observaron los seis componentes, lo que proporcionó la evidencia final que confirma la identificación inicial de las líneas no asignadas previamente. [11] Las transiciones entre dos estados rotacionales adyacentes de mayor altitud tienen 11 componentes hiperfinos. Las constantes moleculares del estado vibrónico fundamental se tabulan a continuación.
Isotologos
Se han observado tres isotopólogos de la molécula 12 C 12 CH en el medio interestelar. El cambio en la masa molecular está asociado con un cambio en los niveles de energía y, por lo tanto, en las frecuencias de transición asociadas con la molécula. Las constantes moleculares del estado vibrónico fundamental y la frecuencia de transición aproximada para las 5 transiciones rotacionales más bajas se dan para cada uno de los isotopólogos en la tabla siguiente.
Véase también
Referencias
- ^ Cochran, EL; Adrian, FJ; Bowers, VA (1964). "Estudio ESR de radicales libres de etinilo y vinilo". Journal of Chemical Physics . 40 (1): 213. Bibcode :1964JChPh..40..213C. doi :10.1063/1.1724865.
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