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Articulo de referencia

monóxido de fósforo

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El monóxido de fósforo es un compuesto inorgánico radical inestable con fórmula molecular P O . [ 2 ]

El monóxido de fósforo destaca por ser uno de los pocos compuestos moleculares que contienen fósforo detectados fuera de la Tierra. Otras moléculas que contienen fósforo encontradas en el espacio incluyen PN , PC , PC₂ , HCP y PH₃ . Se detectó en la envoltura circunestelar de VY Canis Majoris y en la región de formación estelar catalogada como AFGL 5142. Se ha descubierto que el compuesto se produjo inicialmente en regiones de formación estelar y se especula que fue transportado por cometas interestelares a través del espacio exterior , incluso hasta la Tierra primitiva . [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

El monóxido de fósforo desempeña un papel en la fosforescencia del fósforo.

Descubrimiento

En 1894, W. N. Hartley fue el primero en informar sobre la observación de emisión ultravioleta de un compuesto de fósforo, observación que posteriormente fue ampliada por Geuter. Se sabía que la fuente de las líneas y bandas espectrales estaba relacionada con el fósforo, pero se desconocía su naturaleza exacta. En 1927, H. J. Emeléus y R. H. Purcell determinaron que la causa era un óxido de fósforo. Sin embargo, fue en 1921 cuando P. N. Ghosh y G. N. Ball determinaron que el óxido era monóxido de fósforo. [ 5 ]

Se cree que el monóxido de fósforo es la molécula que contiene fósforo más abundante encontrada en las nubes interestelares . [ 6 ] El fósforo fue identificado como un elemento cósmicamente abundante en 1998 después de que los investigadores encontraran una relación cósmica de fósforo a hidrógeno (P/H) de aproximadamente 3×10 −7 . Incluso con la prevalencia del fósforo en las nubes interestelares, se habían identificado muy pocas moléculas que contenían fósforo y se habían encontrado en muy pocas fuentes; el nitruro de fósforo, PN, y el radical libre CP se encontraron en una envoltura rica en carbono de IRC +10215 en 1987. Esto sugirió que se debían encontrar más moléculas que contuvieran fósforo en el espacio interestelar. Mientras se examinaba la envoltura rica en oxígeno de la estrella supergigante VY Canis Majoris (VY CMa) se detectó la presencia de PO. VY CMa fue estudiada utilizando el Telescopio Submilimétrico (SMT) del Observatorio de Radio de Arizona (ARO). El telescopio pudo observar las frecuencias de rotación de PO. El SMT de 10 m del ARO pudo medir las transiciones rotacionales de PO, mostrando J=5,5→4,5 a 240  GHz y J=6,5→5,5 a 284  GHz hacia la estrella evolucionada, cada una compuesta por dobletes lambda bien definidos. Desde la detección de PO hacia la envoltura de la supergigante VY CMa en 2001, se ha encontrado PO en muchas más nubes interestelares y se halla en abundancia alrededor de capas ricas en oxígeno. [ 7 ]

Formación

El PO se forma cuando el fósforo se quema en oxígeno u ozono. Es una molécula transitoria que se observa en llamas calientes o puede condensarse en una matriz de gas noble. [ 8 ] El PO puede formarse en una matriz de gas inerte en la fotólisis del P 4 S 3 O, un oxisulfuro de fósforo . [ 9 ]

En la Tierra, el monóxido de fósforo se puede preparar para su estudio rociando ácido fosfórico en una llama. Debido a que el gas acetileno comercial contiene algo de fosfina , una llama oxiacetilénica también tendrá bandas de emisión de PO débiles en su espectro. En la llama, el PO se oxida de nuevo a P₄O₁₀ . [ 10 ]

Reacciones

Fosforescencia

Cuando el fósforo blanco se oxida, emite un brillo blanco verdoso. Este brillo se produce cuando el PO se oxida mediante una de estas reacciones: PO + O • → PO 2 ; o PO + O 2 →PO 2 + O • . [ 11 ] Las posibles formas en que aparece el PO en este proceso son por la ruptura de la molécula de P 2 O, que a su vez puede provenir de P 4 O. [ 12 ]

Ligando

El monóxido de fósforo puede actuar como ligando en elementos de transición como el molibdeno , el rutenio y el osmio . El fósforo forma un triple enlace con el metal. [ 13 ] [ 14 ] El primero en ser descubierto fue en un cúmulo de níquel - tungsteno . El cúmulo WNi 2 P 2 fue oxidado por un peróxido para producir una coordinación μ 3 , donde cada átomo de fósforo está unido a tres átomos de metal. [ 15 ]

Propiedades

Vínculo

El monóxido de fósforo es un radical libre con fósforo unido mediante doble enlace al oxígeno , donde el fósforo tiene un electrón de valencia desapareado . El orden de enlace es de aproximadamente 1,8. [ 5 ] El enlace P=O en PO tiene una energía de disociación de 6,4  eV. [ 16 ] La longitud del doble enlace de PO es de 1,476 Å, y el PO libre muestra una frecuencia vibracional infrarroja de 1220  cm −1 debido al estiramiento del enlace. [ 17 ] La naturaleza de radical libre del PO lo hace altamente reactivo e inestable en comparación con otros óxidos de fósforo que se han oxidado aún más.

Espectro

El espectro visible a ultravioleta del monóxido de fósforo tiene tres bandas importantes. Hay una banda continua cerca de 540  nm. El sistema β cerca de 324  nm se debe a la transición D 2 Σ→ 2 Π. El sistema γ tiene bandas cerca de 246  nm debido a una transición A 2 Σ→ 2 Π. Los picos en esta banda ocurren en 230, 238, 246, 253 y 260  nm en el ultravioleta. Todas estas bandas pueden ser de emisión, absorción o fluorescencia dependiendo del método de iluminación y la temperatura. [ 10 ] También hay un estado C' 2 Δ. [ 18 ]

La banda del sistema γ se puede dividir en subbandas según las diferentes transiciones vibracionales. (0,0), (0,1) y (1,0) son las designaciones de las subbandas producidas por la transición entre dos estados vibracionales, cuando ocurre la transición electrónica. Cada una de ellas contiene ocho series denominadas ramas. Estas son o P 12 , P 2 , Q 2 , R 2 , P 1 , Q 1 , R 1 y s R 21 . [ 19 ]

Molécula

El potencial de ionización del PO es de 8,39  eV. Al ionizarse, el PO forma el catión PO⁺ . La afinidad electrónica adiabática del PO es de 1,09  eV. Al ganar un electrón, se forma el ion PO⁻ . [ 5 ]

r e en el estado fundamental es 1,4763735  Å. [ 5 ]

El momento dipolar de la molécula es 1,88  D. El átomo de fósforo tiene una ligera carga positiva calculada como 0,35 electrones. [ 5 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Personal (2018). "Monóxido de fósforo - NIST Chemistry WebBook, SRD 69" . Instituto Nacional de Estándares y Tecnología . Consultado el 19 de enero de 2020 .
  2. 1 2 Staff (2019). "Monóxido de fósforo". Enciclopedia de Astrobiología . págs. 1229–1230 . doi : 10.1007/978-3-642-11274-4_1889 . ISBN  978-3-642-11271-3.
  3. ↑ ESO (15 de enero de 2020). "Los astrónomos revelan un hilo interestelar de uno de los componentes básicos de la vida" . Phys.org . Consultado el 15 de enero de 2020 .
  4. ↑ Rivilla, VM; et al. (2019). "Detecciones de moléculas que contienen fósforo por ALMA y ROSINA: el hilo interestelar entre las regiones de formación estelar y los cometas" . Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 492 : 1180–1198 . arXiv : 1911.11647 . doi : 10.1093/mnras/stz3336 . 
  5. 1 2 3 4 5 Moussaoui, Yahia; Ouamerali, Ourida; De Maré, George R. (octubre de 2003). "Propiedades del radical óxido de fósforo, PO, su catión y anión en sus estados electrónicos fundamentales: comparación de datos teóricos y experimentales". International Reviews in Physical Chemistry . 22 (4): 641– 675. doi : 10.1080/01442350310001617011 . S2CID 93981281 . 
  6. ^ Scherer, Otto J.; Braun, Jürgen; Walther, Pedro; Heckmann, Cert; Wolmershäuser, Gotthel (julio de 1991). "Monóxido de fósforo (PO) como ligando complejo". Angewandte Chemie Edición Internacional en inglés . 30 (7): 852– 854. doi : 10.1002/anie.199108521 .
  7. ^ Tenenbaum, ED; Woolf, Nueva Jersey; Ziurys, LM (1 de septiembre de 2007). "Identificación de monóxido de fósforo ( X 2 Π r ) en VY Canis Majoris: detección del primer enlace P – O en el espacio". La revista astrofísica . 666 (1): L29– L32. Código Bib : 2007ApJ...666L..29T . doi : 10.1086/521361 . S2CID 121424802 . 
  8. ↑ Mielke, Zofia; McCluskey, Matthew; Andrews, Lester (enero de 1990). "Reacciones matriciales de moléculas de P 2 y O 3 ". Chemical Physics Letters . 165 ( 2– 3): 146– 154. Bibcode : 1990CPL...165..146M . doi : 10.1016/0009-2614(90)85420-H .
  9. ↑ Mielke, Zofia; Andrews, Lester; Nguyen, Kiet A.; Gordon, Mark S. (diciembre de 1990). "Espectros infrarrojos de matriz de isómeros estructurales del oxisulfuro de fósforo P 4 S 3 O". Química Inorgánica . 29 (25): 5096– 5100. doi : 10.1021/ic00350a016 .
  10. 1 2 Haraguchi, H.; Fowler, WK; Johnson, DJ; Winefordner, JD (enero de 1976). "Espectroscopia de fluorescencia molecular del monóxido de fósforo en llamas estudiada mediante un sistema SIT-OMA". Spectrochimica Acta Part A: Molecular Spectroscopy . 32 (9): 1539– 1544. Bibcode : 1976AcSpA..32.1539H . doi : 10.1016/0584-8539(76)80200-0 .
  11. ↑ Qian, Hai-Bo; Davies, Paul B.; Hamilton, Peter A. (1995). "Estudio espectroscópico de alta resolución de la oxidación del fósforo blanco". Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions . 91 (18): 2993. doi : 10.1039/ft9959102993 .
  12. ↑ Andrews, Lester.; Withnall, Robert. (agosto de 1988). "Reacciones matriciales de átomos de oxígeno con P 4 . Espectros infrarrojos de P 4 O, P 2 O, PO y PO 2 ". Journal of the American Chemical Society . 110 (17): 5605– 5611. Bibcode : 1988JAChS.110.5605A . doi : 10.1021/ja00225a001 .
  13. ↑ Wang, Weibin; Corrigan, John F.; Doherty, Simon; Enright, Gary D.; Taylor, Nicholas J.; Carty, Arthur J. (enero de 1996). "Química de coordinación del monóxido de fósforo: síntesis y caracterización estructural de clústeres tetranucleares que contienen un ligando PO". Organometallics . 15 (12): 2770– 2776. doi : 10.1021/om960032o . 
  14. ↑ Johnson, Marc JA; Odom, Aaron L.; Cummins, Christopher C. (1997). "Monóxido de fósforo como ligando terminal". Chemical Communications (16): 1523– 1524. doi : 10.1039/A703105J .
  15. ↑ Herrmann, Wolfgang A. (julio de 1991). "Entre estrellas y metales: monóxido de fósforo, PO". Angewandte Chemie Edición Internacional en inglés . 30 (7): 818– 819. doi : 10.1002/anie.199108181 .
  16. ↑ Haraguchi, Hiroki.; Fuwa, Keiichiro. (Mayo de 2002). "Determinación de fósforo mediante espectrometría de llama de absorción molecular utilizando la banda de monóxido de fósforo". Analytical Chemistry . 48 (4): 784– 786. doi : 10.1021/ac60368a024 .
  17. ↑ Bérces, Attila; Koentjoro, Olivia; Sterenberg, Brian T.; Yamamoto, John H.; Tse, John; Carty, Arthur J. (octubre de 2000). "Estructuras electrónicas de complejos de monóxido de fósforo de metales de transición". Organometallics . 19 (21): 4336– 4343. doi : 10.1021/om000274v .
  18. ↑ de Brouckère, G. (diciembre de 2000). "Cálculos de interacción de configuración de propiedades diversas del estado excitado C'2Δ y bandas de transición C'2Δ-X2Πr relacionadas del monóxido de fósforo". Chemical Physics . 262 ( 2–3 ): 211–228 . Bibcode : 2000CP....262..211D . doi : 10.1016/s0301-0104(00)00301-3 .
  19. ↑ Gupta, AK Sen (1 de marzo de 1935). "Análisis rotacional de las bandas ultravioleta del monóxido de fósforo". Actas de la Sociedad Física . 47 (2): 247– 257. Bibcode : 1935PPS....47..247G . doi : 10.1088/0959-5309/47/2/305 .