Hispanopedia WikiEl policarbonilo (también conocido como CO polimérico , p-CO o poli-CO ) es un polímero sólido, metaestable y explosivo de monóxido de carbono . [1] El polímero se produce al exponer el monóxido de carbono a altas presiones. La estructura del sólido parece amorfa , pero puede incluir un zigzag de grupos CO espaciados de manera uniforme . [2]
Formación
El poli-CO se puede producir a presiones de 5,2 GPa; es amorfo y de color entre amarillo y rojo oscuro. [3] La polimerización es catalizada por luz azul a presiones ligeramente más bajas en la fase δ del CO sólido. [4] Se puede producir otra fase cristalina blanca a temperaturas más altas a 6 o 7 GPa. [1]
RJ Mills descubrió este sólido, que se produjo por primera vez en un yunque de carburo de tungsteno en 1947. Originalmente se pensó que se trataba de un subóxido de carbono polimérico, pero la formación no produce ningún subproducto gaseoso como el dióxido de carbono. [5] El rendimiento del sólido puede ser de hasta el 95 %. [6]
Propiedades
El polímero es estable por encima de unos 80 K. Por debajo de esta temperatura se forma la forma ε del CO molecular sólido. Cuando se libera la presión, el polímero permanece estable a presión atmosférica. El sólido se disuelve en agua, alcohol y acetona. [5] Cuando se expone a la atmósfera es higroscópico, se vuelve pegajoso y cambia de color, volviéndose más oscuro. [6] La reacción con agua produce grupos carboxílicos. [7] [8]
El sólido almacena una gran cantidad de energía. Puede descomponerse de forma explosiva formando carbono vítreo y dióxido de carbono . [6] La densidad de energía almacenada puede ser de hasta 8 kJ/g. Durante la descomposición, la temperatura puede ser de 2500 K. [6] La densidad es de 1,65 g/cm 3 , sin embargo, la mayor parte del sólido producido es poroso, por lo que es probable que la densidad real sea mayor. [6]
La espectroscopia infrarroja muestra bandas a 650, 1210, 1440, 1650 y 1760 cm −1 . Es probable que la banda de 1760 se deba a la estructura -C-(C=O)-C-. [4] La de 1600 se debe a la vibración de un doble enlace C=C. [6]
El sólido es eléctricamente aislante con una energía de brecha electrónica de 1,9 eV. [4]
La resonancia magnética nuclear del material elaborado a partir de 13 CO muestra una resonancia aguda a 223 ppm debido al carbono unido a éster o lactona, y a 151 ppm debido a los enlaces dobles C=C. También hay una resonancia amplia a 109 y 189 ppm. Con el paso de unos días, el pico de 223 ppm se reduce y todas las demás características aumentan en fuerza. [6]
Estructura
Las ideas de la estructura incluyen una cadena en zigzag de CO que apunta en direcciones opuestas, o anillos de cinco átomos conectados por enlaces CO y C−C . Los anillos son lactonas de ácido tetrónico : −C:−(C=O)−(C−O − )−(C=O)−O− . Las interconexiones entre los anillos son zigzags de CO. [4]
Otras ideas sobre la estructura del sólido incluyen carbono grafítico con dióxido de carbono bajo presión y un polímero con este monómero C 3 O 2 : −(C=O)−O−(C − )=C< . Otras ideas son que el sólido es el mismo que el polímero de subóxido de carbono con anhídrido oxálico . [9]
Referencias
- ^ ab Rademacher, N.; L. Bayarjargal; W. Morgenroth; B. Winkler; J. Ciezak-Jenkins (2011). "Preparación y caracterización de monóxido de carbono sólido a alta presión en la celda de yunque de diamante" (PDF) . Consultado el 30 de mayo de 2013 .
- ^ Podeszwa, Rafał; Rodney J. Bartlett (2003). "Estudio de orbitales cristalinos de policarbonilo". Revista Internacional de Química Cuántica . 95 (4–5): 638–642. doi :10.1002/qua.10655. ISSN 0020-7608.
- ^ Rademacher, Nadine; Lkhamsuren Bayarjargal; Wolfgang Morgenroth; Jennifer Ciezak-Jenkins; Sasha Batyrev; Björn Winkler. "Investigaciones de alta presión de CO líquido y polimerizado hasta 20 GPa utilizando análisis de funciones de distribución de pares" (PDF) . Consultado el 30 de mayo de 2013 .
- ^ abcd Bernard, Stephane (febrero de 1998). "DESCOMPOSICIÓN Y POLIMERIZACIÓN DE MONÓXIDO DE CARBONO SÓLIDO BAJO PRESIÓN" (PDF) . Trieste . Consultado el 30 de mayo de 2013 .
- ^ ab Mills, RL; D. Schiferl; AI Katz; BW Olinger (1984). «Nuevas fases y reacciones químicas en Co sólido bajo presión» (PDF) . Le Journal de Physique Colloques . 45 (C8): C8–187–C8–190. doi :10.1051/jphyscol:1984833. ISSN 0449-1947.
- ^ abcdefg Lipp, Magnus J.; William J. Evans, Bruce J. Baer, Choong-Shik Yoo; Baer, Bruce J.; Yoo, Choong-Shik (2005). "CO sólido extendido de alta densidad energética" (PDF) . Materiales de la naturaleza . 4 (3): 211–215. Código Bib : 2005NatMa...4..211L. doi :10.1038/nmat1321. ISSN 1476-1122. PMID 15711555. S2CID 25779399.
{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ) - ^ Ceppatelli, Matteo; Anton Serdyukov; Roberto Bini; Hans J. Jodl (2009). "Reactividad inducida por presión de CO sólido mediante estudios FTIR". The Journal of Physical Chemistry B . 113 (19): 6652–6660. doi :10.1021/jp900586a. ISSN 1520-6106. PMID 19368397.
- ^ Katz, Allen I.; David Schiferl; Robert L. Mills (1984). "Nuevas fases y reacciones químicas en monóxido de carbono sólido bajo presión". The Journal of Physical Chemistry . 88 (15): 3176–3179. doi :10.1021/j150659a007. ISSN 0022-3654.
- ^ Lipp, M.; WJ Evans; V. Garcia-Baonza; HE Lorenzana (1998). "Monóxido de carbono: caracterización espectroscópica de la fase polimerizada a alta presión". Journal of Low Temperature Physics . 111 (3/4): 247–256. Bibcode :1998JLTP..111..247L. doi :10.1023/A:1022267115640. ISSN 0022-2291. S2CID 116687814.
Otras lecturas
- Batyrev, IG; WD Mattson; BM Rice (2012). "Modelado de las primeras etapas de formación de poli-CO". Actas de MRS . 1405 . doi :10.1557/opl.2012.345. ISSN 1946-4274.
- Sun, Jian; Dennis D. Klug; Chris J. Pickard; Richard J. Needs (2011). "Control de la unión y las brechas de banda del monóxido de carbono sólido con presión" (PDF) . Physical Review Letters . 106 (14): 145502. Bibcode :2011PhRvL.106n5502S. doi :10.1103/PhysRevLett.106.145502. ISSN 0031-9007. PMID 21561202. S2CID 19591866.