El ciclopropenilideno , o cC 3 H 2 , es una molécula parcialmente aromática que pertenece a una clase de moléculas orgánicas altamente reactivas conocidas como carbenos . En la Tierra, el ciclopropenilideno solo se ve en el laboratorio debido a su reactividad. Sin embargo, el ciclopropenilideno se encuentra en concentraciones significativas en el medio interestelar (ISM) y en Titán , la luna de Saturno . Su isómero simétrico C 2v , propadienilideno (CCCH 2 ) también se encuentra en el ISM, pero con abundancias aproximadamente en un orden de magnitud menor. [1] Una tercera C El isómero simétrico 2 , propargileno (HCCCH), aún no se ha detectado en el ISM, probablemente debido a su bajo momento dipolar .
Nombres | |||
---|---|---|---|
Nombre IUPAC preferido Cicloprop-2-en-1-ilideno | |||
Identificadores | |||
Modelo 3D ( JSmol ) | |||
ChemSpider | |||
PubChem CID | |||
| |||
| |||
Propiedades | |||
C 3 H 2 | |||
Masa molar | 38.049 g · mol −1 | ||
Ácido conjugado | Ion ciclopropenio | ||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
verificar ( ¿qué es ?) | |||
Referencias de Infobox | |||
Historia
La detección astronómica de cC 3 H 2 se confirmó por primera vez en 1985. [2] Cuatro años antes, se habían observado varias líneas ambiguas en la región de radio de los espectros tomados del ISM, [3] pero las líneas observadas no se identificaron en el hora. Estas líneas se emparejaron posteriormente con un espectro de cC 3 H 2 usando una descarga de acetileno-helio . Sorprendentemente, se ha encontrado que el cC 3 H 2 es ubicuo en el ISM. [4] Las detecciones de cC 3 H 2 en el medio difuso fueron particularmente sorprendentes debido a las bajas densidades. [5] [6] Se creía que la química del medio difuso no permitía la formación de moléculas más grandes, pero este descubrimiento, así como el descubrimiento de otras moléculas grandes, continúan iluminando la complejidad del medio difuso. . Más recientemente, las observaciones de cC 3 H 2 en nubes densas también han encontrado concentraciones que son significativamente más altas de lo esperado. Esto ha llevado a la hipótesis de que la fotodisociación de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) potencia la formación de cC 3 H 2 . [7]
Titán (Luna de Saturno)
El 15 de octubre de 2020, se anunció que se habían encontrado pequeñas cantidades de ciclopropenilideno en la atmósfera de Titán , la luna más grande de Saturno . [8]
Formación
Se ha especulado que la reacción de formación de cC 3 H 2 es la recombinación disociativa de cC 3 H 3 + . [9]
- C 3 H 3 + + e - → C 3 H 2 + H
cC 3 H 3 + es un producto de una larga cadena de química del carbono que se produce en el ISM. Las reacciones de inserción de carbono son cruciales en esta cadena para formar C 3 H 3 + . Sin embargo, como para la mayoría de las reacciones ion-molécula que se especula que son importantes en entornos interestelares, esta vía no ha sido verificada por estudios de laboratorio. La protonación de NH 3 por cC 3 H 3 + es otra reacción de formación. Sin embargo, en condiciones típicas de nubes densas, esta reacción contribuye con menos del 1% de la formación de C 3 H 2 .
Los experimentos de haces moleculares cruzados indican que la reacción del radical metilidino (CH) con acetileno (C 2 H 2 ) forma ciclopropenilideno más hidrógeno atómico y también propadienilideno más hidrógeno atómico. [10] La reacción neutra-neutra entre el carbono atómico y el radical vinilo (C 2 H 3 ) también forma ciclopropenilideno más hidrógeno atómico. [11] Ambas reacciones son rápidas a 10 kelvin y no tienen barrera de entrada y proporcionan vías de formación eficientes en ambientes interestelares fríos y atmósferas ricas en hidrocarburos de planetas y sus lunas. [12]
El ciclopropenilideno aislado en matriz se preparó mediante termólisis instantánea al vacío de un derivado del cuadriciclano en 1984. [13]
Destrucción
El ciclopropenilideno generalmente se destruye por reacciones entre iones y moléculas neutras. De estos, las reacciones de protonación son las más comunes. Cualquier especie del tipo HX + puede reaccionar para convertir el cC 3 H 2 de nuevo en cC 3 H 3 + . [9] Debido a consideraciones de concentración y constante de velocidad , los reactivos más importantes para la destrucción de cC 3 H 2 son HCO + , H 3 + y H 3 O + . [14]
- C 3 H 2 + HCO + → C 3 H 3 + + CO
Observe que el cC 3 H 2 se destruye principalmente al convertirlo de nuevo en C 3 H 3 + . Dado que las principales vías de destrucción solo regeneran la molécula principal principal, el C 3 H 2 es esencialmente un callejón sin salida en términos de la química del carbono interestelar. Sin embargo, en nubes difusas o en la región de fotodisociación (PDR) de nubes densas, la reacción con C + se vuelve mucho más significativa y C 3 H 2 puede comenzar a contribuir a la formación de moléculas orgánicas más grandes .
Espectroscopia
Las detecciones de cC 3 H 2 en el ISM se basan en observaciones de transiciones moleculares utilizando espectroscopía rotacional . Dado que cC 3 H 2 es un techo asimétrico, los niveles de energía rotacional se dividen y el espectro se vuelve complicado. Además, debe notarse que C 3 H 2 tiene isómeros de espín muy parecidos a los isómeros de espín del hidrógeno . Estas formas orto y para existen en una proporción de 3: 1 y deben considerarse moléculas distintas. Aunque las formas orto y para parecen idénticas químicamente, los niveles de energía son diferentes, lo que significa que las moléculas tienen diferentes transiciones espectroscópicas .
Al observar cC 3 H 2 en el medio interestelar, solo se pueden ver ciertas transiciones. En general, solo unas pocas líneas están disponibles para su uso en detección astronómica. Muchas líneas son inobservables porque son absorbidas por la atmósfera terrestre . Las únicas líneas que se pueden observar son las que caen en la ventana de la radio . Las líneas más comúnmente observadas son la transición de 1 10 a 1 01 a 18343 MHz y la transición de 2 12 a 1 01 a 85338 MHz de orto cC 3 H 2 . [2] [4] [7]
Ver también
- Lista de moléculas en el espacio interestelar
Referencias
- ^ David Fossé; et al. (2001). "Cadenas y anillos de carbono molecular en TMC-1" . El diario astrofísico . doi : 10.1086 / 320471 .
- ^ a b P. Thaddeus, JM Vrtilek y CA Gottlieb "Laboratorio e identificación astronómica de ciclopropenilideno, C 3 H 2 ". Astrophys. J. 299 L63 (1985)
- ^ P. Thaddeus, M. Guelin, RA Linke Astrophys "Tres nuevas" moléculas "no terrestres" . J. 246 L41 (1981)
- ^ a b Lucas, R. y Liszt, H. "Química comparativa de nubes difusas I. C2H y C3H2" Astron. & Astrophys. , 358 , 1069 (2000)
- ^ HE Matthews y WM Irvine "El anillo de hidrocarburo C 3 H 2 es omnipresente en la galaxia" Astrophys. J. , 298 , L61 (1985)
- ^ P. Cox, R. Gusten y C. Henkel "Observaciones de C 3 H 2 en el medio interestelar difuso" Astron. & Astrophys. , 206 , 108 (1988)
- ^ a b J. Pety y col. "¿Son los PAH precursores de pequeños hidrocarburos en regiones de foto-disociación? El caso Horsehead" Astron. & Astrophys. , 435 , 885 (2005)
- ^ CA Nixon y col. "Detección de ciclopropenilideno en Titán con ALMA" J. Astron. , 160-5 (2020)
- ^ a b S. A. Maluendes, AD McLean, E. Herbst "Cálculos relativos a las proporciones de abundancia isomérica interestelar para C 3 H y C 3 H 2 " Astrophys. J. , 417 181 (1993)
- ^ P. Maksyutenko, F. Zhang, X. Gu, RI Kaiser, "Un estudio de haz molecular cruzado sobre la reacción de radicales de metilidina [CH (X 2 Π)] con acetileno [C 2 H 2 (X 1 Σ g + ) ] - Competir con loscanalesC 3 H 2 + H y C 3 H + H 2 ", Chem. Phys Phys. Chem. 13 , 240-252 (2011).
- ^ AV Wilson, DSN Parker, F. Zhang, RI Kaiser, "Estudio de vigas cruzadas de la reacción átomo-radical de los átomos de carbono del estado fundamental (C ( 3 P)) con el radical vinilo (C 2 H 3 (X 2 A ') )) ", Phys. Chem. Chem. Phys , 14 , 477 - 481 (2012).
- ^ RI Kaiser, "Investigación experimental sobre la formación de moléculas portadoras de carbono en el medio interestelar a través de reacciones neutrales-neutrales", Chem. Rev. , 102 , 1309-1358 (2002).
- ^ Hans P. Reisenauer, Günther Maier, Achim Riemann y Reinhard W. Hoffmann "Cyclopropenylidene" Angew. Chem. En t. Ed. Engl. , 23 641 (1984)
- ^ TJ Millar, PRA Farquhar, K. Willacy "La base de datos UMIST para Astroquímica 1995" Astron. y Astrophys. Sorber. , 121 139 (1997)