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Carbono diatómico
Dicarbon.svg
Dicarbon-3D-vdW.png
Nombres
Nombre IUPAC
Carbono diatómico
Nombre IUPAC sistemático
Etenodiilideno (sustitutivo)
Dicarbonato ( C - C ) (aditivo)
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
CHEBI
ChemSpider
196
  • EnChI = 1S / C2 / c1-2 chequeY
    Clave: LBVWYGNGGJURHQ-UHFFFAOYSA-N chequeY
  • [C] = [C]
Propiedades
C 2
Masa molar24.022  g · mol −1
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Referencias de Infobox

El carbono diatómico (denominado sistemáticamente dicarbono y 1λ 2 , 2λ 2 -eteno ), es una sustancia química inorgánica gaseosa verde con la fórmula química C = C (también escrita [C 2 ] o C 2. Es cinéticamente inestable a temperatura y presión ambientales , siendo eliminado por autopolimerización. Se presenta en vapor de carbono, por ejemplo en arcos eléctricos , en cometas , atmósferas estelares y el medio interestelar , y en llamas de hidrocarburos azules . [1] El carbono diatómico es la segunda forma más simple de carbono después del carbono atómico , y es un participante intermedio en la génesis de los fullerenos.

Propiedades [ editar ]

C 2 es un componente del vapor de carbono. Un artículo estima que el vapor de carbono es diatómico en torno al 28%, [2] pero en teoría esto depende de la temperatura y la presión.

Propiedades electromagnéticas [ editar ]

Los electrones en el carbono diatómico se distribuyen entre los orbitales atómicos de acuerdo con el principio de Aufbau para producir estados cuánticos únicos, con los niveles de energía correspondientes. El estado con el nivel de energía más bajo, o estado fundamental, es un estado singlete ( 1 Σ+
g), que se denomina sistemáticamente eteno-1,2-diilideno o dicarbonato (0 •). Hay varios estados excitados singlete y triplete que tienen una energía relativamente cercana al estado fundamental, que forman proporciones significativas de una muestra de dicarbono en condiciones ambientales. Cuando la mayoría de estos estados excitados experimentan relajación fotoquímica, emiten en la región infrarroja del espectro electromagnético. Sin embargo, un estado en particular emite en la región verde. Ese estado es un estado triplete ( 3 Π g), que se denomina sistemáticamente eteno-μ, μ-diil-μ-ilideno o dicarbonato (2 •). Además, hay un estado excitado algo más alejado en energía del estado fundamental, que solo forma una proporción significativa de una muestra de dicarbono bajo irradiación ultravioleta media. Tras la relajación, este estado excitado presenta fluorescencia en la región violeta y fosforesce en la región azul. Este estado también es un estado singlete ( 1 Π g ), que también se denomina eteno-μ, μ-diil-μ-ilideno o dicarbonato (2 •).

Expresar
Entalpía de excitación
(kJ mol -1 )
Transición de relajación
Longitud de onda de relajación		Región EM de relajación
X 1 Σ+
g		0---
un 3 Π
tu		8.5un 3 Π
tu→ X 1 Σ+
g		14,0 micrasInfrarrojos de longitud de onda larga
b 3 Σ-
g		77,0b 3 Σ-
g→ a 3 Π
tu		1,7 micrasInfrarrojos de onda corta
A 1 Π
tu		100,4A 1 Π
tu→ X 1 Σ+
g
A 1 Π
tu→ b 3 Σ-
g		1,2 μm
5,1 μm		Infrarrojo cercano Infrarrojo
de longitud de onda media
B 1 Σ+
g		?B 1 Σ+
g→ A 1 Π
tu
B 1 Σ+
g→ a 3 Π
tu		?
?		?
?
c 3 Σ+
u		159,3c 3 Σ+
u→ b 3 Σ-
g
c 3 Σ+
u→ X 1 Σ+
g
c 3 Σ+
u→ B 1 Σ+
g		1,5 μm
751,0 nm
?		Infrarrojo de longitud de onda corta ¿Infrarrojo
cercano
?
d 3 Π
gramo		239,5d 3 Π
gramo→ a 3 Π
tu
d 3 Π
gramo→ c 3 Σ+
u
d 3 Π
gramo→ A 1 Π
tu		518,0 nm
1,5 μm
860,0 nm		Verde
Infrarrojo de onda corta Infrarrojo
cercano
C 1 Π
gramo		409,9C 1 Π
gramo→ A 1 Π
tu
C 1 Π
gramo→ a 3 Π
tu
C 1 Π
gramo→ c 3 Σ+
u		386,6 nm
298,0 nm
477,4 nm		Violeta Azul
ultravioleta medio

La teoría de los orbitales moleculares muestra que hay dos conjuntos de electrones emparejados en un conjunto de orbitales de enlace pi degenerado. Esto da un orden de enlace de 2, lo que significa que debería existir un doble enlace entre los dos carbonos en una molécula de C 2 . [3] Un análisis sugirió en cambio que existe un vínculo cuádruple , [4] una interpretación que fue cuestionada. [5]

Los cálculos de CASSCF indican que el enlace cuádruple basado en la teoría de los orbitales moleculares también es razonable. [3]

Las energías de disociación de enlaces de B 2 , C 2 y N 2 muestran un aumento de BDE, lo que indica enlaces simples , dobles y triples , respectivamente.

En ciertas formas de carbono cristalino, como el diamante y el grafito, se produce un punto de silla o "joroba" en el sitio de enlace en la densidad de carga. El estado triplete de C 2 sigue esta tendencia. Sin embargo, el estado singlete de C 2 actúa más como silicio o germanio ; es decir, la densidad de carga tiene un máximo en el sitio de enlace. [6]

Reacciones [ editar ]

El carbono diatómico reaccionará con acetona y acetaldehído para producir acetileno por dos vías diferentes. [2]

  • Las moléculas de triplete C 2 reaccionarán a través de una vía intermolecular, que se muestra que exhibe un carácter dirradical. El intermedio de esta vía es el radical etileno. Su abstracción está correlacionada con las energías de enlace. [2]
  • Las moléculas singlete C 2 reaccionarán a través de una vía intramolecular, no radical, en la que se eliminarán dos átomos de hidrógeno de una molécula. El intermedio de esta vía es el vinilideno singlete . La reacción singlete puede ocurrir a través de una 1,1-diabstracción o una 1,2-diabstracción. Esta reacción es insensible a la sustitución de isótopos. Las diferentes abstracciones se deben posiblemente a las orientaciones espaciales de las colisiones más que a las energías de enlace. [2]
  • El singlete C 2 también reaccionará con alquenos . El acetileno es un producto principal; sin embargo, parece que el C 2 se insertará en los enlaces carbono-hidrógeno.
  • C 2 tiene 2,5 veces más probabilidades de insertarse en un grupo metilo que en grupos metileno . [7]

Historia [ editar ]

C / 2014 Q2 (Lovejoy) se ilumina en verde debido al carbono diatómico.

La luz de los cometas ricos en gas se origina principalmente por la emisión de carbono diatómico. Un ejemplo es C / 2014 Q2 (Lovejoy) , donde hay varias líneas de luz C 2 , principalmente en el espectro visible [8] , que forman las bandas Swan . [9]

Ver también [ editar ]

  • Acetiluro : una sustancia química relacionada con la fórmula C2−
    2

Referencias [ editar ]

  1. ^ Hoffmann, Roald (1995). "Marginalia: C 2 en todas sus formas" (PDF) . Científico estadounidense . 83 (4): 309–311. Código bibliográfico : 1995AmSci..83..309H . JSTOR  29775475 .
  2. ↑ a b c d Skell, Philip S .; Plonka, James H. (1970). "Química de las moléculas C 2 singlete y triplete . Mecanismo de formación de acetileno por reacción con acetona y acetaldehído". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 92 (19): 5620–5624. doi : 10.1021 / ja00722a014 .
  3. ^ a b Zhong, Ronglin; Zhang, Min; Xu, Hongliang; Su, Zhongmin (2016). "Armonía latente en dicarbonos entre las teorías VB y MO a través de la hibridación ortogonal de 3σ gy 2σ u " . Ciencia química . 7 (2): 1028–1032. doi : 10.1039 / c5sc03437j . PMC 5954846 . PMID 29896370 .  
  4. ^ Shaik, Sason; Danovich, David; Wu, Wei; Su, Peifeng; Rzepa, Henry S .; Hiberty, Philippe C. (2012). "Unión cuádruple en C 2 y especies análogas de electrones de ocho valencia". Química de la naturaleza . 4 (3): 195–200. Código Bibliográfico : 2012NatCh ... 4..195S . doi : 10.1038 / nchem.1263 . PMID 22354433 . 
  5. ^ Grunenberg, Jörg (2012). "Química cuántica: carbono de enlace cuádruple". Química de la naturaleza . 4 (3): 154-155. Bibcode : 2012NatCh ... 4..154G . doi : 10.1038 / nchem.1274 . PMID 22354425 . 
  6. ^ Chelikowsky, James R .; Troullier, N .; Wu, K .; Saad, Y. (1994). "Método pseudopotencial de diferencias finitas de orden superior: una aplicación a las moléculas diatómicas". Physical Review B . 50 (16): 11356–11364. Código Bibliográfico : 1994PhRvB..5011355C . doi : 10.1103 / PhysRevB.50.11355 . PMID 9975266 . 
  7. ^ Skell, PD ; Fagone, FA; Klabunde, KJ (1972). "Reacción de carbono diatómico con alcanos y éteres / Atrapamiento de alquilcarbenos por vinilideno". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 94 (22): 7862–7866. doi : 10.1021 / ja00777a032 .
  8. ↑ Venkataramani, Kumar; Ghetiya, Satyesh; Ganesh, Shashikiran; et, al. (2016). "Espectroscopía óptica del cometa C / 2014 Q2 (Lovejoy) desde el Observatorio Infrarrojo del Monte Abu". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 463 (2): 2137–2144. arXiv : 1607.06682 . Código bibliográfico : 2016MNRAS.463.2137V . doi : 10.1093 / mnras / stw1820 .
  9. ^ Mikuz, Herman; Dintinjana, Bojan (1994). "Fotometría CCD de cometas" . International Comet Quarterly . Consultado el 26 de octubre de 2006 .