La química de iones en fase gaseosa es un campo de la ciencia que se engloba tanto en la química como en la física . Es la ciencia que estudia los iones y moléculas en la fase gaseosa, la mayoría de las veces habilitada por alguna forma de espectrometría de masas . Con mucho, las aplicaciones más importantes de esta ciencia se encuentran en el estudio de la termodinámica y la cinética de las reacciones. [1] [2] Por ejemplo, una aplicación es el estudio de la termodinámica de la solvatación de iones. Iones con pequeña solvatación Esferas de 1, 2, 3 ... moléculas de disolvente se pueden estudiar en fase gaseosa y luego extrapolar a la solución a granel.
Teoría
Teoría del estado de transición
La teoría del estado de transición es la teoría de las velocidades de reacciones elementales que asume un tipo especial de equilibrio químico (cuasi-equilibrio) entre reactivos y complejos activados. [3]
Teoría RRKM
La teoría RRKM se utiliza para calcular estimaciones simples de las velocidades de reacción de descomposición de iones unimoleculares a partir de algunas características de la superficie de energía potencial .
Formación de iones en fase gaseosa
El proceso de convertir un átomo o molécula en un ión mediante la adición o eliminación de partículas cargadas, como electrones u otros iones, puede ocurrir en la fase gaseosa. Estos procesos son un componente importante de la química iónica en fase gaseosa.
Ionización asociativa
La ionización asociativa es una reacción en fase gaseosa en la que dos átomos o moléculas interactúan para formar un ión producto único . [4]
donde la especie A con exceso de energía interna (indicada por el asterisco) interactúa con B para formar el ion AB + .
Una o ambas especies que interactúan pueden tener un exceso de energía interna .
Ionización de intercambio de carga
La ionización por intercambio de carga (también llamada ionización por transferencia de carga ) es una reacción en fase gaseosa entre un ión y una especie neutra.
en el que la carga del ion se transfiere al neutro. [5]
Ionización química
En la ionización química, los iones se producen mediante la reacción de iones de un gas reactivo con otras especies. [6] Algunos gases reactivos comunes incluyen: metano , amoníaco e isobutano .
Quimiionización
La quimiionización se puede representar por
donde G es la especie en estado excitado (indicada por el asterisco en superíndice) y M es la especie que se ioniza por la pérdida de un electrón para formar el catión radical (indicado por el "punto más" en superíndice).
Ionización Penning
La ionización de Penning se refiere a la interacción entre un átomo o molécula G * en estado excitado en fase gaseosa y una molécula diana M que da como resultado la formación de un catión molecular radical M +. , un electrón e - y una molécula de gas neutro G: [7]
La ionización de Penning ocurre cuando la molécula objetivo tiene un potencial de ionización menor que la energía interna del átomo o molécula en estado excitado. La ionización asociativa de Penning también puede ocurrir:
Fragmentación
Hay muchas reacciones de disociación importantes que tienen lugar en la fase gaseosa.
Disociación inducida por colisión
CID (también llamado disociación activada por colisión - CAD) es un método utilizado para fragmentar iones moleculares en la fase gaseosa. [8] [9] Los iones moleculares chocan con moléculas de gas neutro como helio , nitrógeno o argón . En la colisión, parte de la energía cinética se convierte en energía interna, lo que da como resultado la fragmentación.
Cargar fragmentación remota
La fragmentación remota de la carga es un tipo de ruptura del enlace covalente que se produce en un ion en fase gaseosa en el que el enlace escindido no es adyacente a la ubicación de la carga. [10] [11]
Reacciones de transferencia de carga
Hay varios tipos de reacciones de transferencia de carga [12] (también conocidas como reacciones de permutación de carga [13] ): transferencia de carga parcial
- ,
reacción de eliminación de carga [14]
- ,
y reacción de inversión de carga [15] positiva a negativa
y de negativo a positivo
- .
Aplicaciones
Las interacciones por pares entre iones de metales alcalinos y aminoácidos, péptidos pequeños y nucleobases se han estudiado teóricamente con cierto detalle. [dieciséis]
Ver también
- Ionización adiabática
- Espectrometría de energía cinética de iones analizados en masa
- Plasma (física)
- Michael T. Bowers
- R. Graham cocineros
- Helmut Schwarz
Referencias
- ^ Aubry, C. (2000). "Correlacionar datos termoquímicos para la química de iones en fase gaseosa". Revista Internacional de Espectrometría de Masas . 200 (1-3): 277-284. Código bibliográfico : 2000IJMSp.200..277A . doi : 10.1016 / S1387-3806 (00) 00323-7 .
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- ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) " ionización asociativa ". doi : 10.1351 / goldbook.A00475
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Bibliografía
- Fundamentos de la química iónica en fase gaseosa, Keith R. Jennings (ed.), Dordrecht, Boston, Kluwer Academic, 1991, págs. 226–8
- Química de iones en fase gaseosa, Michael T. Bowers, ed., Academic Press, Nueva York, 1979
- Química de iones de fase gaseosa Vol. 2 .; Bowers, MT, Ed .; Prensa académica: Nueva York, 1979
- Química de iones en fase gaseosa Vol 3., Michael T. Bowers, ed., Academic Press, Nueva York, 1983
enlaces externos
- http://webbook.nist.gov/chemistry/ion/