El hidruro de positronio o positruro de hidrógeno [1] es una molécula exótica que consiste en un átomo de hidrógeno unido a un átomo exótico de positronio (que es una combinación de un electrón y un positrón). Su fórmula es PsH . Se predijo que existía en 1951 por A Ore, [2] y posteriormente se estudió teóricamente, pero no se observó hasta 1990. R. Pareja, R. González de Madrid atraparon positronio en cristales de magnesia cargados de hidrógeno . La trampa fue preparada por Yok Chen del Laboratorio Nacional de Oak Ridge . [3]En este experimento los positrones se termalizados para que no estaban viajando a alta velocidad, y después se hace reaccionar con H - iones en el cristal. [4] En 1992 fue creado en un experimento realizado por David M. Schrader y FM Jacobsen y otros en la Universidad de Aarhus en Dinamarca . Los investigadores crearon las moléculas de hidruro de positronio disparando ráfagas intensas de positrones en metano , que tiene la mayor densidad de átomos de hidrógeno. Al disminuir la velocidad, los positrones fueron capturados por electrones ordinarios para formar átomos de positronio que luego reaccionaron con los átomos de hidrógeno del metano. [5]
Decaer
PsH se construye a partir de un protón, dos electrones y un positrón. La energía vinculante es1,1 ± 0,2 eV . La vida útil de la molécula es de 0,65 nanosegundos . La vida útil del deuteruro de positronio es indistinguible del hidruro. [4]
La desintegración del positronio se observa fácilmente detectando los dos fotones de rayos gamma de 511 keV emitidos en la desintegración. La energía de los fotones del positronio debe diferir ligeramente por la energía de enlace de la molécula. Sin embargo, esto aún no se ha detectado. [1]
Propiedades
La estructura de PsH es como una molécula diatómica, con un enlace químico entre los dos centros cargados positivamente. Los electrones están más concentrados alrededor del protón. [6] La predicción de las propiedades de PsH es un problema de Coulomb de cuatro cuerpos. Calculado utilizando el método de variación estocástico , el tamaño de la molécula es mayor que el dihidrógeno , que tiene una longitud de enlace de 0,7413 Å . [7] En PsH, el positrón y el protón están separados en promedio por 3,66 a 0 (1,94 Å). El positronio en la molécula está hinchado en comparación con el átomo de positronio, aumentando a 3,48 a 0 en comparación con 3 a 0 . La distancia media de los electrones al protón es mayor que la de la molécula de dihidrógeno, a 2,31 a 0 con la densidad máxima a 2,8 au. [1]
Formación
Debido a su corta vida útil, el establecimiento de la química del hidruro de positronio presenta dificultades. Los cálculos teóricos pueden predecir lo que puede suceder. Un método de formación es a través de hidruros de metales alcalinos que reaccionan con positrones. Se predice que las moléculas con momentos dipolares superiores a 1,625 debye atraerán y mantendrán los positrones en un estado ligado. El modelo de Crawford predice esta captura de positrones. Sin embargo, en el caso de las moléculas de hidruro de litio , hidruro de sodio e hidruro de potasio , este aducto se descompone y se forman el hidruro de positronio y el ión alcalino positivo. [8]
Compuestos similares
PsH es un compuesto exótico simple . Otros compuestos de positronio son posibles mediante las reacciones e + + AB → PsA + B + . [9] Otras sustancias que contienen positronio son el di-positronio y el ion Ps - con dos electrones. Las moléculas de Ps con materia normal incluyen haluros y cianuro. [6]
Referencias
- ↑ a b c Usukura, J .; K. Varga; Y. Suzuki (22 de abril de 1998). "Firma de la existencia de la molécula de positronio". Physical Review A . 58 (3): 1918. arXiv : physics / 9804023 . Código Bibliográfico : 1998PhRvA..58.1918U . doi : 10.1103 / PhysRevA.58.1918 . S2CID 11941483 .
- ^ Usukura, J .; Varga, K .; Suzuki, Y. (1998). "Firma de la existencia de la molécula de positronio". Physical Review A . 58 (3): 1918. arXiv : physics / 9804023 . Código Bibliográfico : 1998PhRvA..58.1918U . doi : 10.1103 / PhysRevA.58.1918 . S2CID 11941483 .
- ^ "Logros del año fiscal 1992 -" Compuesto químico observado fuera de este mundo " (PDF) . pag. 9.
- ^ a b Monge, MA; R. Pareja; R. González; Y. Chen (1996). "Deuteruro e hidruro de positronio en cristales de MgO" . Revista de artículos de química radioanalítica y nuclear . 211 (1): 23-29. doi : 10.1007 / BF02036251 . ISSN 0236-5731 . S2CID 96576192 .
- ^ Schrader, DM; Jacobson, Finn M .; Niels-Peter, Niels-Peter; Mikkelsen, Ulrik (1992). "Formación de hidruro de positronio". Cartas de revisión física . 69 (1): 57–60. Código Bibliográfico : 1992PhRvL..69 ... 57S . doi : 10.1103 / PhysRevLett.69.57 . PMID 10046188 .
- ^ a b Saito, Shiro L. (2000). "¿Es un átomo o una molécula de hidruro de positronio?". Instrumentos y métodos nucleares en Investigaciones Físicas B . 171 (1–2): 60–66. Código Bibliográfico : 2000NIMPB.171 ... 60S . doi : 10.1016 / s0168-583x (00) 00005-7 .
- ^ "Longitudes de enlace y entalpías de disociación de moléculas diatómicas" . Tablas de Kaye y Laby del Laboratorio Nacional de Física de constantes físicas y químicas.
- ^ Oyamada, Takayuki; Masanori Tachikawa (2014). "Estudio de orbitales moleculares de componentes múltiples sobre la unión de positrones a moléculas de hidruro de metal alcalino: naturaleza de los enlaces químicos y límites de disociación de [LiH; e +]". El European Physical Diario D . 68 (8): 231. Bibcode : 2014EPJD ... 68..231O . doi : 10.1140 / epjd / e2014-40708-4 . ISSN 1434-6060 . S2CID 119703798 .
- ^ Schrader, DM (1992). "Formación de hidruro de positronio en colisiones de positrones con hidrógeno molecular". Theoretica Chimica Acta . 82 (5): 425–434. doi : 10.1007 / BF01113943 . ISSN 0040-5744 . S2CID 95698790 .