แคลเซียมโมโนไฮไดรด์
 | |
 | |
| ชื่อ | |
|---|---|
| ชื่อ IUPAC แคลเซียมโมโนไฮไดรด์ | |
| ชื่ออื่นๆ แคลเซียม(I) ไฮไดรด์ | |
| ตัวระบุ | |
| |
โมเดล 3 มิติ ( JSmol ) |
|
| เคมสไปเดอร์ |
|
PubChem CID |
|
| |
| |
| คุณสมบัติ | |
| CaH | |
| มวลโมลาร์ | 41.085899 กรัม/โมล |
| รูปร่าง | ก๊าซสีแดงเรืองแสง |
| มีปฏิกิริยารุนแรง | |
| สารประกอบที่เกี่ยวข้อง | |
ไอออนบวกอื่นๆ | เบริลเลียมโมโนไฮไดรด์ , แมกนีเซียมโมโนไฮไดรด์ , สตรอนเทียมโมโนไฮไดรด์ , แบเรียมโมโนไฮไดรด์ , โพแทสเซียมไฮไดรด์ |
| แคลเซียมไฮไดรด์ | |
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25 °C [77 °F] ความดัน 100 kPa) ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล | |
แคลเซียมโมโนไฮไดรด์เป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยแคลเซียมและไฮโดรเจน มีสูตรทางเคมีคือCaH₂สามารถพบได้ในดาวฤกษ์ในรูปของก๊าซที่เกิดขึ้นเมื่ออะตอมของแคลเซียมอยู่ร่วมกับอะตอมของไฮโดรเจน
การค้นพบ
แคลเซียมโมโนไฮไดรด์ถูกค้นพบครั้งแรกเมื่ออัลเฟรด ฟาวเลอ ร์ สังเกตสเปกตรัมของมันใน อัลฟาเฮอร์คิวลิสและโอซีติในปี 1907 [ 1 ] [ 2 ] ซีเอ็ม โอลมสเตด สังเกตเห็นมันในจุดดวงอาทิตย์ในปีถัดมา[ 3 ] [ 4 ]ต่อมา เอ. อีเกิล ได้สร้างมันขึ้นในห้องปฏิบัติการในปี 1909 [ 3 ]และจากการวิจัยเบื้องต้นโดยฮุลเทน[ 5 ]และวัตสันและเวเบอร์ในปี 1935 [ 6 ] นอกจากนี้ยังสังเกตเห็นมันในดาวแคระแดงโดยวาย. โอห์มันในปี 1934 โอห์มันเสนอให้ใช้มันเป็นตัวบ่งชี้ความสว่างของดาวฤกษ์ คล้ายกับแมกนีเซียมโมโนไฮไดรด์ (MgH) โดยจะปรากฏชัดเจนมากขึ้นในสเปกตรัมของดาวฤกษ์ขนาดกะทัดรัด เย็น และมีแรงโน้มถ่วงพื้นผิว สูง เช่น ดาวแคระ M มากกว่าในดาวฤกษ์เย็น แรงโน้มถ่วงพื้นผิวต่ำ เช่น ดาวยักษ์ M ที่ มีโลหะเป็นองค์ประกอบไม่น้อย หรือแม้แต่เทียบเท่า[ 7 ]
แคลเซียมโมโนไฮไดรด์เป็นก๊าซโมเลกุลชนิดแรกที่ถูกทำให้เย็นลงด้วยก๊าซบัฟเฟอร์เย็นแล้วจึงถูกดักจับด้วยสนามแม่เหล็ก ซึ่งเป็นการขยายขอบเขตการศึกษาอะตอมเย็นที่ถูกดักจับ เช่น รูบิเดียม ไปสู่โมเลกุล[ 8 ]
การก่อตัว
แคลเซียมโมโนไฮไดรด์สามารถเกิดขึ้นได้จากการนำแคลเซียมโลหะไปสัมผัสกับการปล่อยประจุไฟฟ้าในบรรยากาศไฮโดรเจนที่อุณหภูมิสูงกว่า 750 °C ที่อุณหภูมิต่ำกว่านี้ ไฮโดรเจนจะถูกดูดซับเพื่อสร้างแคลเซียมไฮไดรด์[ 3 ]
แคลเซียมโมโนไฮไดรด์สามารถเกิดขึ้นได้จากการระเหยด้วยเลเซอร์ของแคลเซียมไดไฮไดรด์ในบรรยากาศฮีเลียม[ 9 ]
แคลเซียมในสถานะก๊าซทำปฏิกิริยากับฟอร์มาลดีไฮด์ที่อุณหภูมิประมาณ 1200 เคลวิน ทำให้เกิด CaH รวมถึง CaOH และ CaO บางส่วน ปฏิกิริยานี้เรืองแสงสีส้มแดง
คุณสมบัติ
โมเมนต์ไดโพลของโมเลกุล CaH คือ 2.94 เดบาย[ 10 ] [ 11 ] ค่าคงที่สเปกโทรแก รมได้รับการวัดเป็นความยาวพันธะ R =2.0025 Å พลังงานการแยกตัว D =1.837 eV และความถี่การสั่นแบบฮาร์มอนิก ω =1298.34 cm −1 [ 10 ]ศักยภาพการแตกตัวเป็นไอออนคือ 5.8 eV [ 10 ]สัมพัทธ์ของอิเล็กตรอนคือ 0.9 eV [ 10 ]
สถานะพื้นฐานคือ X 2 Σ + . [ 10 ]
สถานะอิเล็กตรอนคือ: [ 12 ]
- 6σ 2 7σ X 2 Σ + [ 13 ]
- 6σ 2 3π A 2 Π
- 6σ 2 8σ B 2 Σ +
- 6σ 2 4π E 2 Π
- 6σ7σ 2 D 2 Σ +
สเปกตรัม
B 2 Σ, โดยที่ ν'=0 ← X 2 Σ โดยที่ ν"=0 634 nm (หรือ 690 nm?) [ 14 ] CaH เรืองแสงด้วย แสง634 nm ทำให้เกิด การปล่อยแสง 690 nm [ 9 ]
B 2 Σ + ← X 2 Σ + 585.8 นาโนเมตรถึง 590.2 นาโนเมตร[ 15 ]
A +2 Π ← X 2 Σ + 686.2 ถึง 697.8 นาโนเมตร[ 15 ]
สาขา R12 [ 15 ]
| เจ | เจ" | เอ็น" | ν | นาโนเมตร | เทราเฮิรตซ์ |
|---|---|---|---|---|---|
| 3/2 | 1/2 | 0 | 14408.94 | 694.0135 | 431.9691 |
| 5/2 | 3/2 | 1 | 14421.12 | 693.4274 | 432.3343 |
| 7/2 | 5/2 | 2 | 14432.92 | 692.8605 | 432.6881 |
| 9/2 | 7/2 | 3 | 14444.54 | 692.3031 | 433.0364 |
| 11/2 | 9/2 | 4 | 14455.76 | 691.7658 | 433.3728 |
| 13/2 | 11/2 | 5 | 14467.20 | 691.2188 | 433.71574 |
สาขา R2 [ 15 ]
| เจ | เจ" | เอ็น" | ν | นาโนเมตร | เทราเฮิรตซ์ |
|---|---|---|---|---|---|
| 3/2 | 1/2 | 0 | 14480.93 | 690.5633 | 434.1274 |
| 5/2 | 3/2 | 1 | 14495.08 | 689.8893 | 434.5516 |
| 7/2 | 5/2 | 2 | 14510.09 | 689.1756 | 435.0015 |
| 9/2 | 7/2 | 3 | 14525.53 | 688.4430 | 435.4644 |
| 11/2 | 9/2 | 4 | 14541.43 | 687.6903 | 435.9411 |
| 13/2 | 11/2 | 5 | 14557.98 | 686.9085 | 436.4373 |
การเปลี่ยนแปลง C 2 Σ + →X 2 Σ +อยู่ในช่วงใกล้อัลตราไวโอเลต[ 3 ]
สเปกตรัมไมโครเวฟ
พลังงานที่จำเป็นในการหมุนโมเลกุล CaH จากระดับต่ำสุดไปยังระดับควอนตัมแรกนั้นสอดคล้องกับความถี่ไมโครเวฟ ดังนั้นจึงมีการดูดกลืนที่ประมาณ 253 GHz อย่างไรก็ตาม การหมุนของโมเลกุลยังได้รับผลกระทบจากการหมุนของอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่บนแคลเซียม และการหมุนของโปรตอนในไฮโดรเจน การหมุนของอิเล็กตรอนนำไปสู่การแยกเส้นประมาณ 1911.7 MHz และการหมุนที่สัมพันธ์กับการหมุนของโปรตอนส่งผลให้เกิดการแยกไฮเปอร์ไฟน์ของเส้นประมาณ 157.3 MHz [ 16 ]
| เลขควอนตัมสปินของโมเลกุล | เลขควอนตัมสปินอิเล็กตรอน | เลขควอนตัมสปินของโปรตอน | ความถี่ | |||
| เอ็น | เอ็น | เจ | เจ | เอฟ | เอฟ | กิโลเฮิร์ตซ์ |
| 0 | 1 | 1/2 | 1/2 | 1 | 1 | 252163082 |
| 0 | 1 | 1/2 | 1/2 | 1 | 0 | 252216347 |
| 0 | 1 | 1/2 | 1/2 | 0 | 1 | 252320467 |
| 0 | 1 | 1/2 | 3/2 | 1 | 1 | 254074834 |
| 0 | 1 | 1/2 | 3/2 | 1 | 2 | 254176415 |
| 0 | 1 | 1/2 | 3/2 | 0 | 1 | 254232179 |
ปฏิกิริยา
CaH ทำปฏิกิริยากับลิเธียมในรูปของก๊าซเย็น ปล่อยพลังงาน 0.9 eV และก่อตัวเป็น โมเลกุล LiHและอะตอมแคลเซียม[ 17 ]
อ่านเพิ่มเติม
- Calvin, Aaron T.; Janardan, Smitha; Condoluci, John; Rugango, Réne; Pretzsch, Eric; Shu, Gang; Brown, Kenneth R. (16 มีนาคม 2018). "Rovibronic Spectroscopy of Sympathetically Cooled40CaH". The Journal of Physical Chemistry A . 122 (12): 3177– 3181. Bibcode : 2018JPCA..122.3177C . doi : 10.1021/acs.jpca.7b12823 . hdl : 1853/60241 . PMID 29521505 .