Ciclopropenilidene
| Ciclopropenilidene | |
|---|---|
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| Nome IUPAC | |
| Ciclopropenilidene | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | C3H2 |
| Aspetto | Gassoso |
| Numero CAS | |
| PubChem | 6432149 |
| SMILES | C1=C[C]1 |
| Indicazioni di sicurezza | |
Il ciclopropenilidene, o c-C3H2, è una molecola aromatica appartenente alla classe dei carbeni. Data la sua alta reattività, tipica dei carbeni, sulla Terra il ciclopropenilidene è stato osservato solamente in laboratorio mentre nel mezzo interstellare, a causa delle condizioni estreme di quell'ambiente, è stato osservato anche in concentrazioni significative. Nel mezzo interstellare è stata riscontrata anche la presenza dell'isomero lineare del c-C3H2 ma generalmente la sua densità di colonna è più bassa di un ordine di grandezza.[1]
Storia[modifica | modifica wikitesto]
Nel 1981, nella regione radio dello spettro del mezzo interstellare, erano state osservate diverse righe ambigue che non era stato possibile interpretare con precisione,[2] finché, nel 1985, utilizzando la tecnica della spettrometria di massa a scarica a bagliore usando come gas una miscela di acetilene ed elio, si vide che tali righe spettrali corrispondevano a quelle del c-C3H2,[3] confermando così la presenza di questo composto nello spazio. Si scoprì poi, con non poca sorpresa, che il c-C3H2 era onnipresente nel mezzo interstellare.[4] Ancora più sorprendente fu la scoperta, nel 1988, che il ciclopropenilidene fosse presente anche nelle nubi interstellari diffuse,[5][6] poiché si pensava che la chimica di un simile ambiente non permettesse la formazione di molecole così grandi. Questa scoperta, e quelle della presenza di altre molecole non elementari, contribuì invece a meglio comprendere la complessità delle nubi interstellari. Osservazioni più recenti hanno poi rivalutato la presenza di c-C3H2 anche nelle nubi molecolari (o "nubi interstellari dense"), scoprendo che la sua concentrazione è decisamente più elevata di quanto ci si aspettasse e ciò ha portato a pensare che la fotodissociazione degli idrocarburi policiclici aromatici possa incentivare la formazione di c-C3H2.[7]
Formazione[modifica | modifica wikitesto]
La principale reazione chimica che porta alla formazione di c-C3H2 è la ricombinazione dissociativa di c-C3H3+.[8]
- C3H3+ + e− → C3H2 + H
c-C3H3+ è il prodotto di una lunga catena di reazioni che avvengono nel mezzo interstellare, tra cui spiccano le reazioni di inserzione di carbonio che portano alla formazione di C3H3+. La seconda più importante reazione chimica che porta alla formazione di ciclopropenilidene è la protonazione di NH3 da parte di c-C3H3+, tuttavia, nelle tipiche condizioni riscontrate nelle nubi molecolari, questa reazione contribuisce alla produzione di meno dell'1% del C3H2 presente.
Nel 1984, attraverso la pirolisi sotto vuoto di un derivato del quadriciclano è stato possibile ottenere del ciclopropenilidene isolato in matrice,[9] mentre nel 2006, per la prima volta, è stato possibile ottenere un derivato del ciclopropenilidene stabile a temperatura ambiente agganciando dei gruppi amminici all'anello triangolare.[10]
Distruzione[modifica | modifica wikitesto]
Il ciclopropenilidene viene solitamente distrutto dalle reazioni che avvengono tra ioni e molecole neutre. Di queste, le protonazioni sono certamente le più comuni poiché ogni composto di tipo HX+ può riconvertire il c-C3H2 in c-C3H3+.[8] Tenendo conto delle concentrazioni e della costante di velocità delle relative reazioni, si ritiene che i reagenti maggiormente implicati nella distruzione del ciclopropenilidene nello spazio siano il catione formile HCO+, il catione idrogenonio H3+ e il catione ossonio H3O+.[11]
- C3H2 + HCO+ → C3H3+ + CO
Da notare che il c-C3H2 viene distrutto principalmente attraverso una sua riconversione in C3H3+. Quindi, poiché la distruzione del ciclopropenilidene rigenera solamente la molecola di partenza, C3H2, essenzialmente, in termini di chimica del carbonio interstellare, ci si trova davanti a un vicolo cieco. Tuttavia, nelle nubi diffuse o nella regione di fotodissociazione delle nubi dense, la reazione con C+ diventa molto più importante e C3H2 può iniziare a contribuire alla formazione di molecole organiche più grandi.
Spettroscopia[modifica | modifica wikitesto]
I rilevamenti di c-C3H2 nel mezzo interstellare sono basati sull'osservazione di transizioni molecolari effettuata utilizzando la spettroscopia rotazionale. Poiché il c-C3H2 è un rotatore asimmetrico, i tre momenti d'inerzia sono tutti diversi e lo spettro diventa piuttosto complicato. Inoltre, come accade per l'idrogeno, anche il C3H2 ha isomeri per spin, le forme orto e para, i quali si ritiene siano presenti nel mezzo interstellare in un rapporto di 3:1. Nonostante tali forme siano chimicamente identiche, i loro livelli energetici differiscono e ciò implica che le due molecole abbiano transizioni spettroscopiche diverse e che quindi debbano essere trattate come molecole diverse.
Durante l'osservazione del c-C3H2 presente nel mezzo interstellare, molte delle righe spettrali vanno perse poiché assorbite dall'atmosfera terrestre e le uniche che possono essere osservate ricadono nella finestra radio dello spettro elettromagnetico. Le righe più comunemente osservate sono la transizione 110 → 101, che cade a 18343 MHz, e la transizione 212 → 101, che cade a 85338 MHz, dell'orto-c-C3H2.[3][4][7]
Note[modifica | modifica wikitesto]
- ^ D. Fosse, J. Cernicharo, M. Gerin e P. Cox, Molecular Carbon Chains and Rings in TMC-1, in Astrophys. J., vol. 552, n. 1, 2001. URL consultato il 25 luglio 2019.
- ^ P. Thaddeus, M. Guelin e R. A. Linke, Three New "Nonterrestrial" Molecules, in Astrophys. J., vol. 246, 1981, pp. L41-L45. URL consultato il 25 luglio 2019.
- ^ a b P. Thaddeus, J. M. Vrtilek e C. A. Gottlieb, Laboratory and Astronomical Identification of Cyclopropenylidene, C3H2, in Astrophys. J., vol. 299, 1985, pp. L63-L66. URL consultato il 25 luglio 2019.
- ^ a b R. Lucas e H. Liszt, Comparative chemistry of diffuse clouds I. C2H and C3H2, in Astron. & Astrophys, vol. 358, 2000, pp. 1069-1076. URL consultato il 25 luglio 2019.
- ^ H. E. Matthews e W. M. Irvine, The Hydrocarbon Ring C3H2 is Ubiquitous in the Galaxy, in Astrophys. J., vol. 298, 1985, pp. L61-L65. URL consultato il 25 luglio 2019.
- ^ P. Cox, R. Gusten e C. Henkel, The Observations of C3H2 in the Diffuse Interstellar Medium, in Astron. & Astrophys., vol. 206, n. 1, 1988, pp. 108-116. URL consultato il 25 luglio 2019.
- ^ a b J. Pety et al., Are PAHs precursors of small hydrocarbons in photo-dissociation regions? The Horsehead case, in Astron. & Astrophys., vol. 435, n. 3, 2005, pp. 885-889. URL consultato il 25 luglio 2019.
- ^ a b S. A. Maluendes, A. D. McLean e E. Herbst, Calculations Concerning Interstellar Isomeric Abundance Ratios for C3H and C3H2, in Astrophys. J., vol. 417, n. 3, 1993, pp. 181-6. URL consultato il 25 luglio 2019.
- ^ Hans P. Reisenauer, Günther Maier, Achim Riemann e Reinhard W. Hoffmann, Cyclopropenylidene, in Angew. Chem. Int. Ed. Engl., vol. 23, n. 8, 1984, p. 641. URL consultato il 25 luglio 2019.
- ^ V. Lavallo, Y. Canac, B. Donnadieu, W. W. Schoeller e G. Bertrand, Cyclopropenylidenes: from interstellar space to an isolated derivative in the laboratory, in Science, vol. 312, n. 5774, 2006, pp. 772-4. URL consultato il 25 luglio 2019.
- ^ T. J. Millar, P. R. A. Farquhar e K. Willacy, The UMIST Database for Astrochemistry 1995, in Astron. and Astrophys. Sup., vol. 121, n. 1, 1997, pp. 139-185. URL consultato il 25 luglio 2019.
Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]
Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]
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