Kyanopolyyny
Kyanopolyyny jsou organické sloučeniny odpovídající souhrnnému vzorci HCnN (kde n je 3,5,7,…) a strukturnímu vzorci H−[C≡C−]nC≡N (n = 1,2,3,…). Jedná se o polyyny, které mají na koncovou acetylenovou (-C≡C-H) skupinu navázanou skupinou nitrilovou (-C≡N).
Tyto sloučeniny se vyskytují vzácně, protože je jejich tvorba obtížná a navíc jsou nestabilní; přesto byly ale nalezeny v mezihvězdných mračnech,[1] kde mohou vznikat díky malému obsahu vodíku v některých mračnech; reakce s vodíkem tyto molekuly rozkládají na kyanovodík a acetylen.[2]
V mezihvězdných mračnech byly první kyanopolyyny nalezeny v roce 1971 pomocí mikrovlnné spektroskopie.[1] Od této doby byly ve vesmíru objeveny i mnohé těžší kyanopolyyny, například HC7N a HC11N, a jiné podobné sloučeniny, například methylkyanoacetylen (CH3C3N) a ethylkyanoacetylen (CH3CH2C3N).[3]
Nejjednodušším kyanopolyynem je kyanoacetylen, H−C≡C−C≡N, který by mohl být výchozí látkou pro fotokatalytickou tvorbu mezihvězdných kyanopolyynů. Kyanoacetylen je jednou z molekul, které se vytvořily při Millerově–Ureyově experimentu a měl by se vyskytovat v prostředích bohatých na uhlík.[4]
Tvorba
[editovat | editovat zdroj]Tvorba kyanopolyynů v molekulárních mračnech je závislá na čase. Kyanoacetylen se vytváří posloupností reakcí iontů a neutrálních částic, přičemž konečná reakce je:
- C3H2 + N → HC3N + H
Po 10 letech ovšem převažují reakce mezi neutrálními částicemi a objevují se dva možné mechanismy.
- HCN + C2H2 → HC3N
- CnH2 + CN → HCn+1N + H pro n = 4, 6, 8
Současný mechanismus závisí na prostředí v mračnu. Aby reakce probíhaly podle prvního mechanismu, tak musí být v mračnu přítomen nadbytek C2H. Druhý mechanismus se objevuje za nadbytku C2H2. Podle výpočtů mají po milionu let na množství kyanopolyynů hlavní vliv fotoionizační a disociační reakce; intenzita kosmického záření je ovlivňuje méně, protože reakce mezi neutrálními reakcemi převládnou nad fotochemickými.[5]
Detekce
[editovat | editovat zdroj]Podobně jako mnoho dalších molekul lze kyanopolyyny detekovat spektrometricky skrz energetické hladiny elektronů v atomech.[6] Při těchto měřeních se používá zdroj světla, které prochází zkoumanou molekulou, se kterou interaguje a může být pohlceno nebo odraženo, přičemž různé vlnové délky s molekulou interagují odlišně. Měření se obvykle provádějí v okrajových oblastech elektromagnetického spektra, jako jsou infračervená a rádiová.[7]
Spektrum zobrazuje energie rotačních stavů, protože jim odpovídají energie fotonů pohlcovaných molekulou. Energie rotačních přechodů lze vyjádřit touto rovnicí:[8]
kde
- B0 je konstanta rotačního narušení pro daný základní vibrační stav
- D0 je konstanta centrifugálního narušení
- J je celkový moment hybnosti
Tato rovnice popisuje vliv narušení rotace atomu na vibrační frekvence molekul. Kyanopolyyny byly tímto způsobem nalezeny na několika místech ve vesmíru , jako jsou atmosféra Titanu a molekulární mračna.[9]
V mračnu TMC-1 byly nalezeny molekuly i devíti atomy uhlíku (HC9N), vytváří se zde reakcemi atomárního dusíku s uhlovodíky.[10]
Za největší molekulu nalezenou v mezihvězdném prostoru byla považována látka HC11N, její identifikace je ale sporná.[11][12]
Odkazy
[editovat | editovat zdroj]Reference
[editovat | editovat zdroj]V tomto článku byl použit překlad textu z článku Cyanopolyyne na anglické Wikipedii.
- ↑ a b B. E. Turner. Detection of interstellar cyanoacetylene. Astrophysical Journal. 1971, s. L35. DOI 10.1086/180662.
- ↑ N. Balucani; O. Asvany; L. C. L. Huang; Y. T. Lee; R. I. Kaiser; Y. Osamura; H. F. Bettinger. Formation of nitriles in the interstellar medium via reactions of cyano radicals, CN(X2Σ+), with unsaturated hydrocarbons. Astrophysical Journal. 2000, s. 892–906. DOI 10.1086/317848.
- ↑ N. W. Broten; J. M. Macleod; L. W. Avery; W. M. Irvine; B. Hoglund; P. Friberg; A. Hjalmarson. The detection of interstellar methylcyanoacetylene. Astrophysical Journal. 1984, s. L25-L29. DOI 10.1086/184181. PMID 11541958.
- ↑ T. M. McCollom; R. Jeanloz. Miller–Urey and Beyond: What Have We Learned About Prebiotic Organic Synthesis Reactions in the Past 60 Years?. Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 2013, s. 207–229.
- ↑ N. Winstanley; L. A. M. Nejad. Cyanopolyyne chemistry in TMC-1. Astrophysics and Space Science. 1996, s. 13–37. DOI 10.1007/bf00640193.
- ↑ E. F. Van Dishoeck. ISO spectroscopy of gas and dust: From molecular clouds to protoplanetary disks. Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 2004, s. 119–167. Dostupné online. DOI 10.1146/annurev.astro.42.053102.134010.
- ↑ A. Arnau; I. Tunon; J. Andres; E. Silla. Theoretical rotational constants of methylcyanopolyyne (MeCnN) species. Chemical Physics Letters. 1990, s. 54–56. DOI 10.1016/0009-2614(90)87049-W.
- ↑ P. W. Atkins; J. de Paula. Physical Chemistry. [s.l.]: Oxford University Press, 2006. ISBN 0198700725. Kapitola Molecular Spectroscopy: Pure rotation spectra, s. 431–469.
- ↑ W. Chen; J. U. Grabow; M. J. Travers; M. R. Munrow; S. E. Novick; M. C. McCarthy; P. Thaddeus. Microwave spectra of the methylcyanopolyynes CH3(C≡C)nCN, n = 2, 3, 4, 5. Journal of Molecular Spectroscopy. 1998, s. 1–11. DOI 10.1006/jmsp.1998.7665. PMID 9770381.
- ↑ A. Freeman; T. J. Millar. Formation of complex molecules in TMC-1. Nature. 1983, s. 402–404. DOI 10.1038/301402a0.
- ↑ M. J. Travers; M. C. = McCarthy; P. Kalmus; C. A. Gottlieb; P. Thaddeus. Laboratory Detection of the Linear Cyanopolyyne HC11N. Astrophysical Journal. 1996, s. L65–L68. DOI 10.1086/310254.
- ↑ M. J. Travers; M. C. = McCarthy; P. Kalmus; C. A. Gottlieb; P. Thaddeus. Laboratory Detection of the Linear Cyanopolyyne HC13N. Astrophysical Journal Letters. 1996, s. L61. DOI 10.1086/310359.
Související články
[editovat | editovat zdroj]Externí odkazy
[editovat | editovat zdroj]
Obrázky, zvuky či videa k tématu kyanopolyyny na Wikimedia Commons
