LiHe
LiHe, [hel, związek z litem (1:1)] – związek helu z litem, w którym atomy są utrzymywane w cząsteczce wyłącznie dzięki oddziaływaniom van der Waalsa.
| |||||||||
| |||||||||
| Ogólne informacje | |||||||||
| Wzór sumaryczny |
LiHe | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Masa molowa |
10,94 g/mol | ||||||||
| Identyfikacja | |||||||||
| Numer CAS | |||||||||
| |||||||||
Próby obserwacji i syntezy edytuj
Pierwsze próby oszacowania linii emisyjnych 7Li4He zostały opublikowane w latach 70. XX wieku[2]. Na początku lat 90. podczas badania metodami spektroskopowymi wykorzystującymi światło lasera o regulowanej długości fali emitowanego promieniowania układu izotopowego, który obejmował 6Li3He, 6Li4He i 7Li4He, zaobserwowano efekty 6 przejść wibracyjnych cząsteczek LiHe[3]. Następnie obliczono, że energia wiązania cząsteczki powinna wynosić 0,0039 cm–1, (co odpowiada 7,7×10−8 eV, 1,2×10−26 J lub 6 mK), natomiast jego długość oszacowano na ∼28 Å[4]. W 2013 roku opublikowano precyzyjne dane spektroskopowe uzyskane dla gazowego LiHe w stanie równowagowym reakcji Li + 2 He ⇄ LiHe + He w zakresie temperatury 2,45–6 K, pracując z helem o gęstości 2×1017−1018 atomów na cm3 oraz uzyskując gęstość atomów litu rzędu 1011 atomów na cm3 poprzez jego odparowanie z wykorzystaniem lasera impulsowego[5]. Detekcji dokonano metodą fluorescencyjną. Dane dotyczące stanów równowagowych oraz szybkości tworzenia się cząsteczek LiHe w temperaturze 1 K zostały zaprezentowane w 2015 roku[6].
Właściwości edytuj
W rzeczywistości otrzymane cząsteczki są rodnikami HeLi•, przez co wykazują one zauważalny efekt Zeemana. LiHe jest także paramagnetyczny i polarny[7]. Atom litu w stanie X2Σ może ulec wzbudzeniu do stanu A2Π, co na widmie fluorescencyjnym uwidacznia się w postaci dwóch linii rozszczepionych na dublety; ich liczby falowe wynoszą 14902,563; 14902,591; 14902,740 i 14902,768 cm−1. Obie pary są rozdzielone o 0,177 cm−1. Istnienie dwóch par wynika z dwóch odmiennych stanów wibracyjnych cząsteczki LiHe: 1/2 i 3/2[5]. Prostota widma wynika z tego, że wiązanie w cząsteczce LiHe jest zbyt słabe, aby wytrzymać wyższe stany wibracyjne lub rotacyjne – najniższe stany rotacyjne szacowane są na 40 i 80 mK, co znacznie przewyższa energię wiązania cząsteczki LiHe wynoszącą 6 mK[7].
LiHe w astrofizyce edytuj
Cząsteczek związanych wyłącznie siłami van der Waalsa można otrzymać bardzo wiele, jednak ta budzi szczególne zainteresowanie ze względu na to, że linie widmowe litu są ważne w przypadku badania brązowych karłów o masie poniżej 0,06 masy Słońca[8]. Możliwość tworzenia się egzotycznych połączeń litu z gazami szlachetnymi może mieć istotny wpływ na profil linii Li w zimnych atmosferach takich obiektów[9][10], co pozwala na wyciąganie wniosków dotyczących atmosfer brązowych karłów i planet pozasłonecznych, a tworzenie się cząsteczek nawet o tak słabych wiązaniach ma na ten profil wpływ[11].
Przypisy edytuj
- ↑ Helium, compd. with lithium (1:1). American Chemicals. [dostęp 2015-07-31].
- ↑ K.P. Huber, G. Herzberg, Molecular Spectra and Molecular Structure, t. IV Constants of Diatomic Molecules, Nowy Jork: Springer Science+Business Media, pierwotnie opublikowane przez Van Nostrand Reinhold Inc., 1979, s. 384, DOI: 10.1007/978-1-4757-0963-6, ISBN 978-1-4757-0963-6, LCCN 50-8347 [dostęp 2015-07-31].
- ↑ C.J. Lee, M.D. Havey, R.P. Meyer. Laser spectroscopy of molecular LiHe: The 3d p2 Π2 transition. „Physical Review A”. 43 (1), s. 77–87, 1991. DOI: 10.1103/PhysRevA.43.77.
- ↑ U. Kleinekathöfer, M. Lewerenz, M. Mladenović. Long Range Binding in Alkali-Helium Pairs. „Physical Review Letters”. 83 (23), s. 4717–4720, 1999. DOI: 10.1103/PhysRevLett.83.4717.
- ↑ a b Naima Tariq, Nada Taisan, Vijay Singh, Jonathan Weinstein. Spectroscopic Detection of the LiHe Molecule. „Physical Review Letters”. 110 (15), s. 153201, 2013. DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.153201. PMID: 25167262. [dostęp 2015-08-02].
- ↑ Jonathan Weinstein: The LiHe molecule and other cryogenic oddities. JILA, University of Colorado/NIST, 2015-04-16. [dostęp 2015-07-31]. [zarchiwizowane z tego adresu (2015-09-19)].
- ↑ a b Bretislav Friedrich. A Fragile Union Between Li and He Atoms. „Physics”. 6, s. 42, 2013. DOI: 10.1103/Physics.6.42.
- ↑ France Allard, Peter H. Hauschildt, David R. Alexander, Sumner Starrfield. Model atmospheres of very low mass stars and brown dwarfs. „Annual Review of Astronomy and Astrophysics”. 35 (1), s. 137–177, 1997. DOI: 10.1146/annurev.astro.35.1.137.
- ↑ R. Scheps, Ch. Ottinger, G. York, A. Gallagher. Continuum spectra and potentials of Li–noble gas molecules. „The Journal of Chemical Physics”. 63 (6), s. 2581, 1975. DOI: 10.1063/1.431650.
- ↑ F. Stienkemeier, J. Higgins, C. Callegari, S. I. Kanorsky i inni. Spectroscopy of alkali atoms (Li, Na, K) attached to large helium clusters. „Zeitschrift für Physik D Atoms, Molecules and Clusters”. 38 (3), s. 253–263, 1996. DOI: 10.1007/s004600050090.
- ↑ N.F. Allard, A. Nakayama, F. Stienkemeier, J.F. Kielkopf: LiHe spectra from brown dwarfs to helium clusters. [w:] Abstracts of IX Serbian Conference on Spectral Line Shapes in Astrophysics [on-line]. Serbian Virtual Observatory, 2013. [dostęp 2015-07-31].