Isómeros estructurales de C2N+: un estudio de tubo de flujo iónico seleccionado

Área de la Ciencia:

• Química Física es la química física.
• La astroquímica es astroquímica.
• Química computacional es la química computacional.

Sus antecedentes:

• Comprender la reactividad de los pequeños iones carbono-nitrógeno es crucial para modelar la química interestelar.
• Los isómeros estructurales como CCN+ y CNC+ pueden tener distintas propiedades químicas y vías de formación.

Objetivo del estudio:

• Determinar experimentalmente las reactividades de los isómeros CCN+ y CNC+.
• Para investigar las vías de formación de CNC+.
• Evaluar computacionalmente la estabilidad y la interconversión de CCN+ y CNC+.

Principales métodos:

• Los experimentos de tubo de flujo de iones seleccionados (SIFT) se llevaron a cabo a 300 K para medir los coeficientes de velocidad y las relaciones de ramificación.
• Se estudiaron las reacciones de C+ con HCN y C2N2 para identificar el isómero del producto.
• Se realizaron cálculos ab initio para determinar la barrera de energía para la isomerización entre CCN+ y CNC+.

Principales resultados:

• El isómero CNC+ menos reactivo fue identificado como el único producto de las reacciones de C+ con HCN y C2N2 debido a las limitaciones de energía.
• Se informaron los coeficientes de velocidad y las relaciones de ramificación para las reacciones de ambos isómeros con varias moléculas (H2, CH4, NH3, H2O, C2H2, HCN, N2, O2, N2O, CO2).
• Se calculó una barrera de alta energía (195 kJ mol-1) para la isomerización de CCN+ a CNC+, indicando identidades químicas distintas.

Conclusiones:

• La alta reactividad del isómero CCN+ sugiere que es poco probable que esté presente en cantidades significativas en las nubes interestelares.
• CNC+ es el isómero dominante formado en la reacción de C+ con HCN y C2N2 bajo condiciones interestelares.
• Las distintas reactividades y vías de formación apoyan la consideración separada de estos isómeros en los modelos astroquímicos.