http://en.wikipedia.org/wiki/Butane
Butana
Butana adalah gas dengan rumus C4H10 yang merupakan alkana dengan empat atom karbon. Istilah ini bisa merujuk ke salah satu dari dua isomer struktural, atau campuran dari mereka: dalam nomenklatur IUPAC, bagaimanapun, butana hanya merujuk pada isomer n-butana bercabang, yang satu lainnya disebut "metilpropana" atau isobutana.
Butanes sangat mudah terbakar, tidak berwarna, gas mudah cair. Para butana namanya berasal dari akar, tapi-(dari asam butirat) dan-gan.
Isi
[Sembunyikan]
• 1 Isomer
• 2 Reaksi
• 3 Menggunakan
• 4 Efek dan masalah kesehatan
• 5 Lihat juga
• 6 Referensi
• 7 Pranala luar
[Sunting] Isomer
Nama umum yang normal butana
bercabang butana
n-butana isobutana
i-butana
Nama IUPAC butana metilpropana
Molekuler
diagram
Rangka
diagram
Rotasi tentang ikatan CC pusat menghasilkan dua konformasi yang berbeda (trans dan canggung) untuk n-butana. [2]
[Sunting] Reaksi
Spektrum nyala api biru dari obor butana menunjukkan emisi pita molekul radikal dan band Swan
Ketika oksigen berlimpah, luka bakar butana untuk membentuk karbon dioksida dan uap air; ketika oksigen terbatas, karbon (jelaga) atau karbon monoksida juga dapat terbentuk.
2 C4H10 + 13 O2 → CO2 + 10 8 H2O
Suhu nyala adiabatik maksimum dari butana dengan udara adalah 2.243 K (1970 ° C; 3.578 ° F).
n-Butana adalah bahan baku untuk proses katalitik DuPont untuk persiapan anhidrida maleat:
2 CH3CH2CH2CH3 + 7 O2 → 2 C2H2 (CO) 2o + 8 H2O
n-Butana, seperti semua hidrokarbon, klorinasi mengalami radikal bebas menyediakan kedua 1-kloro-2-chlorobutanes dan, serta turunannya lebih tinggi diklorinasi. Tingkat relatif klorinasi ini sebagian dijelaskan oleh energi ikatan disosiasi yang berbeda, 425 dan 411 kJ / mol untuk dua jenis ikatan CH. Dua atom karbon pusat memiliki ikatan CH sedikit lebih lemah.
[Sunting] Penggunaan
Butana ringan digunakan
Butana lebih ringan, menunjukkan reservoir butana cair
Penggunaan paling umum dari butana adalah bahan bakar yang lebih ringan untuk ringan umum atau obor butana.
Butana disemprotkan dari semprot aerosol dapat
Gas butana botol dijual sebagai bahan bakar untuk memasak dan berkemah. Ketika dicampur dengan propana dan hidrokarbon lainnya, ini disebut secara komersial sebagai LPG, liquified petroleum gas. Hal ini juga digunakan sebagai komponen bensin, sebagai bahan baku untuk produksi petrokimia dasar dalam retak uap, sebagai bahan bakar untuk pemantik rokok dan sebagai propelan dalam semprotan aerosol seperti deodoran.
Bentuk yang sangat murni dari butana, terutama isobutana, dapat digunakan sebagai pendingin dan sebagian besar telah menggantikan lapisan ozon-depleting halomethanes, misalnya dalam lemari pendingin dan freezer rumah tangga. Sistem operasi tekanan lebih rendah dari butana untuk halomethanes, seperti R-12, sehingga R-12 sistem seperti dalam sistem pengkondisian udara otomotif, bila dikonversi ke butana tidak akan berfungsi secara optimal.
Setrika nirkabel rambut biasanya didukung oleh kartrid butana. [3]
[Sunting] Efek dan masalah kesehatan
Silinder gas butana digunakan untuk memasak
Inhalasi dapat menyebabkan euforia butana, mengantuk, narkosis, asfiksia, aritmia jantung, kehilangan memori sementara dan radang dingin, yang dapat mengakibatkan kematian dari sesak napas dan fibrilasi ventrikel. Butana adalah zat yang mudah menguap yang paling sering disalahgunakan di Inggris, dan merupakan penyebab 52% dari "pelarut terkait" kematian pada tahun 2000 [4] Dengan penyemprotan butana langsung ke tenggorokan., Jet cairan dapat mendinginkan dengan cepat -20 ° C dengan ekspansi, menyebabkan laryngospasm lama [5]. "kematian sniffer mendadak itu" sindrom, pertama dijelaskan oleh Bass pada tahun 1970, [6] adalah penyebab tunggal yang paling umum kematian "pelarut terkait", sehingga 55% dari kasus fatal yang dikenal. [5]
Kertas "Emisi nitrogen dioksida dari pemanas gas butana dan ruangan kompor", dari American Journal of Applied Sciences, menunjukkan bahwa nitrogen dioksida, gas beracun, hasil dari pembakaran gas butana, dan merupakan bahaya kesehatan manusia dari pemanas rumah dan kompor .
Butana
Butana adalah gas dengan rumus C4H10 yang merupakan alkana dengan empat atom karbon. Istilah ini bisa merujuk ke salah satu dari dua isomer struktural, atau campuran dari mereka: dalam nomenklatur IUPAC, bagaimanapun, butana hanya merujuk pada isomer n-butana bercabang, yang satu lainnya disebut "metilpropana" atau isobutana.
Butanes sangat mudah terbakar, tidak berwarna, gas mudah cair. Para butana namanya berasal dari akar, tapi-(dari asam butirat) dan-gan.
Isi
[Sembunyikan]
• 1 Isomer
• 2 Reaksi
• 3 Menggunakan
• 4 Efek dan masalah kesehatan
• 5 Lihat juga
• 6 Referensi
• 7 Pranala luar
[Sunting] Isomer
Nama umum yang normal butana
bercabang butana
n-butana isobutana
i-butana
Nama IUPAC butana metilpropana
Molekuler
diagram
Rangka
diagram
Rotasi tentang ikatan CC pusat menghasilkan dua konformasi yang berbeda (trans dan canggung) untuk n-butana. [2]
[Sunting] Reaksi
Spektrum nyala api biru dari obor butana menunjukkan emisi pita molekul radikal dan band Swan
Ketika oksigen berlimpah, luka bakar butana untuk membentuk karbon dioksida dan uap air; ketika oksigen terbatas, karbon (jelaga) atau karbon monoksida juga dapat terbentuk.
2 C4H10 + 13 O2 → CO2 + 10 8 H2O
Suhu nyala adiabatik maksimum dari butana dengan udara adalah 2.243 K (1970 ° C; 3.578 ° F).
n-Butana adalah bahan baku untuk proses katalitik DuPont untuk persiapan anhidrida maleat:
2 CH3CH2CH2CH3 + 7 O2 → 2 C2H2 (CO) 2o + 8 H2O
n-Butana, seperti semua hidrokarbon, klorinasi mengalami radikal bebas menyediakan kedua 1-kloro-2-chlorobutanes dan, serta turunannya lebih tinggi diklorinasi. Tingkat relatif klorinasi ini sebagian dijelaskan oleh energi ikatan disosiasi yang berbeda, 425 dan 411 kJ / mol untuk dua jenis ikatan CH. Dua atom karbon pusat memiliki ikatan CH sedikit lebih lemah.
[Sunting] Penggunaan
Butana ringan digunakan
Butana lebih ringan, menunjukkan reservoir butana cair
Penggunaan paling umum dari butana adalah bahan bakar yang lebih ringan untuk ringan umum atau obor butana.
Butana disemprotkan dari semprot aerosol dapat
Gas butana botol dijual sebagai bahan bakar untuk memasak dan berkemah. Ketika dicampur dengan propana dan hidrokarbon lainnya, ini disebut secara komersial sebagai LPG, liquified petroleum gas. Hal ini juga digunakan sebagai komponen bensin, sebagai bahan baku untuk produksi petrokimia dasar dalam retak uap, sebagai bahan bakar untuk pemantik rokok dan sebagai propelan dalam semprotan aerosol seperti deodoran.
Bentuk yang sangat murni dari butana, terutama isobutana, dapat digunakan sebagai pendingin dan sebagian besar telah menggantikan lapisan ozon-depleting halomethanes, misalnya dalam lemari pendingin dan freezer rumah tangga. Sistem operasi tekanan lebih rendah dari butana untuk halomethanes, seperti R-12, sehingga R-12 sistem seperti dalam sistem pengkondisian udara otomotif, bila dikonversi ke butana tidak akan berfungsi secara optimal.
Setrika nirkabel rambut biasanya didukung oleh kartrid butana. [3]
[Sunting] Efek dan masalah kesehatan
Silinder gas butana digunakan untuk memasak
Inhalasi dapat menyebabkan euforia butana, mengantuk, narkosis, asfiksia, aritmia jantung, kehilangan memori sementara dan radang dingin, yang dapat mengakibatkan kematian dari sesak napas dan fibrilasi ventrikel. Butana adalah zat yang mudah menguap yang paling sering disalahgunakan di Inggris, dan merupakan penyebab 52% dari "pelarut terkait" kematian pada tahun 2000 [4] Dengan penyemprotan butana langsung ke tenggorokan., Jet cairan dapat mendinginkan dengan cepat -20 ° C dengan ekspansi, menyebabkan laryngospasm lama [5]. "kematian sniffer mendadak itu" sindrom, pertama dijelaskan oleh Bass pada tahun 1970, [6] adalah penyebab tunggal yang paling umum kematian "pelarut terkait", sehingga 55% dari kasus fatal yang dikenal. [5]
Kertas "Emisi nitrogen dioksida dari pemanas gas butana dan ruangan kompor", dari American Journal of Applied Sciences, menunjukkan bahwa nitrogen dioksida, gas beracun, hasil dari pembakaran gas butana, dan merupakan bahaya kesehatan manusia dari pemanas rumah dan kompor .
JENIS BAHAYA / SAMBUNGAN
AKUT BAHAYA / GEJALA PENCEGAHAN PENANGGULANGAN PERTOLONGAN / KEBAKARAN PERTAMA
KEBAKARAN Sangat mudah terbakar.
NO api terbuka, percikan TIDAK, dan TIDAK merokok.
Mematikan pasokan, jika tidak mungkin dan tidak ada resiko untuk lingkungan, membiarkan api membakar sendirinya, dalam kasus lain memadamkan dengan bubuk, karbon dioksida.
LEDAKAN Gas / udara campuran yang eksplosif.
Sistem tertutup, ventilasi, peralatan ledakan-bukti listrik dan pencahayaan. Mencegah membangun-up biaya elektrostatik (misalnya, dengan landasan) jika dalam keadaan cair. Menggunakan non-memicu handtools.
Dalam kasus kebakaran: tetap tenang silinder dengan penyemprotan dengan air. Memerangi api dari posisi terlindung.
KEBAKARAN Sangat mudah terbakar.
NO api terbuka, percikan TIDAK, dan TIDAK merokok.
Mematikan pasokan, jika tidak mungkin dan tidak ada resiko untuk lingkungan, membiarkan api membakar sendirinya, dalam kasus lain memadamkan dengan bubuk, karbon dioksida.
LEDAKAN Gas / udara campuran yang eksplosif.
Sistem tertutup, ventilasi, peralatan ledakan-bukti listrik dan pencahayaan. Mencegah membangun-up biaya elektrostatik (misalnya, dengan landasan) jika dalam keadaan cair. Menggunakan non-memicu handtools.
Dalam kasus kebakaran: tetap tenang silinder dengan penyemprotan dengan air. Memerangi api dari posisi terlindung.
bUTANE ICSC: 0232
DATA PENTING
FISIK NEGARA; PENAMPILAN:
ODOURLESS, COLOURLESS TEKAN bahan bakar gas.
BAHAYA FISIK:
Gas lebih berat daripada udara dan mungkin berjalan di tanah; pengapian jauh mungkin, dan dapat terakumulasi dalam ruang langit-langit rendah menyebabkan kekurangan oksigen. Sebagai hasil dari aliran, agitasi, dll, biaya elektrostatik dapat dihasilkan.
KERJA SAMBUNGAN BATAS:
TLV: (gas hidrokarbon alifatik, Alkana C1-C4) 1000 ppm (sebagai TWA) (ACGIH 2005).
MAK: 1000 ppm, 2400 mg / m³; kategori pembatasan Puncak: II (4); Kehamilan kelompok risiko: D; (DFG 2006).
JALUR DARI SAMBUNGAN:
Substansi dapat diserap ke dalam tubuh terhirup.
TERHISAP RISIKO:
Pada hilangnya penahanan cairan ini menguap sangat cepat memindahkan udara dan menyebabkan risiko serius lemas saat berada di daerah terbatas.
EFEK JANGKA PENDEK SAMBUNGAN:
Cepat penguapan cairan ini dapat menyebabkan radang dingin. Substansi dapat menyebabkan efek pada sistem saraf pusat.
SIFAT FISIK
Titik didih: -0.5 ° C
Titik lebur: -138 ° C
Kerapatan relatif (air = 1): 0,6
Kelarutan dalam air, ml g/100 pada 20 ° C: 0,0061
Tekanan uap, kPa pada 21.1 ° C: 213,7
Kerapatan relatif uap (udara = 1): 2,1
Titik nyala: -60 ° C
Auto-pengapian temperatur: 365 ° C
Explosive batas,% vol di udara: 1,8-8,4
Oktanol / air koefisien partisi sebagai log Pow: 2.89
DATA LINGKUNGAN
CATATAN
Periksa isi oksigen sebelum memasuki wilayah. Hidupkan bocor silinder dengan kebocoran untuk mencegah keluarnya gas di keadaan cair. Informasi kecuali sifat fisik juga berlaku untuk isobutana (CAS 75-28-5). Konsentrasi tinggi di udara menyebabkan kekurangan oksigen dengan risiko pingsan atau kematian. Kartu sebagian telah diperbarui pada Oktober 2005. Lihat bagian sifat fisik. Kartu telah sebagian diperbaharui pada bulan Juli 2007: Batas Eksposur Pekerjaan melihat.
DATA PENTING
FISIK NEGARA; PENAMPILAN:
ODOURLESS, COLOURLESS TEKAN bahan bakar gas.
BAHAYA FISIK:
Gas lebih berat daripada udara dan mungkin berjalan di tanah; pengapian jauh mungkin, dan dapat terakumulasi dalam ruang langit-langit rendah menyebabkan kekurangan oksigen. Sebagai hasil dari aliran, agitasi, dll, biaya elektrostatik dapat dihasilkan.
KERJA SAMBUNGAN BATAS:
TLV: (gas hidrokarbon alifatik, Alkana C1-C4) 1000 ppm (sebagai TWA) (ACGIH 2005).
MAK: 1000 ppm, 2400 mg / m³; kategori pembatasan Puncak: II (4); Kehamilan kelompok risiko: D; (DFG 2006).
JALUR DARI SAMBUNGAN:
Substansi dapat diserap ke dalam tubuh terhirup.
TERHISAP RISIKO:
Pada hilangnya penahanan cairan ini menguap sangat cepat memindahkan udara dan menyebabkan risiko serius lemas saat berada di daerah terbatas.
EFEK JANGKA PENDEK SAMBUNGAN:
Cepat penguapan cairan ini dapat menyebabkan radang dingin. Substansi dapat menyebabkan efek pada sistem saraf pusat.
SIFAT FISIK
Titik didih: -0.5 ° C
Titik lebur: -138 ° C
Kerapatan relatif (air = 1): 0,6
Kelarutan dalam air, ml g/100 pada 20 ° C: 0,0061
Tekanan uap, kPa pada 21.1 ° C: 213,7
Kerapatan relatif uap (udara = 1): 2,1
Titik nyala: -60 ° C
Auto-pengapian temperatur: 365 ° C
Explosive batas,% vol di udara: 1,8-8,4
Oktanol / air koefisien partisi sebagai log Pow: 2.89
DATA LINGKUNGAN
CATATAN
Periksa isi oksigen sebelum memasuki wilayah. Hidupkan bocor silinder dengan kebocoran untuk mencegah keluarnya gas di keadaan cair. Informasi kecuali sifat fisik juga berlaku untuk isobutana (CAS 75-28-5). Konsentrasi tinggi di udara menyebabkan kekurangan oksigen dengan risiko pingsan atau kematian. Kartu sebagian telah diperbarui pada Oktober 2005. Lihat bagian sifat fisik. Kartu telah sebagian diperbaharui pada bulan Juli 2007: Batas Eksposur Pekerjaan melihat.
Para Molekul
Bulan --- Oktober, 2004
n-Butana
Pengakuan Mekanisme Kimia Bonding dari conformers Butana Normal Pada Ruang Momentum
Feng Wang, FRACI C CHEM
Pusat Simulasi Molekuler
Fakultas Teknologi Informasi & Komunikasi
Swinburne University of Technology
Melbourne, Australia
Pengenalan
Conformers n-Butana
Momentum Spektroskopi Elektron dan Analisis Ruang Ganda
Aplikasi untuk Studi Mekanisme Struktur dan Ikatan
Aplikasi untuk orbital Inti n-Butana conformers
Kesimpulan
Referensi
Pengenalan
Butana (C4H10) adalah hidrokarbon, tak berwarna yang mudah terbakar gas alam hadir dan dapat diperoleh ketika minyak bumi yang halus. Butana adalah gas alkana. Hal ini sangat stabil, tidak memiliki tindakan korosif dengan logam, sedikit larut dalam air dan mudah larut dalam alkohol, eter dan kloroform.
Butana biasanya digunakan dalam pembuatan dalam bidang berikut
Penerbangan bahan bakar dan bahan kimia organik,
Sebagai bahan bakar untuk pemantik rokok dan kompor portabel,
Bahan baku karet sintetis dan tinggi cairan cairan oktan,
Industri etilena dan pelarut, propelan dalam aerosol,
Sebuah gas kalibrasi untuk suhu dan alat pengukur tekanan dan sebagai bahan bakar pemanas.
Butana juga ditambahkan ke bensin dalam rangka meningkatkan volatilitas (tingkat penguapan) dalam cuaca dingin.
Keprihatinan terbaru tentang kehancuran lapisan ozon dengan gas freon telah menyebabkan meningkatkan penggunaan gas isobutene dalam sistem pendingin.
Butana ada sebagai dua isomer: n-butana adalah rantai linear sepenuhnya terhidrogenasi dari empat atom karbon: CH3CH2CH2CH3 dan i-butana, atau isobutana, memiliki CH3CH rumus (CH3) 2, dan nama sistematik 2-metilpropana. Butana juga merupakan protoype dalam kimia organik dan struktural untuk struktural (konstitusional) dan isomer konformasi (stereoisomer) isomer. Normal butana dikenal sebagai n-butana dan struktur kimianya terlihat seperti
H H H H
| | | |
H - C - C - C - C - H
| | | |
H H H H
Isomer konformasi memiliki keterikatan yang sama atom tetapi pengaturan spasial yang berbeda yang disebabkan oleh rotasi sekitar ikatan tunggal [1]. Meskipun penurut biasanya sulit untuk mengisolasi, dalam setiap kelompok penurut satu bentuk kemungkinan akan lebih stabil dari yang lain, dan karena itu semua molekul dari senyawa yang akan menghabiskan sebagian besar waktu mereka di konformasi yang paling stabil. Proses analisis konformasi memungkinkan seseorang untuk memprediksi stabilitas relatif dari berbagai konformasi, dan untuk mendapatkan wawasan tentang perilaku bahwa senyawa dalam reaksi kimia.
Kepentingan tertentu dan pentingnya adalah conformers butana normal yang diproduksi oleh rotasi tentang ikatan karbon-karbon pusat (C (1)-C (2)), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar. 1 Struktur butana normal (A).
Conformers n-Butana
Di antara n-butana isomer rotationally dihasilkan comformational, kita akan fokus pada dua penurut terhuyung (A & C) dan dua penurut dikalahkan (B & D), ditunjukkan di bawah ini pada Gambar 2 sebagai posisi representable pada kurva energi rotasi potensial [2] .
Gambar. 2 kurva energi rotasi n-butana dihitung oleh model B3LYP/TZVP.
Stereo-representasi dari butana penurut disajikan dalam kurva energi potensial diatas diberikan di bawah ini dalam Gbr.3. Para penurut terhuyung lebih stabil daripada conformers dikalahkan oleh 2,8-4,5 kkal / mol. Karena conformers terhuyung mewakili komponen-komponen utama dari sampel butana mereka telah diberi sebutan awalan mengidentifikasi anti untuk A dan canggung untuk C [3].
Gambar 3 menunjukkan penurut butana normal dalam beberapa stereo-representasi.
Karena ini n-butana penurut menunjukkan perbedaan energi yang sangat kecil dalam struktur mereka, yang menghasilkan menuntut pada resolusi experiemental untuk mengamati (bila isolasi mungkin). Metode teoretis seperti kuantum mekanik berarti karena itu, memainkan peran penting dalam studi conformers spesies organik dan biologis. Dalam ruang koordinat konvensional, bagaimanapun, sifat energi sensitif seperti anisotropik (tergantung sudut) sifat dan mekanisme kimia ikatan, yang berarti tantangan untuk merancang eksperimen baru dan sensitif untuk pengamatan mereka.
Momentum Spektroskopi Elektron dan Analisis Ruang Ganda
Elektron momentum spektroskopi (EMS) dalam conjuction dengan momentum ruang mekanika kuantum mampu mengungkapkan informaton tambahan untuk mempelajari orbital dan mekanisme kimia ikatan molekul [10-11]. Gambar 4 menunjukkan bagaimana exepriment EMS langsung link ke spektrum energi yang mengikat [12] dan distribusi orbital momentum individu (penampang) [4, 13,14],. Dan bagaimana mekanika kuantum bekerja erat dengan percobaan EMS di kedua prediksi sifat terukur dan pengukuran sifat diprediksi molekul dan bahan.
Gbr.4 menunjukkan bagaimana kuantum mechnics bekerja dengan pengukuran eksperimental EMS pada n-buatne orbital 1au.
Seperti dapat dilihat dari Gambar 4 yang kuantum mekanik penelitian molekul bisa mencapai pemahaman yang lebih baik jika informasi elektronik dalam ruang koordinat dan ruang momentum dapat dicapai. Untuk ini anaylsis, ruang salam ganda (DSA) [4] diperkenalkan untuk mempelajari mekanisme ikatan molekul dan untuk mencapai pemahaman yang lebih komprehensif comformers [2,5-6] serta tautomers [7] dari spesies tanpa perbedaan energi signaficant . DSA juga bisa membantu eksperimen EMS di orbital membedakan berkerumun di kulit valensi terluar karena resolusi instrumen exeprimental teknik. Sebagai contoh, tiga orbital paling luar velance (7ag, 2BG dan 6ag) n-butana tidak dapat diselesaikan karena resolusi instrumen eksperimental
Gambar. 5. Cluster yang paling luar dari orbital n-butana diamati oleh EMS [, 11-12 3] (titik) dengan teoritis cluster synthesed orbital dan orbital membusuk.
Orbital molekul tertinggi diduduki (HOMO) dari molekul organik adalah target studi mekanisme ikatan dan lain-lain reaksi kimia dalam kimia organik karena mereka sangat aktif dalam proses kimia. Akibatnya, DSA teoritis metode yang digunakan untuk menguraikan cluster orbital yang diamati oleh EMS [4]. Distribusi momentum orbital individu (orthopaedi) dari orbital bergerombol n-butana yang ditunjukkan dalam Gambar yang sama dengan kurva berwarna. Hal ini terlihat bahwa sementara menunjukkan simetri titik kelompok yang sama, orbital 6ag dan 7ag memiliki karakter ikatan yang sangat berbeda: 7ag orbital p ketat seperti tetapi 6ag dibentuk oleh campuran dari s-(wilayah momentum lebih kecil) dan p-elektron (lebih besar wilayah momentum). Untuk mendapatkan pandangan yang lebih akrab orbital, Gambar 6 memberikan distribusi densitas muatan dari orbital dalam ruang coordnate dihitung dengan menggunakan model B3LYP/TZVP [4].
7ag
Gbr.6 (a) 7ag orbital. Gbr.6 (b) 2BG orbital. Gbr.6 (c) 6ag orbital.
Aplikasi untuk Studi Mekanisme Struktur dan Ikatan
Pertanyaan berikutnya adalah bagaimana mungkin DSA / EMS mencapai pemahaman wawasan penurut n-butana? Mari kita lihat empat conformers rotasi yang paling signifikan dari n-butana A (titik simetri kelompok C2h, keadaan dasar elektronik 1Ag), B (C2, 1A), C (C2, 1A) dan D (C2v, 1A1). Seperti dapat dilihat dari Gbr.2, hanya A dan C dapat diisolasi karena mereka mewakili minimum global dan posisi minimum lokal pada permukaan energi n-butana rotasi potensial. Sebagai contoh, orbital terluar, HOMO, n-buatne akan berubah ketika molekul berputar di sekitar nya C (1)-C (2) obligasi (lihat Gambar. 1). Gbr.7 menunjukkan perubahan tersebut baik dalam ruang koordinat dan ruang momentum [8],
Gbr.7 HOMOs n butana-ABCD di negara-negara tanah elektronik mereka.
Aplikasi untuk orbital Inti n-Butana conformers
Salah satu tantangan yang paling signifikan dalam kimia komputasi adalah untuk memperpanjang daya prediksi ke daerah yang percobaan tidak bisa mencapai saat ini. Untuk hal ini, DSA telah diperpanjang ke wilayah inti untuk mempelajari perilaku inti orbital n-butana whent C pusat (1)-C (2) obligasi berputar [9]. Karena dalam ruang koordinat, informasi yang sensitif ketika energi yang terlibat, tetapi tidak sensitif ketika orbital berada dalam posisi setara dalam ruang, sedangkan dalam ruang momentum, informasi seperti posisi setara dalam ruang yang menyebabkan energi merosot negara dan "tak terlihat" dalam koordinat ruang bisa menjadi signifikan. Sebagai contoh, empat inti orbital n-butana adalah dua kali lipat merosot dihitung menggunakan RHF / TZVP seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8 [5],
Gbr.8 (a) Dua energi batin merosot orbital inti dari n-butana
(1ag dan 1bu E = 305,13 eV).
Gbr.8 (b) Dua energi orbital terluar merosot inti dari n-butana
(2Ag dan 2bu E = 304,98 eV).
Distribusi momentum orbital dari empat orbital inti untuk conformers A, B, C dan D akan ditampilkan dalam Gbr.9 [5],
Gbr.9 (a) Dua energi batin merosot orbital inti dari n-butana (1ag dan 1bu)
juga "merosot" dalam ruang momentum.
Pasangan batin dari orbital inti dari butana conformers empat tidak berubah sedangkan molekul berputar di sekitar ikatan pusat, C (1)-C (2) dalam ruang koordinat dan ruang momentum, sebagai posisi C (1) dan C (2) tidak berubah sama sekali. Hanya kekuatan torsi perubahan rotasi. Sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 9 (a). Namun, C (1)-C (2) rotasi menyebabkan ikatan C (3) dan C (4) atom pindah ke posisi setara dalam ruang, sebagai akibatnya, energi dari orbital pasangan degenerasi pameran namun dalam ruang momentum, pasangan orbital perpecahan sehingga dapat diidentifikasi conformers meskipun energi adalah sama. Gambar 9 (b) menunjukkan pemisahan dalam ruang momentum.
Gbr.9 (b) Dua energi orbital terluar merosot inti dari n-butana (2Ag dan 2bu)
perpecahan dalam ruang momentum.
Kesimpulan
Sebagai kesimpulan, analisis ruang gabungan ganda (DSA) dan elektron momentum spektroskopi (EMS) dapat memberikan dimensi tambahan (momentum) informasi untuk membantu pemahaman wawasan molekul seperti butana, yang telah secara ekstensif dipelajari dalam ruang koordinat. Informasi dalam ruang momentum dapat memberikan informasi baru yang sebagian besar telah "tak terlihat" dalam ruang koordinat konvensional. Sebagai penurut dan tautomers sebagian besar ada di molekul biologis, DSA adalah diharapkan memainkan peran penting anaylsis struktural mereka informasi.
Referensi
A. Rauk, interaksi Teori Orbital Kimia Organik, 2nd ed., Wiley Interscience-, New York, 2001.
F. Wang dan M. Downton, Inner shell valensi ikatan mekanisme n-butana dipelajari dengan menggunakan distribusi momentum orbital isomer konformasi nya, Jurnal Fisika B: Fisika Atom, Molekul, dan Optik 37, 557-569 (2004).
Lihat http://www.cem.msu.edu/ ~ Reusch / VirtualText / sterisom.htm
F. Wang, Penilaian model kuantum mekanik berdasarkan diselesaikan distribusi momentum orbital n-butana di shell valensi terluar, Jurnal Kimia Fisik A, 107,10199-10207 (2003).
M. Dwonton dan F. Wang, mekanisme ikatan kimia n-butana diperiksa oleh orbital molekul inti dari isomer konformasi dalam r-k-ruang dan ruang. Kimia Fisika Surat, 384, 144-149 (2004).
M. Deleuze, W. Pang, A. Salam dan R. Shang, J. Am. Chem. Soc, 123., 4049 (2001).
F. Wang, M. Downton dan N. Kidwani, Adenin tautomer tanda tangan elektronik struktural dipelajari dengan menggunakan analisis ruang ganda, Jurnal Kimia Teoritis dan Komputasi, (diterima).
F. Wang dan M. Downton, Orbital topologi dan mekanisme ikatan di kulit valensi terluar n-butana isomer konformasi (dalam preperation).
E. Saya McCarthy dan E. Weigold, Rep Prog. Phys, 54., 789 (1991).
Weigold dan aku McCarthy, spektroskopi momentum Electro, Klumer / Plenum, New York, 1999.
W. Pang, R. Shang, J. Gao, Gao N., X. Chen dan M. Deleuze, Chem. Phys. Lett, 296., 605 (1998).
W. Pang, R. Shang, N. Gao, Zhang W., J. Gao, J. Deng, X. Chen dan Y. Zheng, Phys. Lett. A, 248, 230 (1998).
Terakhir diperbarui September 8, 2004
n-Butana
Pengakuan Mekanisme Kimia Bonding dari conformers Butana Normal Pada Ruang Momentum
Feng Wang, FRACI C CHEM
Pusat Simulasi Molekuler
Fakultas Teknologi Informasi & Komunikasi
Swinburne University of Technology
Melbourne, Australia
Pengenalan
Conformers n-Butana
Momentum Spektroskopi Elektron dan Analisis Ruang Ganda
Aplikasi untuk Studi Mekanisme Struktur dan Ikatan
Aplikasi untuk orbital Inti n-Butana conformers
Kesimpulan
Referensi
Pengenalan
Butana (C4H10) adalah hidrokarbon, tak berwarna yang mudah terbakar gas alam hadir dan dapat diperoleh ketika minyak bumi yang halus. Butana adalah gas alkana. Hal ini sangat stabil, tidak memiliki tindakan korosif dengan logam, sedikit larut dalam air dan mudah larut dalam alkohol, eter dan kloroform.
Butana biasanya digunakan dalam pembuatan dalam bidang berikut
Penerbangan bahan bakar dan bahan kimia organik,
Sebagai bahan bakar untuk pemantik rokok dan kompor portabel,
Bahan baku karet sintetis dan tinggi cairan cairan oktan,
Industri etilena dan pelarut, propelan dalam aerosol,
Sebuah gas kalibrasi untuk suhu dan alat pengukur tekanan dan sebagai bahan bakar pemanas.
Butana juga ditambahkan ke bensin dalam rangka meningkatkan volatilitas (tingkat penguapan) dalam cuaca dingin.
Keprihatinan terbaru tentang kehancuran lapisan ozon dengan gas freon telah menyebabkan meningkatkan penggunaan gas isobutene dalam sistem pendingin.
Butana ada sebagai dua isomer: n-butana adalah rantai linear sepenuhnya terhidrogenasi dari empat atom karbon: CH3CH2CH2CH3 dan i-butana, atau isobutana, memiliki CH3CH rumus (CH3) 2, dan nama sistematik 2-metilpropana. Butana juga merupakan protoype dalam kimia organik dan struktural untuk struktural (konstitusional) dan isomer konformasi (stereoisomer) isomer. Normal butana dikenal sebagai n-butana dan struktur kimianya terlihat seperti
H H H H
| | | |
H - C - C - C - C - H
| | | |
H H H H
Isomer konformasi memiliki keterikatan yang sama atom tetapi pengaturan spasial yang berbeda yang disebabkan oleh rotasi sekitar ikatan tunggal [1]. Meskipun penurut biasanya sulit untuk mengisolasi, dalam setiap kelompok penurut satu bentuk kemungkinan akan lebih stabil dari yang lain, dan karena itu semua molekul dari senyawa yang akan menghabiskan sebagian besar waktu mereka di konformasi yang paling stabil. Proses analisis konformasi memungkinkan seseorang untuk memprediksi stabilitas relatif dari berbagai konformasi, dan untuk mendapatkan wawasan tentang perilaku bahwa senyawa dalam reaksi kimia.
Kepentingan tertentu dan pentingnya adalah conformers butana normal yang diproduksi oleh rotasi tentang ikatan karbon-karbon pusat (C (1)-C (2)), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar. 1 Struktur butana normal (A).
Conformers n-Butana
Di antara n-butana isomer rotationally dihasilkan comformational, kita akan fokus pada dua penurut terhuyung (A & C) dan dua penurut dikalahkan (B & D), ditunjukkan di bawah ini pada Gambar 2 sebagai posisi representable pada kurva energi rotasi potensial [2] .
Gambar. 2 kurva energi rotasi n-butana dihitung oleh model B3LYP/TZVP.
Stereo-representasi dari butana penurut disajikan dalam kurva energi potensial diatas diberikan di bawah ini dalam Gbr.3. Para penurut terhuyung lebih stabil daripada conformers dikalahkan oleh 2,8-4,5 kkal / mol. Karena conformers terhuyung mewakili komponen-komponen utama dari sampel butana mereka telah diberi sebutan awalan mengidentifikasi anti untuk A dan canggung untuk C [3].
Gambar 3 menunjukkan penurut butana normal dalam beberapa stereo-representasi.
Karena ini n-butana penurut menunjukkan perbedaan energi yang sangat kecil dalam struktur mereka, yang menghasilkan menuntut pada resolusi experiemental untuk mengamati (bila isolasi mungkin). Metode teoretis seperti kuantum mekanik berarti karena itu, memainkan peran penting dalam studi conformers spesies organik dan biologis. Dalam ruang koordinat konvensional, bagaimanapun, sifat energi sensitif seperti anisotropik (tergantung sudut) sifat dan mekanisme kimia ikatan, yang berarti tantangan untuk merancang eksperimen baru dan sensitif untuk pengamatan mereka.
Momentum Spektroskopi Elektron dan Analisis Ruang Ganda
Elektron momentum spektroskopi (EMS) dalam conjuction dengan momentum ruang mekanika kuantum mampu mengungkapkan informaton tambahan untuk mempelajari orbital dan mekanisme kimia ikatan molekul [10-11]. Gambar 4 menunjukkan bagaimana exepriment EMS langsung link ke spektrum energi yang mengikat [12] dan distribusi orbital momentum individu (penampang) [4, 13,14],. Dan bagaimana mekanika kuantum bekerja erat dengan percobaan EMS di kedua prediksi sifat terukur dan pengukuran sifat diprediksi molekul dan bahan.
Gbr.4 menunjukkan bagaimana kuantum mechnics bekerja dengan pengukuran eksperimental EMS pada n-buatne orbital 1au.
Seperti dapat dilihat dari Gambar 4 yang kuantum mekanik penelitian molekul bisa mencapai pemahaman yang lebih baik jika informasi elektronik dalam ruang koordinat dan ruang momentum dapat dicapai. Untuk ini anaylsis, ruang salam ganda (DSA) [4] diperkenalkan untuk mempelajari mekanisme ikatan molekul dan untuk mencapai pemahaman yang lebih komprehensif comformers [2,5-6] serta tautomers [7] dari spesies tanpa perbedaan energi signaficant . DSA juga bisa membantu eksperimen EMS di orbital membedakan berkerumun di kulit valensi terluar karena resolusi instrumen exeprimental teknik. Sebagai contoh, tiga orbital paling luar velance (7ag, 2BG dan 6ag) n-butana tidak dapat diselesaikan karena resolusi instrumen eksperimental
Gambar. 5. Cluster yang paling luar dari orbital n-butana diamati oleh EMS [, 11-12 3] (titik) dengan teoritis cluster synthesed orbital dan orbital membusuk.
Orbital molekul tertinggi diduduki (HOMO) dari molekul organik adalah target studi mekanisme ikatan dan lain-lain reaksi kimia dalam kimia organik karena mereka sangat aktif dalam proses kimia. Akibatnya, DSA teoritis metode yang digunakan untuk menguraikan cluster orbital yang diamati oleh EMS [4]. Distribusi momentum orbital individu (orthopaedi) dari orbital bergerombol n-butana yang ditunjukkan dalam Gambar yang sama dengan kurva berwarna. Hal ini terlihat bahwa sementara menunjukkan simetri titik kelompok yang sama, orbital 6ag dan 7ag memiliki karakter ikatan yang sangat berbeda: 7ag orbital p ketat seperti tetapi 6ag dibentuk oleh campuran dari s-(wilayah momentum lebih kecil) dan p-elektron (lebih besar wilayah momentum). Untuk mendapatkan pandangan yang lebih akrab orbital, Gambar 6 memberikan distribusi densitas muatan dari orbital dalam ruang coordnate dihitung dengan menggunakan model B3LYP/TZVP [4].
7ag
Gbr.6 (a) 7ag orbital. Gbr.6 (b) 2BG orbital. Gbr.6 (c) 6ag orbital.
Aplikasi untuk Studi Mekanisme Struktur dan Ikatan
Pertanyaan berikutnya adalah bagaimana mungkin DSA / EMS mencapai pemahaman wawasan penurut n-butana? Mari kita lihat empat conformers rotasi yang paling signifikan dari n-butana A (titik simetri kelompok C2h, keadaan dasar elektronik 1Ag), B (C2, 1A), C (C2, 1A) dan D (C2v, 1A1). Seperti dapat dilihat dari Gbr.2, hanya A dan C dapat diisolasi karena mereka mewakili minimum global dan posisi minimum lokal pada permukaan energi n-butana rotasi potensial. Sebagai contoh, orbital terluar, HOMO, n-buatne akan berubah ketika molekul berputar di sekitar nya C (1)-C (2) obligasi (lihat Gambar. 1). Gbr.7 menunjukkan perubahan tersebut baik dalam ruang koordinat dan ruang momentum [8],
Gbr.7 HOMOs n butana-ABCD di negara-negara tanah elektronik mereka.
Aplikasi untuk orbital Inti n-Butana conformers
Salah satu tantangan yang paling signifikan dalam kimia komputasi adalah untuk memperpanjang daya prediksi ke daerah yang percobaan tidak bisa mencapai saat ini. Untuk hal ini, DSA telah diperpanjang ke wilayah inti untuk mempelajari perilaku inti orbital n-butana whent C pusat (1)-C (2) obligasi berputar [9]. Karena dalam ruang koordinat, informasi yang sensitif ketika energi yang terlibat, tetapi tidak sensitif ketika orbital berada dalam posisi setara dalam ruang, sedangkan dalam ruang momentum, informasi seperti posisi setara dalam ruang yang menyebabkan energi merosot negara dan "tak terlihat" dalam koordinat ruang bisa menjadi signifikan. Sebagai contoh, empat inti orbital n-butana adalah dua kali lipat merosot dihitung menggunakan RHF / TZVP seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8 [5],
Gbr.8 (a) Dua energi batin merosot orbital inti dari n-butana
(1ag dan 1bu E = 305,13 eV).
Gbr.8 (b) Dua energi orbital terluar merosot inti dari n-butana
(2Ag dan 2bu E = 304,98 eV).
Distribusi momentum orbital dari empat orbital inti untuk conformers A, B, C dan D akan ditampilkan dalam Gbr.9 [5],
Gbr.9 (a) Dua energi batin merosot orbital inti dari n-butana (1ag dan 1bu)
juga "merosot" dalam ruang momentum.
Pasangan batin dari orbital inti dari butana conformers empat tidak berubah sedangkan molekul berputar di sekitar ikatan pusat, C (1)-C (2) dalam ruang koordinat dan ruang momentum, sebagai posisi C (1) dan C (2) tidak berubah sama sekali. Hanya kekuatan torsi perubahan rotasi. Sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 9 (a). Namun, C (1)-C (2) rotasi menyebabkan ikatan C (3) dan C (4) atom pindah ke posisi setara dalam ruang, sebagai akibatnya, energi dari orbital pasangan degenerasi pameran namun dalam ruang momentum, pasangan orbital perpecahan sehingga dapat diidentifikasi conformers meskipun energi adalah sama. Gambar 9 (b) menunjukkan pemisahan dalam ruang momentum.
Gbr.9 (b) Dua energi orbital terluar merosot inti dari n-butana (2Ag dan 2bu)
perpecahan dalam ruang momentum.
Kesimpulan
Sebagai kesimpulan, analisis ruang gabungan ganda (DSA) dan elektron momentum spektroskopi (EMS) dapat memberikan dimensi tambahan (momentum) informasi untuk membantu pemahaman wawasan molekul seperti butana, yang telah secara ekstensif dipelajari dalam ruang koordinat. Informasi dalam ruang momentum dapat memberikan informasi baru yang sebagian besar telah "tak terlihat" dalam ruang koordinat konvensional. Sebagai penurut dan tautomers sebagian besar ada di molekul biologis, DSA adalah diharapkan memainkan peran penting anaylsis struktural mereka informasi.
Referensi
A. Rauk, interaksi Teori Orbital Kimia Organik, 2nd ed., Wiley Interscience-, New York, 2001.
F. Wang dan M. Downton, Inner shell valensi ikatan mekanisme n-butana dipelajari dengan menggunakan distribusi momentum orbital isomer konformasi nya, Jurnal Fisika B: Fisika Atom, Molekul, dan Optik 37, 557-569 (2004).
Lihat http://www.cem.msu.edu/ ~ Reusch / VirtualText / sterisom.htm
F. Wang, Penilaian model kuantum mekanik berdasarkan diselesaikan distribusi momentum orbital n-butana di shell valensi terluar, Jurnal Kimia Fisik A, 107,10199-10207 (2003).
M. Dwonton dan F. Wang, mekanisme ikatan kimia n-butana diperiksa oleh orbital molekul inti dari isomer konformasi dalam r-k-ruang dan ruang. Kimia Fisika Surat, 384, 144-149 (2004).
M. Deleuze, W. Pang, A. Salam dan R. Shang, J. Am. Chem. Soc, 123., 4049 (2001).
F. Wang, M. Downton dan N. Kidwani, Adenin tautomer tanda tangan elektronik struktural dipelajari dengan menggunakan analisis ruang ganda, Jurnal Kimia Teoritis dan Komputasi, (diterima).
F. Wang dan M. Downton, Orbital topologi dan mekanisme ikatan di kulit valensi terluar n-butana isomer konformasi (dalam preperation).
E. Saya McCarthy dan E. Weigold, Rep Prog. Phys, 54., 789 (1991).
Weigold dan aku McCarthy, spektroskopi momentum Electro, Klumer / Plenum, New York, 1999.
W. Pang, R. Shang, J. Gao, Gao N., X. Chen dan M. Deleuze, Chem. Phys. Lett, 296., 605 (1998).
W. Pang, R. Shang, N. Gao, Zhang W., J. Gao, J. Deng, X. Chen dan Y. Zheng, Phys. Lett. A, 248, 230 (1998).
Terakhir diperbarui September 8, 2004
Post a Comment