Войти
Диазенилий - это химическое соединение N 2 H, неорганический катион это был один из первых ионов, наблюдавшихся в межзвездных облаках. С тех пор он наблюдался в нескольких различных типах межзвездной среды, и эти наблюдения имеют несколько различных научных применений. Он дает астрономам информацию о фракционной ионизации газовых облаков, химическом составе этих облаков и часто используется в качестве индикатора для молекул, которые не так легко обнаружить (например, N2 ). Его вращательный переход 1–0 происходит на частоте 93,174 ГГц, в области спектра, где земная атмосфера прозрачна и имеет значительную оптическую глубину как в холодных, так и в теплых облаках, поэтому она относительно легко наблюдать с помощью наземных обсерваторий. Результаты наблюдений N 2 H можно использовать не только для определения химического состава межзвездных облаков, но и для картирования профилей плотности и скорости этих облаков.
N2H был впервые обнаружен в 1974 г. BE Тернер. Он наблюдал ранее неопознанный триплет на частоте 93,174 ГГц с помощью 11-метрового телескопа НРАО. Сразу после этого первоначального наблюдения Green et al. идентифицировали триплет как вращательный переход 1–0 N 2 H. Это было сделано с использованием комбинации ab initio молекулярных расчетов и сравнения подобных молекул, таких как N2, CO, HCN, HNC и HCO, которые все изоэлектронный в N 2 H. Основываясь на этих расчетах, можно было ожидать, что наблюдаемый вращательный переход будет иметь семь сверхтонких компонентов, но наблюдались только три из них, поскольку разрешение телескопа было недостаточным, чтобы различить пики, вызванные сверхтонким расщеплением внутреннего атома азота. Всего через год Фаддей и Тернер наблюдали тот же переход в Молекулярном облаке Ориона 2 (OMC-2) с помощью того же телескопа, но на этот раз они интегрировались в течение 26 часов, что привело к разрешению достаточно хорош, чтобы различать более мелкие сверхтонкие компоненты.
За последние три десятилетия N 2 H наблюдался довольно часто, а полоса вращения 1–0 почти исключительно та, что астрономы искать. В 1995 г. сверхтонкая структура этой септуплета наблюдалась с абсолютной точностью ~ 7 кГц, что было достаточно хорошо для определения его молекулярных констант с на порядок большей точностью, чем это было возможно в лаборатории. Это наблюдение было сделано в направлении L1512 с помощью 37-метрового телескопа NEROC Haystack. В том же году Sage et al. наблюдали переход 1–0 N 2 H в семи из девяти соседних галактик, которые они наблюдали с помощью 12-метрового телескопа NRAO на Китт-Пике. N 2 H был одним из первых нескольких молекулярных ионов, наблюдаемых в других галактиках, и его наблюдение помогло показать, что химический состав в других галактиках очень похож на тот, который мы видим в нашей собственной галактике.
N2H чаще всего наблюдается в плотных молекулярных облаках, где он оказался полезным в качестве одной из последних молекул, вымерзающих на пылинках по мере увеличения плотности облака к центру. В 2002 году Бергин и др. провел пространственный обзор плотных ядер, чтобы увидеть, насколько далеко от центра можно наблюдать N 2 H, и обнаружил, что его содержание падает по крайней мере на два порядка величины при движении от внешнего края ядра. в центр. Это показало, что даже N 2 H не является идеальным индикатором для химии плотных дозвездных ядер, и пришел к выводу, что H 2 D может быть единственным хороший молекулярный зонд самых внутренних областей до звездных ядер.
N2H Уровни энергии Хотя N 2 H чаще всего наблюдается астрономами из-за его простоты обнаружения, были некоторые лабораторные эксперименты, которые наблюдали его в более контролируемой среде. Первый лабораторный спектр N 2 H представлял собой вращательную полосу 1–0 на основном колебательном уровне, тот же самый микроволновый переход, который астрономы недавно обнаружили в космосе.
Десять лет спустя, Овруцкий и др. выполнили колебательную спектроскопию N 27 2 75 H, наблюдая плазму, создаваемую разрядом смеси азота, водорода и аргона, с использованием лазера центра окраски. Во время импульсного разряда полюса менялись местами при чередовании импульсов, поэтому ионы тянулись вперед и назад через разрядную ячейку. Это привело к смещению характеристик поглощения ионов, но не нейтральных молекул, в частотном пространстве, так что синхронный усилитель можно было использовать для наблюдения спектров только ионов в разряде. Синхронизация в сочетании с модуляцией скорости дала>99,9% различия между ионами и нейтралами. Исходный газ был оптимизирован для производства N 2 H, и переходы до J = 41 наблюдались как для основной полосы растяжения N – H, так и для горячей полосы изгиба.
Позже, Kabbadj и другие. наблюдали еще больше горячих полос, связанных с основной колебательной полосой, используя лазер на разностной частоте, чтобы наблюдать разряд смеси газов азота, водорода и гелия. Они использовали модуляцию скорости так же, как Owrutsky et al. имел, чтобы отличить ионы от нейтральных. Они объединили это с техникой встречного луча, чтобы помочь в вычитании шума, и это значительно увеличило их чувствительность. У них была достаточная чувствительность, чтобы наблюдать ОН, H 27 2 75 O и H 27 3 75 O, которые образовывались с минуты O 27 2 75 и H 27 2 <75.>O примесей в их резервуаре с гелием.
Моделирование вращательного спектра N 2 H Путем подбора всех наблюдаемых полос было определено, что вращательные константы для N 2 H равны B. e = 1,561928 см и D e = 2,746 × 10 см, которые являются единственными константами, необходимыми для определения вращательного спектра этой линейной молекулы в основном колебательном состоянии, за исключением определение сверхтонкого расщепления. Учитывая правило выбора ΔJ = ± 1, можно нанести на график вычисленные уровни энергии вращения вместе с их процентом заселенности при 30 кельвинах. Частоты пиков, предсказанные этим методом, отличаются от наблюдаемых в лаборатории не более чем на 700 кГц.
N2H встречается в основном в плотных молекулярных облаках, где его присутствие тесно связано с присутствием многих других азотсодержащих соединений. Это особенно тесно связано с химическим составом N 27 2 75, который труднее обнаружить (поскольку у него отсутствует дипольный момент). Вот почему N 2 H обычно используют для косвенного определения содержания N 2 в молекулярных облаках.
Скорости преобладающих реакций образования и разрушения могут быть определены из известных констант скорости и относительных содержаний (относительно H 2) в типичном плотном молекулярном облаке. Рассчитанные скорости здесь относятся к раннему времени (316 000 лет) и температуре 20 кельвинов, которые являются типичными условиями для относительно молодого молекулярного облака.
| Реакция | Константа скорости | Скорость / [H 2] | Относительная скорость |
|---|---|---|---|
| H2+ N. 2→ N 2 H + H | 2.0 × 10 | 1.7 × 10 | 1.0 |
| H. 3+ N 2 → N 2 H + H 2 | 1,8 × 10 | 1,5 × 10 | 9,1 |
| Реакция | Константа скорости | Скорость / [H 2] | Относительная скорость |
|---|---|---|---|
| N2H + O → N 2 + OH | 1,4 × 10 | 1,6 × 10 | 1,0 |
| N2H + CO → N 2 + HCO | 1,4 × 10 | 5,0 × 10 | 3,2 |
| N2H + e → N 2 + H | 2,0 × 10 | 4,4 × 10 | 2,8 |
| N2H + e → NHN | 2,6 × 10 | 5,7 × 10 | 3,7 |
Возможны еще десятки реакций, но это единственные, которые достаточно быстры, чтобы повлиять на содержание N 2 H в плотных молекулярных облаках. Таким образом, диазенилий играет решающую роль в химии многих азотсодержащих молекул. Хотя фактическая плотность электронов в так называемых «плотных облаках» довольно низкая, разрушение N 2 H в основном определяется диссоциативной рекомбинацией.
