Kiehtovaa kemiaa tietokoneella

HArF - maailman ensimmäinen argonyhdiste

HArF - hydridoargonfluoridi - on maailman ensimmäinen kokeellisesti valmistettu neutraali molekyyli, jossa argon on saatu reagoimaan kemiallisesti. Tietokoneiden avulla HArF-molekyylin rakenne ja ominaisuudet voitiin ennustaa jo 1995. Kvanttikemiallisten laskujen mukaan tämä molekyyli oli niin stabiili, että sitä kannatti yrittää valmistaa samalla tavoin kuin muita jalokaasuhydridiperheeseen kuuluneita molekyylejä. Laskennallisesti HArF-molekyylin sidospituudet ovat H-Ar -sidokselle 132,9 pm ja Ar-F -sidokselle 196,9 pm. Näin lyhyet sidospituudet kertovat todellisten kemiallisten sidosten muodostumisesta.

Tarkkojen kvanttikemiallisten laskujen avulla voitiin myös ennustaa HArF-molekyylin kokeellinen sormenjälki, värähdysspektri, joka voidaan tallentaa infrapunaspektrometrillä. Värähdysspektri muodostuu atomien liikkuessa molekyylissä tasapainoasemansa suhteen ja liikkuvat massat ja sidosvoimat määräävät liikkeiden energiat. HArF-molekyyliä voidaan kuvata kolmen eripainoisen pallon muodostamana ketjuna, jossa kevein pallo (vety) on jousella kiinni keskimmäisessä, painavassa pallossa (argon). Molekyylin toisessa päässä on hieman argonia kevyempi pallo (fluori) kiinni omalla jousellaan keskimmäiseen palloon.

Pallojen värähtelyt toistensa suhteen voidaan kokeellisesti mitata. HArF-molekyylillä on neljä ns. perusvärähdystä, H-Ar venytys, Ar-F venytys, ja kaksi taivutusvärähdystä. Laskennallisesti ja kokeellisesti näiden jousella kiinnitettyjen pallojen massoja voidaan muuttaa, esim. vaihtamalla vetyatomi kaksi kertaa painavammaksi deuteriumiksi (D), jolloin myös vastaavan jousen värähtely muuttuu. Massan vaihtaminen voidaan suorittaa myös argonille käyttämällä luonnollisen isotoopin 40Ar sijaan isotooppia 36Ar. Tällä tavoin voidaan osoittaa, että kaikki kuvatut (ja kokeellisesti havaitut) värähtelyt kuuluvat kyseiselle molekyylille.

Seuraava sivu >>