Positronium hidrida

Positronium hidrida
Nama
Nama IUPAC
Positronium hidrida
Penanda
Model 3D (JSmol)
3DMet {{{3DMet}}}
ChEBI
Nomor EC
Nomor RTECS {{{value}}}
  • [Ps][H]
Sifat
PsH
Massa molar 1,00794[1]
Penampilan Kemungkinan gas
Struktur
Molekul diatomik[2]
Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada suhu dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa).
Referensi

Positronium hidrida, atau hidrogen positrida[3] adalah sebuah molekul eksotis yang terdiri dari sebuah atom hidrogen yang terikat pada sebuah atom eksotis positronium (yang merupakan kombinasi dari sebuah elektron dan sebuah positron). Rumusnya adalah PsH. Molekul ini diprediksi eksis pada tahun 1951 oleh A Ore,[4] dan kemudian dipelajari secara teoretis, tetapi tidak teramati hingga tahun 1990. R. Pareja, R. Gonzalez dari Madrid memerangkap positronium dalam kristal magnesia sarat hidrogen. Perangkap ini dipersiapkan oleh Yok Chen dari Laboratorium Nasional Oak Ridge.[5] Dalam eksperimen ini, positron dipanaskan sehingga tidak bergerak dengan kecepatan tinggi, dan kemudian bereaksi dengan ion H− di dalam kristal.[6] Pada tahun 1992, molekul ini diciptakan dalam sebuah eksperimen yang dilakukan oleh David M. Schrader, F.M. Jacobsen dan lainnya di Universitas Aarhus di Denmark. Para peneliti membuat molekul positronium hidrida dengan menembakkan semburan positron yang intens ke dalam metana, yang memiliki kerapatan atom hidrogen tertinggi. Setelah melambat, positron ditangkap oleh elektron biasa untuk membentuk atom positronium yang kemudian bereaksi dengan atom hidrogen dari metana.[7]

Peluruhan

PsH terdiri dari satu proton, dua elektron, dan satu positron. Energi pengikatannya adalah 1,1±0,2 eV. Masa hidup molekul ini adalah 0,65 nanodetik. Masa hidup positronium deuterida tidak dapat dibedakan dari positronium hidrida.[6]

Peluruhan positronium mudah diamati dengan mendeteksi dua foton sinar gama 511 keV yang dipancarkan dalam peluruhan. Energi foton dari positronium seharusnya sedikit berbeda dengan energi pengikatan molekulnya. Namun, hal ini masih belum terdeteksi.[3]

Sifat

Struktur PsH adalah molekul diatomik dengan ikatan kimia antara dua pusat bermuatan positif. Elektronnya lebih terkonsentrasi di sekitar proton.[2] Memprediksi sifat-sifat PsH adalah masalah Coulomb empat benda. Setelah dihitung menggunakan metode variasi stokastik, ukuran molekulnya lebih besar daripada dihidrogen, yang memiliki panjang ikatan 0,7413 Å.[8] Dalam PsH, positron dan proton memliki jarak rata-rata sebesar 3,66 a0 (1,94 Å). Positronium dalam molekul ini mengalami pembengkakan dibandingkan dengan atom positronium, meningkat menjadi 3,48 a0 dibandingkan dengan 3 a0. Jarak rata-rata elektron dari proton lebih besar daripada molekul dihidrogen, yaitu 2,31 a0 dengan kerapatan maksimum pada 2,8 au.[3]

Pembentukan

Karena masa hidupnya yang singkat, penetapan sifat kimia positronium hidrida mengalami kesulitan, meski perhitungan teoretis dapat memprediksi hasilnya. Salah satu metode pembentukannya adalah melalui hidrida logam alkali yang bereaksi dengan positron. Molekul dengan momen dipol lebih besar dari 1,625 D diprediksi menarik dan menahan positron dalam keadaan terikat. Model Crawford memprediksi penangkapan positron ini. Dalam kasus molekul litium hidrida, natrium hidrida, dan kalium hidrida, aduk ini terurai serta menghasilkan positronium hidrida dan bentuk ion positif alkali.[9]

M+H− + e+ → PsH + M+

Senyawa serupa

PsH adalah sebuah senyawa eksotis yang sederhana. Senyawa positronium lainnya dimungkinkan melalui reaksi e+ + AB → PsA + B+.[10] Zat lain yang mengandung positronium adalah di-positronium dan ion Ps− dengan dua elektron. Molekul Ps dengan materi normal meliputi halida dan sianida.[2]

Positronium antihidrida (PsH) mengandung antihidrogen alih-alih hidrogen. Molekul ini dapat dibuat bila ion antihidrida (H+) bereaksi dengan positronium (Ps)

H+ + Ps → PsH + e+

Eksperimen GBAR menggunakan reaksi H + Ps → H+ + e− serupa tetapi tidak dapat menghasilkan positronium antihidrida, karena terlalu banyak energi yang tersisa agar positronium antihidrida menjadi stabil.[11]

Referensi

  1. ^ "positronium hydride". ebi.ac.uk. Diarsipkan dari versi asli tanggal 3 April 2018. Diakses tanggal 4 Desember 2024. 
  2. ^ a b c Saito, Shiro L. (2000). "Is Positronium Hydride Atom or Molecule?". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 171 (1–2): 60–66. Bibcode:2000NIMPB.171...60S. doi:10.1016/s0168-583x(00)00005-7. 
  3. ^ a b c Usukura, J.; K. Varga; Y. Suzuki (22 Apr 1998). "Signature of the existence of the positronium molecule". Physical Review A. 58 (3): 1918. arXiv:physics/9804023 alt=Dapat diakses gratis. Bibcode:1998PhRvA..58.1918U. doi:10.1103/PhysRevA.58.1918. 
  4. ^ Usukura, J.; Varga, K.; Suzuki, Y. (1998). "Signature of the existence of the positronium molecule". Physical Review A. 58 (3): 1918. arXiv:physics/9804023 alt=Dapat diakses gratis. Bibcode:1998PhRvA..58.1918U. doi:10.1103/PhysRevA.58.1918. 
  5. ^ "FY 1992 Accomplishments - "Out of This World" Chemical Compound Observed" (PDF). hlm. 9. 
  6. ^ a b Monge, M. A.; R. Pareja; R. González; Y. Chen (1996). "Positronium deuteride and hydride in MgO crystals". Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 211 (1): 23–29. Bibcode:1996JRNC..211...23M. doi:10.1007/BF02036251. ISSN 0236-5731. 
  7. ^ Schrader, D. M.; Jacobson, Finn M.; Niels-Peter, Niels-Peter; Mikkelsen, Ulrik (1992). "Formation of Positronium Hydride". Physical Review Letters. 69 (1): 57–60. Bibcode:1992PhRvL..69...57S. doi:10.1103/PhysRevLett.69.57. PMID 10046188. 
  8. ^ "Bond lengths and dissociation enthalpies of diatomic molecules". National Physics Laboratory Kaye and Laby tables of physical and chemical constants. 
  9. ^ Oyamada, Takayuki; Masanori Tachikawa (2014). "Multi-component molecular orbital study on positron attachment to alkali-metal hydride molecules: nature of chemical bonding and dissociation limits of [LiH; e+]". The European Physical Journal D. 68 (8): 231. Bibcode:2014EPJD...68..231O. doi:10.1140/epjd/e2014-40708-4. ISSN 1434-6060. 
  10. ^ Schrader, D. M. (1992). "Positronium hydride formation in collisions of positrons with molecular hydrogen". Theoretica Chimica Acta. 82 (5): 425–434. doi:10.1007/BF01113943. ISSN 0040-5744. 
  11. ^ Froelich, Piotr (30 Juli 2023). Formation of the postronium antihydride molecules in low energy, 5-body collisions. 25th European Conference on Few-Body Problems in Physics. 

Bacaan lebih lanjut