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Excímero

Agosto 09, 2021

Un excímero[1]​ (término proveniente de "dímero excitado") es un dímero de corta vida o una molécula heterodimérica formada por dos especies, donde al menos una de ellas está en un estado electrónico excitado. Los excímeros en ocasiones son moléculas diatómicas y se forman entre dos átomos o moléculas que no podrían unirse o enlazarse si ambas estuvieran en su estado fundamental. El tiempo de vida de un excímero es del orden de los nanosegundos. La unión de un gran número de átomos excitados forma los clúster de Rydberg donde el tiempo de vida de los mismos puede superar algunos segundos.

Formación y decaimiento

 
Orbitales moleculares.

Según la Teoría del orbital molecular, un estado fundamental típico en una molécula posee sus electrones en el nivel de energía más bajo posible. Y de acuerdo al Principio de exclusión de Pauli, solo dos electrones pueden ocupar un orbital molecular dado, y si un orbital contiene dos electrones, los mismos deben poseer estados de spin opuestos. El Orbital Molecular Ocupado más Alto (energéticamente) se lo denomina HOMO y el Orbital Molecular Desocupado más Bajo es llamado LUMO. La diferencia de energía entre los dos estados es conocida como banda prohibida entre HUMO/LUMO. Si la molécula absorbe luz cuya energía es superior a la energía de la banda prohibida, un electrón del HOMO se excita al LUMO. Este estado se llama estado excitado de la molécula.

Los excímeros solo pueden formarse cuando uno de los componentes del dímero se encuentra en su estado excitado. Cuando el excímero retorna a su estado fundamental sus componentes se disocian y pueden en algunos casos repelerse entre ellos. La longitud de onda de emisión de un excímero es mayor (menor energía) que aquella correspondiente al estado excitado del monómero. Por esto mismo, un excímero puede ser medido por su emisión fluorescente.

Debido al hecho de que la formación de un excímero es dependiente de una interacción bimolecular, la misma es favorecida por una alta densidad de monómeros presentes. Ya que en condiciones de baja densidad, se producen monómeros excitados que decaen a su estado fundamental antes de que pueda interactuar con otro monómero no-excitado para formar así un excímero.

Acerca del uso del término

El término excímero está estrictamente limitado a aquellos casos en los cuales se forma un dímero; o sea que ambos componentes del dímero son de la misma molécula o átomo. El término exciplex es utilizado en el caso de que sea heterodimérico. Aunque usualmente se utiliza excímero para ambos casos.

Ejemplos y usos

Los complejos diatómicos heterodiméricos compuestos por un gas noble y un halógeno, como el cloruro de xenón son comunes en la construcción del láser excimer, los cuales son la aplicación más usual de los excímeros. Estos láseres poseen una ventaja por el hecho de que los componentes del excímero poseen interacciones atractivas en su estado excitado y repulsivas en su estado fundamental. El excímero de pireno[2]​ nos da otro uso ejemplar como en el caso de su aplicación biofísica para evaluar distancias entre biomoléculas.[3]​

En química orgánica muchas reacciones ocurren mediante la formación de un exciplex, por ejemplo, aquellas entre un hidrocarburo aromático simple con alquenos simples como aquellos que son isómeros del 2-buteno:[4]​ Las reacciones del benceno con estos alquenos poseen diversos mecanismos y sus productos son descritos como una cicloadición[2+2] cuando nos da el producto orto (A).,[5]​ una cicloadición [2+3] nos da el producto meta (B)[6]​ y la cicloadición [2+4] nos da el producto para (C).[7]​ En estas reacciones el areno es el que se encuentra excitado.

 
Fotocicloadición a un anillo bencénico.

Como regla general la regioselectividad favorece la formación del aducto orto a expensas del aducto meta cuando la cantidad de transferencia de carga que tiene lugar en el exciplex se incrementa.


Referencias

  1. Birks, JB "Excimers", Rep. Prog. Phys. 1975, 38, 903-974.
  2. Teoría de las perturbaciones de los orbitales moleculares (PMO) en química orgánica. Michael James Steuart Dewar, M. Dougherty Dewar. Editorial Reverté, 1980. ISBN: 8429171517.Pág.519
  3. Conibear PB, Bagshaw CR, Fajer PG, Kovacs M, Malnasi-Csizmadia A. (2003). Myosin cleft movement and its coupling to actomyosin dissociation. Nat Struct Biol 10(10):831-5.
  4. Photochemistry of Arenes—Reloaded Jochen Mattay Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 663 – 665 doi 10.1002/anie.200603337
  5. 1-cyanobicyclo[4.2.0]octa-2,4-dienes and their synthesis United States Patent 2,805,242 Issue Date: September 3, 1957 Link
  6. A Photochemical 1,3 Cycloaddition of Olefins to Benzene K. E. Wilzbach and Louis Kaplan J. Am. Chem. Soc.; 1966; 88(9) pp 2066 - 2067; doi 10.1021/ja00961a052
  7. Photoaddition of benzene to olefins. II. Stereospecific 1,2 and 1,4 cycloadditions Kenneth E. Wilzbach and Louis Kaplan J. Am. Chem. Soc.; 1971; 93(8) pp 2073 - 2074; doi 10.1021/ja00737a052

Véase también

  •   Datos: Q901723

Agosto 09, 2021
excímero, excímero, término, proveniente, dímero, excitado, dímero, corta, vida, molécula, heterodimérica, formada, especies, donde, menos, ellas, está, estado, electrónico, excitado, excímeros, ocasiones, moléculas, diatómicas, forman, entre, átomos, molécula. Un excimero 1 termino proveniente de dimero excitado es un dimero de corta vida o una molecula heterodimerica formada por dos especies donde al menos una de ellas esta en un estado electronico excitado Los excimeros en ocasiones son moleculas diatomicas y se forman entre dos atomos o moleculas que no podrian unirse o enlazarse si ambas estuvieran en su estado fundamental El tiempo de vida de un excimero es del orden de los nanosegundos La union de un gran numero de atomos excitados forma los cluster de Rydberg donde el tiempo de vida de los mismos puede superar algunos segundos Indice 1 Formacion y decaimiento 2 Acerca del uso del termino 3 Ejemplos y usos 4 Referencias 5 Vease tambienFormacion y decaimiento Editar Orbitales moleculares Segun la Teoria del orbital molecular un estado fundamental tipico en una molecula posee sus electrones en el nivel de energia mas bajo posible Y de acuerdo al Principio de exclusion de Pauli solo dos electrones pueden ocupar un orbital molecular dado y si un orbital contiene dos electrones los mismos deben poseer estados de spin opuestos El Orbital Molecular Ocupado mas Alto energeticamente se lo denomina HOMO y el Orbital Molecular Desocupado mas Bajo es llamado LUMO La diferencia de energia entre los dos estados es conocida como banda prohibida entre HUMO LUMO Si la molecula absorbe luz cuya energia es superior a la energia de la banda prohibida un electron del HOMO se excita al LUMO Este estado se llama estado excitado de la molecula Los excimeros solo pueden formarse cuando uno de los componentes del dimero se encuentra en su estado excitado Cuando el excimero retorna a su estado fundamental sus componentes se disocian y pueden en algunos casos repelerse entre ellos La longitud de onda de emision de un excimero es mayor menor energia que aquella correspondiente al estado excitado del monomero Por esto mismo un excimero puede ser medido por su emision fluorescente Debido al hecho de que la formacion de un excimero es dependiente de una interaccion bimolecular la misma es favorecida por una alta densidad de monomeros presentes Ya que en condiciones de baja densidad se producen monomeros excitados que decaen a su estado fundamental antes de que pueda interactuar con otro monomero no excitado para formar asi un excimero Acerca del uso del termino EditarEl termino excimero esta estrictamente limitado a aquellos casos en los cuales se forma un dimero o sea que ambos componentes del dimero son de la misma molecula o atomo El termino exciplex es utilizado en el caso de que sea heterodimerico Aunque usualmente se utiliza excimero para ambos casos Ejemplos y usos EditarLos complejos diatomicos heterodimericos compuestos por un gas noble y un halogeno como el cloruro de xenon son comunes en la construccion del laser excimer los cuales son la aplicacion mas usual de los excimeros Estos laseres poseen una ventaja por el hecho de que los componentes del excimero poseen interacciones atractivas en su estado excitado y repulsivas en su estado fundamental El excimero de pireno 2 nos da otro uso ejemplar como en el caso de su aplicacion biofisica para evaluar distancias entre biomoleculas 3 En quimica organica muchas reacciones ocurren mediante la formacion de un exciplex por ejemplo aquellas entre un hidrocarburo aromatico simple con alquenos simples como aquellos que son isomeros del 2 buteno 4 Las reacciones del benceno con estos alquenos poseen diversos mecanismos y sus productos son descritos como una cicloadicion 2 2 cuando nos da el producto orto A 5 una cicloadicion 2 3 nos da el producto meta B 6 y la cicloadicion 2 4 nos da el producto para C 7 En estas reacciones el areno es el que se encuentra excitado Fotocicloadicion a un anillo bencenico Como regla general la regioselectividad favorece la formacion del aducto orto a expensas del aducto meta cuando la cantidad de transferencia de carga que tiene lugar en el exciplex se incrementa Referencias Editar Birks JB Excimers Rep Prog Phys 1975 38 903 974 Teoria de las perturbaciones de los orbitales moleculares PMO en quimica organica Michael James Steuart Dewar M Dougherty Dewar Editorial Reverte 1980 ISBN 8429171517 Pag 519 Conibear PB Bagshaw CR Fajer PG Kovacs M Malnasi Csizmadia A 2003 Myosin cleft movement and its coupling to actomyosin dissociation Nat Struct Biol 10 10 831 5 Photochemistry of Arenes Reloaded Jochen Mattay Angew Chem Int Ed 2007 46 663 665 doi 10 1002 anie 200603337 1 cyanobicyclo 4 2 0 octa 2 4 dienes and their synthesis United States Patent 2 805 242 Issue Date September 3 1957 Link A Photochemical 1 3 Cycloaddition of Olefins to Benzene K E Wilzbach and Louis Kaplan J Am Chem Soc 1966 88 9 pp 2066 2067 doi 10 1021 ja00961a052 Photoaddition of benzene to olefins II Stereospecific 1 2 and 1 4 cycloadditions Kenneth E Wilzbach and Louis Kaplan J Am Chem Soc 1971 93 8 pp 2073 2074 doi 10 1021 ja00737a052Vease tambien EditarTransferencia de energia de resonancia Laser Excimer Laser de fluoruro de kripton Datos Q901723Obtenido de https es wikipedia org w index php title Excimero amp oldid 120678926, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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