p Descrição do mecanismo proposto para a quebra do ferro pentacarbonil quando exposto à luz ultravioleta no comprimento de onda de 199 nanômetros. Crédito:Research Publishing International Ltd.
p Os químicos criam catalisadores para uso na indústria e em outras aplicações. Um dos métodos para criar esses catalisadores é usar a luz para quebrar os compostos organometálicos - substâncias que incluem metais e carbono. Esses tipos de compostos são chamados de fotocatalisadores. Os cientistas chamam o processo de quebrar moléculas com luz, fotodissociação. Os pesquisadores costumam estudar a fotodissociação do ferro pentacarbonil como um modelo para a compreensão de outros catalisadores. Este estudo usou um método chamado espectroscopia infravermelha ultravioleta (IV) para estudar como a luz ultravioleta fotodissocia o pentacarbonil de ferro em fase gasosa. p Os pesquisadores sabem muito sobre a fotoquímica do ferro pentacarbonil na fase de solução. Contudo, os cientistas precisam de estudos experimentais e teóricos combinados de fase gasosa para investigar o papel da complexa estrutura eletrônica da molécula em seus processos de fotodissociação, o que pode ajudar os cientistas a entender melhor como os efeitos dos solventes mudam a dinâmica das reações. Esta pesquisa fornece novos insights importantes sobre os mecanismos, energética, e escalas de tempo da fotodissociação de pentacarbonil de ferro em fase gasosa. Essas descobertas científicas fundamentais podem ajudar os cientistas a projetar novos fotocatalisadores organometálicos para a indústria e outras aplicações.
p Ferro pentacarbonil [Fe (CO)
5 ] interage com a luz ultravioleta (UV) para produzir espécies catalíticas reativas que ativam certas ligações químicas. Neste estudo, pesquisadores investigaram os mecanismos de quebra de ferro pentacarbonil induzido por UV na fase gasosa usando espectroscopia de infravermelho ultrarrápida combinada com cálculos químicos quânticos de alto nível. Eles expuseram pentacarbonil de ferro em fase gasosa à luz ultravioleta em um pulso de 265 nanômetros ou 199 nanômetros, e, em seguida, realizou espectroscopia de IR transiente. Este uso de espectroscopia IV ultrarrápida permitiu que mudanças químicas rápidas fossem medidas em tempo real.
p A irradiação de pentacarbonil de ferro a 265 nm produz um intermediário de vida curta, ferro tetracarbonil [Fe (CO)
4 ] em um estado excitado de singleto. Esta pesquisa identificou este intermediário, fornecer evidências para o mecanismo de dissociação sequencial postulado anteriormente. A perda de outro carbonil (grupo CO) leva à formação de tricarbonil de ferro [Fe (CO)
3 ] em um estado excitado singleto em uma escala de tempo de 3,4 picossegundos. Então, mais de aproximadamente 10 picossegundos, a pesquisa encontrou evidências da redistribuição de energia ou evolução estrutural do Fe (CO)
3 . Estudos de irradiação de 199 nanômetros sugerem a produção de Fe (CO) excitado por singlete
3 em menos de 0,3 picossegundos, seguido pelo cruzamento intersistema para os estados tripletos de Fe (CO)
3 ou ferro dicarbonil [Fe (CO)
2 ] em uma escala de tempo de 15 picossegundos. Esses resultados indicam mecanismos de eliminação de carbonila envolvendo espécies excitadas eletronicamente e vibracionalmente.
