El pentóxido de carbono , pentóxido de carbono o tetraoxolan-5-ona es un óxido de carbono molecular inestable . La molécula ha sido producida y estudiada a temperaturas criogénicas. La molécula es importante en la química atmosférica y en el estudio de los hielos fríos en el sistema solar exterior y el espacio interestelar . [1] La sustancia podría formarse y estar presente en Ganímedes o Tritón , lunas del sistema solar exterior.
La molécula tiene una simetría C 2 . Consiste en un anillo de cinco miembros con un átomo de carbono y cuatro átomos de oxígeno. Un quinto átomo de oxígeno tiene un doble enlace con el carbono. El cálculo ha dado como resultado una estructura teórica. El pentágono no es regular, sino que varía en la longitud de sus lados y ángulos. La distancia entre los átomos de oxígeno que no están unidos al carbono es de 1,406 Å, mientras que la distancia entre uno de estos átomos y un oxígeno unido al carbono es de 1,457 Å. La longitud del enlace carbono-oxígeno es de 1,376 Å. El doble enlace carbono-oxígeno es el más corto con 1,180 Å. No existe enlace carbono-carbono ya que solo hay un átomo de carbono. El ángulo de enlace OOO es de 100,2° y el ángulo OOC es de 109,1°. El ángulo del enlace OCO es de 125,4°. [2]
El pentóxido de carbono se produjo irradiando dióxido de carbono congelado criogénicamente con electrones de 5 keV. El mecanismo de reacción es mediante la reacción del tetróxido de carbono con un átomo de oxígeno. Esta reacción libera 17,0 kJmol −1 . [2] La formación a partir de ozono y dióxido de carbono es energéticamente desfavorable en 165,6 kJmol −1 , y el trióxido de carbono que reacciona con moléculas de dioxígeno también requeriría 31,6 kJmol −1 . [3]
Los números de ondas infrarrojas vibratorias incluyen el más destacado ν 1 1912 cm −1 para el isotopólogo más común 12 C 16 O 5 . [2] Las posibles rutas de descomposición son la formación de dióxido de carbono y ozono, o monóxido de carbono y oxígeno, o trióxido de carbono y oxígeno. [3] El pentóxido de carbono es menos volátil que el dióxido de carbono y permanece estable y sólido hasta aproximadamente 106 K. [2]
Una estructura teórica alternativa, denominada C 2v , tiene una estructura espiro con un anillo de cuatro miembros y un anillo de tres miembros unidos perpendicularmente al átomo de carbono. Sin embargo, su energía es 166 kJmol −1 mayor que la del isómero C 2 y, por lo tanto, es menos probable que se forme. Este isómero no ha sido detectado. [1]
El pentasulfuro de carbono equivalente también se conoce a partir de una matriz de gas inerte. Tiene simetría C 2 con la misma topología atómica que el pentóxido. [4]