Związki argonu - Argon compounds

Związki argon , związki chemiczne, które zawierają pierwiastek argon są rzadko spotykane ze względu na bezwładność z argonu atom. Jednak związki argonu wykryto w izolacji matrycy gazu obojętnego , zimnych gazach i plazmach, a jony cząsteczkowe zawierające argon zostały wytworzone i wykryte również w kosmosie. Jeden pełny śródmiąższowe związek argonu, Ar 1 C 60 jest stabilne w temperaturze pokojowej. Ar 1 C 60 został odkryty przez CSIRO .

Argon jonizuje przy 15,76 eV, czyli wyższym niż wodór, ale niższym niż hel, neon czy fluor. Cząsteczki zawierające argon mogą być cząsteczkami van der Waalsa utrzymywanymi razem bardzo słabo przez siły dyspersyjne Londona . Cząsteczki jonowe mogą być wiązane przez oddziaływania dipolowe indukowane ładunkiem. W przypadku atomów złota może zachodzić oddziaływanie kowalencyjne. Doniesiono również o kilku wiązaniach borowo-argonowych o znaczących oddziaływaniach kowalencyjnych. Metody eksperymentalne stosowane do badania związków argonu obejmowały matryce gazu obojętnego , spektroskopię w podczerwieni do badania ruchów rozciągających i zginających , spektroskopię mikrofalową i daleką podczerwień do badania rotacji, a także spektroskopię w zakresie widzialnym i ultrafioletowym do badania różnych konfiguracji elektronicznych, w tym ekscymerów . Do badania jonów wykorzystuje się spektroskopię masową . Metody obliczeniowe zostały wykorzystane do teoretycznego obliczania parametrów cząsteczek i przewidywania nowych stabilnych cząsteczek. Zastosowane metody obliczeniowe ab initio obejmowały CCSD(T) , MP2 ( teoria zaburzeń Møllera-Plesseta drugiego rzędu), CIS i CISD . W przypadku ciężkich atomów efektywne potencjały rdzenia są wykorzystywane do modelowania wewnętrznych elektronów, tak że ich wkład nie musi być obliczany indywidualnie. Wydajniejsze komputery od lat 90. sprawiły, że tego rodzaju badania in silico stały się znacznie bardziej popularne, ponieważ są znacznie mniej ryzykowne i prostsze niż rzeczywisty eksperyment. Ten artykuł opiera się głównie na wynikach eksperymentalnych lub obserwacyjnych.

Lasera fluorkiem argonu jest ważne w fotolitografii chipy krzemowe. Lasery te wytwarzają silną emisję ultrafioletową przy 192 nm.

Argonium

Argonium (ArH + ) to jon łączący proton i atom argonu. Znajduje się w przestrzeni międzygwiezdnej rozproszonym atomu wodoru gazowego, w którym frakcja cząsteczkowego wodoru H 2 mieści się w zakresie od 0,0001 do 0,001.

Argonium powstaje, gdy H 2 + reaguje z atomami Ar:

Ar + H+
2
→ ArH + + H

i jest również produkowany z jonów Ar + wytwarzanych przez promieniowanie kosmiczne i promieniowanie X z neutralnego argonu:

Ar + + H 2 → * ArH + + H 1,49 eV.

Kiedy ArH + napotyka elektron, może wystąpić rekombinacja dysocjacyjna, ale jest ona niezwykle powolna dla elektronów o niższej energii, pozwalając ArH + przetrwać znacznie dłużej niż wiele innych podobnych protonowanych kationów.

ArH + + e → ArH* → Ar + H

Sztuczny ArH + z ziemskiego Ar zawiera głównie izotop 40 Ar, a nie kosmicznie obficie 36 Ar. Sztucznie powstaje przez wyładowanie elektryczne przez mieszaninę argonu i wodoru.

Naturalne występowanie

W Mgławicy Krab ArH + występuje w kilku miejscach widocznych przez linie emisyjne . Najmocniejsze miejsce znajduje się w Południowym Filamencie. To także miejsce o najsilniejszej koncentracji jonów Ar + i Ar 2+ . Gęstość kolumnie z ArH + w Crab mgławicy wynosi od 10 12 do 10 13 atomów na centymetr kwadratowy. Prawdopodobnie energia potrzebna do wzbudzenia jonów, aby mogły one emitować, pochodzi ze zderzeń z elektronami lub cząsteczkami wodoru. W kierunku centrum Drogi Mlecznej gęstość kolumny ArH + wynosi około2 × 10 13  cm- 2 .

Klaster kationy argonu

Diargon kation Ar+
2
ma energię wiązania 1,29 eV.

Kation triargonu Ar+
3
jest liniowa, ale ma jedno wiązanie Ar-Ar krótsze od drugiego. Długości wiązania wynoszą 2,47 i 2,73 angströmów . Energia dysocjacji do Ar i Ar 2 + wynosi 0,2 eV. Zgodnie z asymetrią cząsteczki ładunek jest obliczany jako +0,10, +0,58 i +0,32 na każdym atomie argonu, dzięki czemu bardzo przypomina Ar+
2
związany z neutralnym atomem Ar.

Większe naładowane klastry argonu są również wykrywalne w spektroskopii mas. Kation tetraargonu jest również liniowy. Ar+
13
klastry dwudziestościenne mają Ar+
3
rdzeń, podczas gdy Ar+
19
jest dioktaedryczny z Ar+
4
rdzeń. Liniowy Ar+
4
rdzeń ma +0,1 ładunku na zewnętrznych atomach i +0,4 ładunku na każdym lub wewnętrznym atomie. W przypadku większych naładowanych klastrów argonu ładunek nie jest rozłożony na więcej niż cztery atomy. Zamiast tego neutralne atomy zewnętrzne są przyciągane przez indukowaną polaryzację elektryczną. Naładowane gromady argonu pochłaniają promieniowanie, od bliskiej podczerwieni, poprzez widzialne do ultrafioletowego. Rdzeń
ładujący , Ar+
2
, Ar+
3
lub Ar+
4
nazywa się chromoforem . Jego widmo jest modyfikowane przez pierwszą otoczkę dołączonych neutralnych atomów. Większe klastry mają takie samo spektrum jak mniejsze. Kiedy fotony są absorbowane w chromoforze , jest on początkowo wzbudzany elektronicznie , ale następnie energia jest przekazywana do całej gromady w postaci wibracji . Nadmiar energii jest usuwany przez zewnętrzne atomy wyparowujące z klastra pojedynczo. Proces niszczenia gromady przez światło nazywa się fotofragmentacją .

Ujemnie naładowane klastry argonu są termodynamicznie niestabilne i dlatego nie mogą istnieć. Argon ma ujemne powinowactwo do elektronów .

Monowodorek argonu

Neutralny wodorek argonu, znany również jako monowodorek argonu (ArH), był pierwszym odkrytym wodorkiem gazu szlachetnego. J. W. C. Johns odkryto linię emisji ArH przy 767 nm i ogłosił znajdowania w 1970 związek był syntetyzowany przy użyciu rentgenowskiego naświetlanie mieszaniny argonu z cząsteczek bogatych w wodór, takie jak: H 2 , H 2 O , CH 4 i CH 3 Och . Wzbudzone promieniami rentgenowskimi atomy argonu są w stanie 4p.

Monowodorek argonu jest niestabilny w stanie podstawowym, 4s, jako obojętny atom gazu obojętnego i atom wodoru odpychają się w normalnych odległościach międzycząsteczkowych. Kiedy ArH* o wyższym poziomie energii emituje foton i osiąga stan podstawowy, atomy są zbyt blisko siebie, odpychają się i rozpadają. Jednak cząsteczka van der Waalsa może istnieć z długim wiązaniem. Jednak wzbudzony ArH* może tworzyć stabilne cząsteczki Rydberga , znane również jako ekscymery . Te cząsteczki Rydberga można uznać za protonowany rdzeń argonowy otoczony elektronem w jednym z wielu możliwych stanów o wyższej energii.

Formacja: Ar + ν → Ar*;  Ar * + H 2 → ArH + H *

Zamiast diwodoru, inne cząsteczki zawierające wodór mogą również mieć atom wodoru oderwany przez wzbudzony argon, ale zauważ, że niektóre cząsteczki wiążą wodór zbyt silnie, aby reakcja mogła zachodzić. Na przykład acetylen nie utworzy w ten sposób ArH.

W cząsteczce ArH van der Waalsa długość wiązania obliczono na około 3,6 Å, a energię dysocjacji obliczono na 0,404 kJ/mol (33,8 cm- 1 ). Długość wiązania w ArH* obliczono jako 1,302 Å.

Zbadano widmo monowodorku argonu, zarówno ArH*, jak i Ar D *. Najniższy stan związany jest określany jako A 2 Σ + lub 5s. Inny stan nisko położony znany jest jako 4p, złożony ze stanów C 2 Σ + i B 2 π. Każde przejście do lub ze stanów wyższego poziomu odpowiada pasmu. Znane pasma to 3p → 5s, 4p → 5s, 5p → 5s (pochodzenie pasma17 486 0,527 cm -1 ), 6p → 5s (źródło pasma21 676 0,90 cm -1 ) 3dσ → 4P 3dπ → 4p (6900 cm -1 ) 3dδ → 4p (8200-8800 cm -1 ) 4dσ → 4p (15 075  cm- 1 , 6s → 4p (7400-7950 cm- 1 ), 7s → 4p (przewidywane na13 970  cm -1 , ale zasłonięty), 8s → 4p (16 750  cm- 1 ), 5dπ → 4p (16 460  cm- 1 ), 5p → 6s (wstęga pochodzenia 3681,171 cm- 1 ), 4f → 5s (20 682 0,17 i20 640 0,90 cm -1 początek pasma dla ARD i ArH), 4f → 3dπ (7548,76 i 7626,58 CCM -1 ), 4f → 3dδ (6038,47 i 6026,57 cm -1 ), 4F → 3dσ (4351.44 cm -1 ARD) . Przejścia idące do 5s, 3dπ → 5s i 5dπ → 5s, są silnie predysocjowane , zacierając linie. W widmie UV występuje ciągłe pasmo od 200 do 400 nm. Pasmo to wynika z dwóch różnych wyższych stanów: B 2 Π → A 2 Σ + promieniuje w zakresie 210–450 nm, a E 2 Π → A 2 Σ + wynosi od 180 do 320 nm. Pasmo w bliskiej podczerwieni od 760 do 780 nm.

Inne sposoby wytwarzania ArH obejmują rurkę wyładowczą typu Penninga lub inne wyładowania elektryczne. Jeszcze innym sposobem jest wytworzenie wiązki jonów ArH + (argonu), a następnie zneutralizowanie ich w laserowo naładowanej oparach cezu . Wykorzystując wiązkę, można obserwować czasy życia różnych stanów energetycznych, mierząc profil energii elektromagnetycznej emitowanej przy różnych długościach fal. Stan E 2 π ArH ma czas życia radiacyjnego 40 ns. Dla ArD żywotność wynosi 61 ns. Stan B 2 Π ma czas życia 16,6 ns w ArH i 17 ns w ArD.

Poliwodorki argonu

Dwuwodorowy kation argonu ArH+
2
Przewiduje się , że istnieje i jest wykrywalny w ośrodku międzygwiazdowym . Jednak nie został wykryty do 2021 r. ArH+
2
przewiduje się, że jest liniowa w postaci Ar-H-H. Odległość H-H wynosi 0,94 Å. Bariera dysocjacji wynosi tylko 2 kcal/mol (8 kJ/mol), a ArH+
2
łatwo traci atom wodoru z wytworzeniem ArH + . Stała siły wiązania ArH w tym przypadku wynosi 1,895 mdyn2 (1,895 × 10 12  Pa ).

Kation trójwodorowy argonu ArH+
3
zaobserwowano w laboratorium. ArH 2 D + , ArHD+
2
i ArD+
3
zaobserwowano również. Kation trójwodorowy argonu ma kształt planarny, z atomem argonu poza wierzchołkiem trójkąta atomów wodoru.

Argoksonium

Przewiduje się, że jon argoksonium ArOH + ma zgiętą geometrię molekularną w stanie 11 A′. 3 Σ to stan trypletowy o 0,12 eV wyższy w energii, a 3 A″ to stan trypletowy o 0,18 eV wyższy. Przewiduje się, że wiązanie Ar-O ma długość 1,684 Å i ma stałą siły 2,988 mdyn / Å 2 (2,988 × 10 12  Pa ).

ArNH +

ArNH + jest możliwą cząsteczką jonową do wykrycia w laboratorium i w kosmosie, ponieważ atomy, które ją tworzą, są wspólne. Przewiduje się, że ArNH + jest słabiej związany niż ArOH + , ze stałą siły w wiązaniu Ar−N wynoszącą 1,866 mdyn/Å 2 (1,866 × 10 12  Pa ). Przewiduje się, że kąt przy atomie azotu wynosi 97,116°. Długości Ar-N powinny wynosić 1,836 Å, a długość wiązania N-H powinna wynosić 1,046 Å

Kation dwuazotowy argonu

W laboratorium wykryto również liniowy kompleks kationowy dwuazotu argonu:

Ar + N+
2
ArN+
2
fotodysocjacjaAr ++ N 2 .

Dysocjacja daje Ar + , ponieważ jest to stan o wyższej energii. Energia wiązania wynosi 1,19 eV. Cząsteczka jest liniowa. Odległość między dwoma atomami azotu wynosi 1,1 Å. Ta odległość jest podobna do neutralnej N 2, a nie N+
2
jon. Odległość między jednym azotem a atomem argonu wynosi 2,2 Å. Pochodzenie pasma wibracyjnego dla wiązania azotu w ArN+
2
( V  = 0 → 1) wynosi 2272,2564 cm -1 w porównaniu z N 2 + przy 2175 i N 2 przy 2330 cm -1 .

W procesie fotodysocjacja , to jest trzy razy większe otrzymując Ar + + N 2 w porównaniu z Ar + N+
2
.

ArHN+
2

ArHN+
2
został wytworzony w naddźwiękowej ekspansji strumienia gazu i wykryty za pomocą spektroskopii mikrofalowej z transformacją Fouriera . Cząsteczka jest liniowa, z atomami w porządku Ar−H−N−N. Odległość Ar-H wynosi 1,864 Å. Pomiędzy wodorem i argonem istnieje silniejsze wiązanie niż w ArHCO + .

Cząsteczka powstaje w następującej reakcji:

ArH + + N 2ArHN+
2
.

Kation bis(dwuazotowy) argonu

Jon argonu może wiązać dwie cząsteczki dwuazotu (N 2 ), tworząc kompleks jonowy o liniowym kształcie i strukturze N=N−+Ar−N=N. Długość wiązania N=N wynosi 1,1014 Å, a długość wiązania azot-argon wynosi 2,3602 Å. Aby rozbić to na N 2 i ArN ., potrzeba 1,7 eV energii+
2
. Pochodzenie pasma podczerwonego z powodu drgań antysymetrycznych wiązań N=N wynosi 2288,7272 cm -1 . W porównaniu do N 2 jest przesunięta ku czerwieni o 41,99 cm- 1 . Stała rotacji w stanie podstawowym cząsteczki wynosi0,034 296  cm- 1 .

Ar(N
2
)+
2
powstaje w wyniku naddźwiękowego rozprężania mieszaniny 10:1 argonu z azotem przez dyszę, na którą uderza wiązka elektronów .

ArN 2 O +

ArN 2 O + absorbuje fotony w czterech pasmach długości fal fioletowo-ultrafioletowych, co prowadzi do rozpadu cząsteczki. Pasma to 445–420, 415–390, 390–370 i 342 nm.

ArHCO +

ArHCO + został wytworzony w procesie ekspansji gazu w strumieniu naddźwiękowym i wykryty za pomocą spektroskopii mikrofalowej z transformatą Fouriera Fabry'ego-Perota.

W wyniku tej reakcji powstaje cząsteczka

ArH + + CO → ArHCO + .

Dwutlenek węgla – jon argonu

ArCO+
2
może być podekscytowany tworząc ArCO+
2
* gdzie ładunek dodatni jest przenoszony z części dwutlenku węgla do argonu. Ta cząsteczka może występować w górnej atmosferze. Doświadczalnie cząsteczka składa się z niskim ciśnieniem argonu gazu, z dodatkiem 0,1% dwutlenku węgla , napromieniowane o 150 V wiązki elektronów . Argon jest zjonizowany i może przenieść ładunek na cząsteczkę dwutlenku węgla. Energia dysocjacji ArCO+
2
wynosi 0,26 eV.

ArCO+
2
+ CO 2 → Ar + CO
2
·WSPÓŁ+
2
(uzysk 0,435 eV.)

cząsteczki van der Waalsa

Neutralne atomy argonu bardzo słabo wiążą się z innymi neutralnymi atomami lub cząsteczkami, tworząc cząsteczki van der Waalsa . Można je wykonać poprzez rozprężanie argonu pod wysokim ciśnieniem zmieszanego z atomami innego pierwiastka. Ekspansja zachodzi przez mały otwór w próżni i powoduje ochłodzenie do temperatury kilku stopni powyżej zera absolutnego. W wyższych temperaturach atomy będą zbyt energetyczne, aby utrzymać się razem dzięki słabym londyńskim siłom dyspersyjnym . Atomy, które mają łączyć się z argonem, mogą być wytwarzane przez odparowanie laserem lub alternatywnie przez wyładowanie elektryczne. Znane cząsteczki obejmują AgAr, Ag 2 Ar, NaAr, Kar, MgAr, CaAr, SrAr, ZnAr, CdAr, HgAr, SiAr, InAr, CAR, GeAr, SnAr i BAr. SIAR wytworzono z atomami krzemu pochodzących z Si (CH 3 ) 4 .

Oprócz bardzo słabo związanych cząsteczek van der Waalsa istnieją elektronowo wzbudzone cząsteczki o tej samej formule. Jako wzór można je zapisać ArX*, gdzie „*” oznacza stan wzbudzony . Atomy są znacznie silniej związane wiązaniem kowalencyjnym. Można je modelować jako ArX + otoczone powłoką o wyższej energii z jednym elektronem. Ten zewnętrzny elektron może zmieniać energię poprzez wymianę fotonów, podobnie jak fluorescencja. Szeroko stosowany laser z fluorkiem argonu wykorzystuje ekscymer ArF* do wytwarzania silnego promieniowania ultrafioletowego o długości fali 192 nm. Laser chlorkowo-argonowy wykorzystujący ArCl* wytwarza jeszcze krótsze promieniowanie ultrafioletowe przy 175 nm, ale jest zbyt słaby do zastosowania. Chlorek argonu w tym laserze pochodzi z cząsteczek argonu i chloru.

Klastry argonowe

Schłodzony argon może tworzyć skupiska atomów. Diargon , znany również jako dimer argonu, ma energię wiązania 0,012 eV, ale klastry Ar 13 i Ar 19 mają energię sublimacji (na atom) 0,06 eV. Dla ciekłego argonu, który można zapisać jako Ar , energia wzrasta do 0,08 eV. Wykryto skupiska do kilkuset atomów argonu. Te skupiska argonu mają kształt dwudziestościenny i składają się z otoczek atomów ułożonych wokół centralnego atomu. Struktura zmienia się dla klastrów z ponad 800 atomami, aby przypominać maleńki kryształ o strukturze sześciennej (fcc) skupionej na twarzy, jak w stałym argonie. To energia powierzchniowa utrzymuje kształt dwudziestościenny , ale w przypadku większych klastrów ciśnienie wewnętrzne przyciągnie atomy do układu fcc. Neutralne skupiska argonu są przezroczyste dla światła widzialnego.

Dwuatomowe cząsteczki van der Waalsa

Cząsteczka Energia wiązania
stan podstawowy Σ
(cm −1 )
Energia wiązania w
stanie wzbudzonym Π
(cm −1 )

Długość wiązania w stanie podstawowym
(Å)

Długość wiązania w stanie wzbudzonym
(Å)
numer CAS
ArH 30736-04-0
ArHe 12254-69-2
Kłamca 42,5 925 4,89 2,48
Bar 149358-32-7
Arne 12301-65-4
NaAr 40 560 56633-38-6
MgAr 44 246 72052-59-6
Skrzydłowy 143752-09-4
SiAr
ArCl 54635-29-9
Ar 2 12595-59-4
KAR 42 373 12446-47-8
CaAr 62 134 72052-60-9
SrAr 68 136
NiAr 401838-48-0
ZnAr 96 706 72052-61-0
GaAr 149690-22-2
Bieg
KrAr 51184-77-1
Agar 90 1200
CdAr 106 544 72052-62-1
InAr 146021-90-1
SnAr
ArXe 58206-67-0
AuAr 195245-92-2
HgAr 131 446 87193-95-1

ArO* powstaje również, gdy tlen uwięziony w matrycy argonowej jest poddawany działaniu ultrafioletu w próżni . Można go wykryć po jego luminescencji:

O 2 + hvO+
2
+ e ; O  +
2
+ e → 2O*;  O* + Ar → ArO*.

Światło emitowane przez ArO* ma dwa główne pasma, jedno przy 2,215 eV, a słabsze przy 2,195 eV.

Siarczek argonu, ArS* luminescuje w bliskiej podczerwieni przy 1,62 eV. ArS jest wykonany z napromieniowanych UV OCS w osnowie argonowej. Stany wzbudzone trwają odpowiednio 7,4 i 3,5 μs dla piku i pasma widma.

Trójatomowe cząsteczki van der Waalsa

Cząsteczki klastrów zawierające dichlor i więcej niż jeden atom argonu można wytworzyć przez przetłaczanie przez dyszę mieszaniny 95:5 helu i argonu oraz śladowej ilości chloru. ArCl 2 istnieje w kształcie litery T. Ar 2 Cl 2 ma zniekształcony kształt czworościanu, z dwoma atomami argonu 4,1 Å od siebie, a ich oś 3,9 Å od Cl 2 . Energia wiązania van der Waalsa wynosi 447 cm- 1 . Ar 3 Cl 2 istnieje również z energią wiązania van der Waalsa 776 cm- 1 .

Liniowy Ar · Br 2 cząsteczki ma widmo ciągłe dla bromu cząsteczki przejścia X → B. Widmo bromu jest przesunięte w kierunku niebieskim i rozłożone, gdy wiąże atom argonu.

ArI 2 pokazuje widmo, które dodaje pasma satelitarne do wyższych wibracyjnych pasm I 2 . Cząsteczka ArI 2 ma dwa różne izomery, jeden kształt jest liniowy, a drugi ma kształt litery T. Dynamika ArI 2 jest złożona. Rozpad odbywa się różnymi drogami w dwóch izomerach. Kształt litery T podlega wewnątrzcząsteczkowej relaksacji wibracyjnej, podczas gdy liniowy bezpośrednio się rozpada. Sporządzono klastry dijodowe, I 2 Ar n .

Klaster ArClF ma kształt liniowy. Atom argonu jest najbliżej atomu chloru.

Liniowy ArBrCl może również zostać przekształcony w ArClBr lub izomer w kształcie litery T.

Wiele atomy argon może „ solwat ” a woda cząsteczki tworzące monowarstwę wokół H 2 O. Ar 12 -H 2 O jest szczególnie stabilny, o ikozahedralnymi kształt. Cząsteczki, z Ar-H 2 O do Ar 14 -H 2 O badano.

ArBH wytworzono z monowodorku boru (BH), który z kolei powstał z diboranu za pomocą lasera ultrafioletowego 193 nm. Mieszaninę BH-argon ekspandowano przez dyszę o średnicy 0,2 mm do próżni. Mieszanina gazów ochładza się, a Ar i BH łączą się, tworząc ArBH. Można zaobserwować widmo pasmowe, które łączy przejście elektronowe A 1 Π←X 1 Σ + z wibracjami i rotacją. BH ma spin singletowy i jest to pierwszy znany kompleks van der Waalsa z parą atomów spinu singletowego. Dla tej cząsteczki stała rotacji wynosi 0,133 cm- 1 , energia dysocjacji 92 cm- 1, a odległość od atomu argonu do boru 3,70 Å. Wiadomo również, że istnieje ArAlH.

Mgar 2 jest również znane.

Wieloatomowe cząsteczki van der Waalsa

Niektóre liniowe cząsteczki wieloatomowe mogą tworzyć kompleksy van der Waalsa w kształcie litery T z argonem. Należą do nich NCCN , dwutlenek węgla , podtlenek azotu , acetylen , tlenosiarczek węgla i ClCN . Inni dołączają atom argonu na jednym końcu, aby zachować liniowość, w tym HCN .

Inne wieloatomowe związki van der Waalsa argonu obejmują związki fluorobenzenu , rodnika formylowego (ArHCO), 7-azaindolu , glioksalu , chlorku sodu (ArNaCl), ArHCl i cyklopentanonu .

Cząsteczka Nazwa
Energia wiązania stanu podstawowego
(cm- 1 )
Najbliższa pozycja lub atom
do argonu

Długość wiązania w stanie podstawowym Ar
(Å)
Kąt wiązania
od atomu
(stopnie)
Siła
lub częstotliwość rozciągania wiązania
moment dipolowy D numer CAS Bibliografia
(CH 3 ) 2 F 2 Si·Ar Difluorodimetylosilan – argon
CH 2 F 2 ·Ar Difluorometan – argon F 3.485 58,6
CF 3 CN argon trifluorometylocyjankowy C1 3,73 77 947504-98-5
CF 2 HCH 3 · Ar 1,1-difluoroetan argon F
CH 2 FCH 2 F·Ar 1,2-difluoroetan argon 181 F 3,576 61 264131-14-8
CH 3 CHO·Ar Argon aldehydu octowego 161 C-1 3,567 76,34 158885-13-3
C 2 H 4 O Ar · oksiran argon 200 O 3.606 (cm) 72,34
ArBF 3 Argon trifluorku boru b 3.325 na osi ArBF ≈90,5° 0,030 mdyn/Å 0,176
ArC 6 H 6 benzen - argon na sześciokrotnej osi 3,53 z samolotu 0,12
ArPF 3 kompleks trifluorku fosforu argonu P 3.953 od środka masy 70,3 ° w PF 2 twarzy
Ar-NCCN argon- cyjanu van der Waalsa kompleksu centrum molekuły 3,58 Kształt litery T 90° 30 cm- 1 0,0979
DCCDAr acetylen deuterowany argonem centrum molekuły 3,25 Kształt litery T 90° 0,0008 mdyn/Å / 8,7 cm −1
SO 3 Ar trójtlenek siarki argon S 3.350 na osi 90° od wiązania SO 0,059 mdyn/Å / 61 cm −1
Ar•HCCH acetylen argon Kształt litery T
OCS•Ar
CH 3 OH • Ar
CH 3 Cl • Ar
Argon pirydyny
argon piroli

Argon wodny

Argon rozpuszczony w wodzie powoduje wzrost pH do 8,0, najwyraźniej poprzez zmniejszenie liczby atomów tlenu dostępnych do wiązania protonów.

Argon tworzy z lodem hydrat klatratu . Do 0,6 GPa klatrat ma strukturę sześcienną. Od 0,7 do 1,1 GPa klatrat ma strukturę czworokątną. Między 1,1 a 6,0 GPa struktura jest rombowa wyśrodkowana na ciele . Powyżej 6,1 GPa klatrat zamienia się w stały argon i lód VII . Przy ciśnieniu atmosferycznym klatrat jest stabilny poniżej 147 K. W 295 K ciśnienie argonu z klatratu wynosi 108 MPa.

Fluorowodorek argonu

Fluorowodorek argonu był ważnym odkryciem w ożywieniu badań nad chemią gazów szlachetnych. HArF jest stabilny w postaci stałej w temperaturach poniżej 17 K. Jest wytwarzany przez fotolizę fluorowodoru w stałej matrycy argonowej. HArArF miałby tak niską barierę rozkładu, że prawdopodobnie nigdy nie zostanie zaobserwowany. Jednak przewiduje się, że HBeArF będzie bardziej stabilny niż HArF.

Związki uranu

CUO w stałej matrycy argonu może wiązać jeden lub kilka atomów argonu, z wytworzeniem CuO · Ar, CuO · Ar 3 lub CUO · Ar 4 . Sam CUO jest wytwarzany przez odparowanie atomów uranu do tlenku węgla . Uran działa jako silny kwas Lewisa w CUO i tworzy wiązania z argonem o energii około 3,2 kcal/mol (13,4 kJ/mol). Argon działa jak baza Lewisa . Jego gęstość elektronowa jest wstawiona w pusty orbital 6d na atomie uranu. Widmo CUO jest zmieniane przez argon tak, że częstotliwość rozciągania U-O zmienia się od 872,2 do 804,3 cm- 1, a częstotliwość rozciągania U-C od 1047,3 do 852,5 cm- 1 . Znacząca zmiana w widmie następuje, ponieważ CUO zmienia się ze stanu singletowego (w fazie gazowej lub neonu stałego) na stan tripletowy, z kompleksowaniem argonu lub gazu szlachetnego. Długość wiązania argon-uran wynosi 3,16 Å. Jest to krótsze niż suma promieni atomowych U i Ar 3,25 Å, ale znacznie dłuższe niż normalne wiązanie kowalencyjne z uranem. Na przykład U-Cl w UCl 6 wynosi 2,49 Å. Gdy ksenon jest zawarty w stałej matrycy argonowej do kilku procent, powstają dodatkowe cząsteczki van der Waalsa: CUO·Ar 3 Xe, CUO·Ar 2 Xe 2 , CUO·ArXe 3 i CUO·Xe 4 . Podobnie krypton może zastąpić argon w CUO·Ar 3 Kr, CUO·Ar 2 Kr 2 , CUO·ArKr 3 i CUO·Kr 4 . Kształt tych cząsteczek jest z grubsza oktaedryczny , z centrum uranu i atomami gazu szlachetnego wokół równika.

NS+
2
może związać do pięciu atomów gazu szlachetnego w pierścieniu wokół liniowego O=+U=O rdzeń. Cząsteczki te powstają, gdy metaliczny uran jest poddawany laserowej ablacji do tlenu ditlenku. Daje to UO, UO 2 , UO 3 , U + i co ważne UO+
2
. NS+
2
jest następnie kondensowany do matrycy gazu szlachetnego, czystego pierwiastka lub mieszaniny. Cięższe atomy gazu szlachetnego będą miały tendencję do wypierania lżejszych atomów. Wytworzone w ten sposób cząsteczki jonowe obejmują UO
2
Ne
4
Ar+
, UO
2
Ne
3
Ar+
2
, UO
2
Ne
2
Ar+
3
, UO
2
Blisko+
4
, UO
2
Ar+
5
, UO
2
Ar
4
Kr+
, UO
2
Ar
3
Kr+
2
, UO
2
Ar
2
Kr+
3
, UO
2
ArKr+
4
, UO
2
Ar
4
Xe+
, UO
2
Ar
3
Xe+
2
, UO
2
Ar
2
Xe+
3
, oraz UO
2
ArXe+
4
, które są identyfikowane przez przesunięcie częstotliwości antysymetrycznego rozciągania U=O.

Neutralny UO 2 skondensowany w stałym argonie jest przekształcany z jednego stanu elektronowego w inny przez ligandy będące atomami argonu. W argonie konfiguracja elektronowa to 5f 2 (δφ), natomiast w neonie to 5f 1 7s 1 (stan 3 H 4g w porównaniu do 3 Φ 2u ). Dzieje się tak, ponieważ atomy argonu mają większą interakcję antywiążącą z elektronem 7s 1 , zmuszając go do przejścia do innej podpowłoki. Związek argonowany ma częstotliwość rozciągania 776 cm- 1 w porównaniu do 914,8 cm- 1 w neonu . Cząsteczka dwutlenku uranu argonu to prawdopodobnie UO 2 Ar 5 .

Tlenek berylu

Kiedy atomy berylu reagują z tlenem w stałej matrycy argonowej (lub beryl jest odparowywany do matrycy), powstaje ArBeO, który można zaobserwować w jego widmie w podczerwieni. Cząsteczka berylu jest silnie spolaryzowana, a atom argonu jest przyciągany do atomu berylu. Obliczona siła wiązania Ar-Be wynosi 6,7 kcal/mol (28 kJ/mol). Przewiduje się, że długość wiązania Ar-Be wynosi 2,042 Å.

Cykliczna cząsteczka Be 2 O 2 może wiązać dwa atomy argonu lub jeden argon wraz z innym atomem gazu szlachetnego.

Analogicznie beryl reagujący z siarkowodorem i uwięziony w matrycy argonowej w temperaturze 4 K tworzy ArBeS. Ma energię wiązania obliczoną na 12,8 kcal/mol (54 kJ/mol).

Przygotowano ArBeO 2 CO (węglan berylu) (wraz z adduktami Ne, Kr i Xe).

Cykliczna cząsteczka siarczynu berylu może również koordynować atom argonu z atomem berylu w stałej matrycy neonowej lub argonowej.

Związki karbonylowe

Grupa 6 elementów mogą tworzyć reaktywne pentaestry karbonylki , które mogą reagować z argonem. W rzeczywistości były to związki argonu odkryte w 1975 roku i były znane przed odkryciem HArF, ale zwykle są pomijane. Wolfram zwykle tworzy heksakarbonyl , ale pod wpływem promieniowania ultrafioletowego rozpada się na reaktywny pentakarbonyl. Gdy jest on skondensowany do matrycy gazu szlachetnego, widma podczerwieni i UV różnią się znacznie w zależności od użytego gazu szlachetnego. Dzieje się tak, ponieważ obecny gaz szlachetny wiąże się z wolną pozycją na atomie wolframu. Podobne wyniki występują również w przypadku molibdenu i chromu . Argon jest bardzo słabo związany z wolframem w ArW(CO) 5 . Przewiduje się, że długość wiązania Ar-W wynosi 2,852 Å. Ta sama substancja jest produkowana przez krótki czas w nadkrytycznym argonie w temperaturze 21°C. Dla ArCr(CO) 5 maksimum pasma wynosi 533 nm (w porównaniu z 624 nm w neonach i 518 nm w kryptonie ). Tworząc 18-elektronowe kompleksy, przesunięcie widma spowodowane różnymi macierzami było znacznie mniejsze, tylko w okolicach 5 nm. Wskazuje to wyraźnie na tworzenie cząsteczki przy użyciu atomów z matrycy.

Inne karbonyle i skompleksowane karbonyle również mają doniesienia o wiązaniu z argonem. Należą do nich Ru(CO) 2 (PMe 3 ) 2 Ar, Ru(CO) 2 ( dmpe ) 2 Ar, η 6 -C 6 H 6 Cr(CO) 2 Ar. Istnieją również dowody na ArHMn(CO) 4 , ArCH 3 Mn(CO) 4 i fac -( η 2- dfepe) Cr(CO) 3 Ar.

Inne kompleksy gazów szlachetnych badano metodą fotolizy karbonylków rozpuszczonych w ciekłym gazie szlachetnym, prawdopodobnie pod ciśnieniem. Te kompleksy Kr lub Xe rozpadają się w sekundowej skali czasu, ale argon nie wydaje się być badany w ten sposób. Zaletą ciekłych gazów szlachetnych jest to, że ośrodek jest całkowicie przezroczysty dla promieniowania podczerwonego , które jest potrzebne do badania drgań wiązania w substancji rozpuszczonej.

Próbowano zbadać addukty karbonylowo-argonowe w fazie gazowej, ale oddziaływanie wydaje się być zbyt słabe, aby zaobserwować widmo. W postaci gazowej linie absorpcyjne rozszerzają się w pasma ze względu na swobodny obrót w gazie. Addukty argonu w cieczach lub gazach są niestabilne, ponieważ cząsteczki łatwo reagują z innymi produktami fotolizy lub ulegają dimeryzacji , eliminując argon.

Monohalogenki metali monetarnych

Argon metali Coinage monohalogenków były pierwszymi halogenków metali szlachetnych gazem odkryto, gdy metal cząsteczki monohalide zostały wprowadzone przez strumień argonu. Po raz pierwszy znaleziono je w Vancouver w 2000 roku. Przygotowano ArMX z M = Cu , Ag lub Au i X = F , Cl lub Br . Cząsteczki są liniowe. W ArAuCl wiązanie Ar-Au wynosi 2,47 Å, częstotliwość rozciągania wynosi 198 cm- 1, a energia dysocjacji 47 kJ/mol. Powstał również ArAgBr. ArAgF ma energię dysocjacji 21 kJ/mol. Długość wiązania Ar-Ag w tych cząsteczkach wynosi 2,6 Å. ArAgCl jest izoelektroniczny z AgCl
2
co jest lepiej znane. Długość wiązania Ar-Cu w tych cząsteczkach wynosi 2,25 Å.

Tlenki metali przejściowych

W stałej matrycy argonu VO 2 formy VO 2 Ar 2 i VO 4 formy VO 4 · Ar wiązanie energii obliczono na 12,8 i 5,0 kcal / mol (53 i 21 kJ / mol). Skand w postaci ScO + koordynuje pięć atomów argonu, tworząc ScOAr+
5
. te atomy argonu można zastąpić liczbą atomów kryptonu lub ksenonu, aby uzyskać jeszcze więcej mieszanych cząsteczek gazu szlachetnego. W przypadku itru , YO + wiąże sześć atomów argonu, które również mogą być zastąpione różną liczbą atomów kryptonu lub ksenonu.

W przypadku tlenków metali przejściowych ScO, TiO i VO nie tworzą cząsteczki z jednym atomem argonu. Jednak CrO, MnO, FeO, CoO i NiO mogą koordynować jeden atom argonu w stałej matrycy argonowej. Cząsteczki tlenku metalu można wytwarzać przez ablację laserową tritlenku metalu, a następnie kondensację na stałym argonie. ArCrO absorbuje przy 846,3 cm- 1 , ArMnO przy 833,1, ArFeO przy 872,8, ArCoO przy 846,2, Ar 58 NiO przy 825,7 i Ar 60 NiO przy 822,8 cm- 1 . Wszystkie te cząsteczki są liniowe.

Istnieją również zastrzeżenia, że ​​argon tworzą cząsteczki koordynacyjne w NbO 2 Ar 2 , NbO 4 Ar, TaO 4 Ar, VO 2 Ar 2 , VO 4 Ar, Rh( η 2 -O 2 )Ar 2 , Rh( η 2 -O 2 ) 2 Ar 2 , Rh ( η 2 -O 2 ) 2 ( η 1 -OO) Ar.

Trójtlenek wolframu , WO 3 i ditlenek wolframu mono- ponadtlenkowej (η 2 -O 2 ) i WO 2 może zarówno współrzędnych argonu w matrycy argonu. Argon można zastąpić ksenonem lub tlenem cząsteczkowym, aby uzyskać skoordynowane związki ksenonowe lub ponadtlenki. Dla WO 3 Ar energia wiązania wynosi 9,4 kcal/mol, a dla (η 2- O 2 )WO 2 wynosi 8,1 kcal/mol.

Inne związki metali przejściowych

ArNiN 2 wiąże argon z 11,52 kcal/mol. Częstotliwość zginania ArN 2 zmienia się z 310,7 do 358,7 cm- 1, gdy argon przyłącza się do atomu niklu.

Inne jony

Niektóre inne zaobserwowane jony binarne zawierające argon obejmują BaAr 2+ i BaAr2+
2
, VAr + , CrAr + , FeAr + , CoAr + i NiAr + .

Klastry złota i srebra mogą wiązać argon. Znane jony to Au
3
Ar+
, Au
3
Ar+
2
, Au
3
Ar+
3
, Au
2
Agar+
3
i AuAg
2
Ar+
3
. Mają one metaliczny rdzeń w kształcie trójkąta z argonem związanym na wierzchołkach.

Wiadomo również, że w reakcji powstaje ArF +

F+
2
+ Ar → ArF + + F

i również

Ar + + F 2 → ArF + + F.

i również

SF2+
4
+ Ar → ArF + + SF+
3
.

Jony mogą być wytwarzane przez światło ultrafioletowe o długości 79,1 nm lub mniejszej. Energia jonizacji fluoru jest wyższa niż energia argonu, więc rozpad następuje w następujący sposób:

ArF + → Ar + + F.

Widmo fal milimetrowych ArF + między 119,0232 a 505.3155 GHz zostało zmierzone w celu obliczenia stałych molekularnych B 0  = 14,878 8.204  GHz , D 0  = 28,718 kHz. Istnieje możliwość, że stała sól ArF + mogłaby być przygotowana z SbF
6
lub AuF
6
aniony.

Wzbudzone lub zjonizowane atomy argonu mogą reagować z cząsteczkowym gazowym jodem w celu uzyskania plazmy ArI + Argon jest używany jako źródło jonizacji i gaz nośny w spektrometrii mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie . Plazma ta reaguje z próbkami, wytwarzając jony jednoatomowe, ale także tworzy kationy tlenku argonu (ArO + ) i azotku argonu (ArN + ), które mogą powodować zakłócenia izobaryczne w wykrywaniu i pomiarach żelaza-56 ( 56 Fe) i żelaza-54 ( 54 Fe) odpowiednio w spektrometrii masowej. Platyna obecna w stali nierdzewnej może tworzyć argid platyny (PtAr + ), który zakłóca wykrywanie uranu-234, który może być używany jako znacznik w warstwach wodonośnych. Kationy chlorku argonu mogą zakłócać wykrywanie arsenu, ponieważ stosunek masy do ładunku Ar 35 Cl + jest prawie identyczny jak w przypadku jednego stabilnego izotopu arsenu , 75 As. W tych okolicznościach, aro + mogą być usunięte przez reakcję z NH 3 . Alternatywnie, problemy te można uniknąć poprzez odparowanie elektrotermiczne lub użycie gazowego helu. Argon może również tworzyć anion z chlorem, ArCl , chociaż nie stanowi to problemu w zastosowaniach spektrometrii masowej, ponieważ wykrywane są tylko kationy.

Jon argonowo-borowy, BAr +, powstaje, gdy BBr + o energiach od 9 do 11 eV reaguje z atomami argonu. 90% ładunku dodatniego znajduje się na atomie argonu.

Jony ArC + mogą powstawać, gdy jony argonu uderzają w tlenek węgla z energiami od 21 do 60 eV. Jednak powstaje więcej jonów C + , a kiedy energia jest wysoka, O + jest wyższa.

ArN + może powstać, gdy jony argonu zderzają się z azotem o energiach od 8,2 do 41,2 eV i osiągając maksimum około 35 eV. Jednak znacznie więcej N+
2
i N + są produkowane.

ArXe + jest utrzymywany razem z siłą 1445 cm- 1, gdy jest w stanie elektronowym X, ale 1013 cm- 1, gdy jest w stanie wzbudzonym B.

Kationy metal-argon nazywane są „argidami”. Jony argidu wytwarzane podczas spektroskopii mas mają większą intensywność, gdy energia wiązania jonu jest wyższa. Elementy przejściowe mają wyższe wiązanie i intensywność strumienia jonów w porównaniu z elementami grupy głównej. Argidy mogą powstawać w plazmie w wyniku reakcji wzbudzonych atomów argonu z atomem innego pierwiastka lub w wyniku połączenia atomu argonu z innym jonem:

Ar + + M → ArM + + e ; M + + Ar → ArM + .

Dwukrotnie naładowane kationy, zwane superelektrofilami , są zdolne do reagowania z argonem. Wytwarzane jony obejmują ArCF2+
2
Łuk+
2
, ArBF+
2
i ArBF2+
zawierające wiązania między argonem a węglem lub borem.

Podwójnie zjonizowany acetylen HCCH 2+ reaguje nieefektywnie z argonem dając HCCAr 2+ . Ten produkt konkuruje z tworzeniem Ar + i argonu.

SiF2+
3
jon reaguje z argonem, tworząc ArSiF2+
2
.

Jon Długość
wiązania (Å)
Energia dysocjacji
(kJ/mol)

Długość wiązania w stanie wzbudzonym (Å)

Energia dysocjacji stanu wzbudzonego
ArH + 3,4 eV
Kłamca + 2,343 0,30 eV
Niedźwiedź + 4100 cm- 1
Bar + 2,590 210
ArC +
ArN + 3,5 2,16 eV
ArO +
ArF + 1,637 194
NaAr + 19,3
MgAr + 2.88 1200 cm- 1
AlAr + 982 cm- 1
SiAr +
ArP +
ArS +
ArCl +
Ar+
2
CaAr + 700 cm- 1
ScAr +
TiAr + 0,31eV
var + 2,65 37,D 0 =2974 cm −1
CrAr + 28,D 0 =2340
MnAr + 0,149 eV
Strach + 0,11 eV
CoAr + 2,385 49,D 0 =4111 cm- 1
NiAr + 53,D 0 =4572
CuAr + 0,53 eV
ZnAr + 2.72 0,25 eV, D 0 =2706 cm- 1
GaAr +
AsAr +
RbAr +
SrAr + 800
ZrAr + 2.72 D 0 = 2706 cm −1 3.050 1179 cm- 1
NbAr + 2,677 37,D 0 =3106 cm −1
AgAr +
InAr +
ArI +
BaAr + 600 cm- 1

Kationy wieloatomowe

Jony metali mogą również tworzyć się z więcej niż jednym atomem argonu, w rodzaju klastra metalicznego argonu. Jony metali o różnej wielkości w centrum gromady mogą pasować do różnych geometrii atomów argonu wokół jonu. W spektrometrii mas wykryto argidy z wieloma atomami argonu. Mogą one mieć zmienną liczbę przyłączonych argonu, ale istnieją magiczne liczby, w których kompleks częściej ma określoną liczbę, cztery lub sześć atomów argonu. Można je badać za pomocą analizy spektrometru masowego w czasie przelotu oraz widma fotodysocjacyjnego . Inne metody badawcze obejmują analizę eksplozji kulombowskiej . Znakowanie argonem to technika polegająca na słabym wiązaniu atomów argonu z badaną cząsteczką. Powoduje to znacznie niższą temperaturę znakowanych cząsteczek, z ostrzejszymi liniami absorpcji w podczerwieni. Cząsteczki znakowane argonem mogą zostać rozerwane przez fotony o określonej długości fali.

Jony litu dodają atomy argonu, tworząc klastry zawierające ponad sto atomów argonu. Klastry Li + Ar 4 i Li + Ar 4 są szczególnie stabilne i powszechne. Obliczenia pokazują, że wszystkie małe skupiska są dość symetryczne. Li + Ar 2 jest liniowa, Li + Ar 3 jest płaska i trójkątna z symetrią D 3h , Li + Ar 4 jest czworościenna, Li + Ar 5 może mieć kształt ostrosłupa kwadratowego lub bipiramidy trygonalnej . Li + Ar 6 to ośmiościan z Li w środku. Li + Ar 7 lub nieco większe klastry mają ośmiościan rdzenia atomów argonu z jedną lub więcej trójkątnymi ścianami nakrytymi innymi atomami argonu. Wiązanie jest znacznie słabsze, co tłumaczy ich większy niedobór.

Sód tworzy klastry z atomami argonu z pikami przy liczbach 8, 10, 16, 20, 23, 25 i 29, a także o liczbie dwudziestościennej 47, 50, 57, 60, 63, 77, 80, 116 i 147 argonu atomy. Obejmuje to kwadratowy antypryzmat (8) i zamknięty kwadratowy antypryzmat (10 atomów). W Ti + Ar 1−n atomy argonu wywołują mieszanie się podstawowego stanu elektronowego 3d 2 4s 1 z 3d 3 4s 0 . Kiedy plazma tytanu w rozprężającym się argonie jest wytwarzana za pomocą lasera, tworzą się skupiska od Ti + Ar do Ti + Ar 50 . Ale Ti + Ar 6 jest znacznie częstsze niż wszystkie inne. W tym przypadku sześć atomów argonu jest ułożonych w ośmiościan wokół centralnego jonu tytanu. Obliczenia Ti + Ar 2 DFT przewidują, że jest ona liniowa, Ti + Ar 3 nie jest nawet płaska i ma jedno krótkie i dwa dłuższe wiązania Ti-Ar. Ti + Ar 4 to zniekształcony czworościan z jednym dłuższym wiązaniem Ti-Ar. Ti + Ar 5 to asymetryczny kształt bipiramidy trygonalnej z jednym wiązaniem krótszym. W przypadku klastrów z siedmioma lub większą liczbą atomów argonu struktura zawiera oktaedon Ti + Ar 6 z trójkątnymi ścianami pokrytymi większą liczbą atomów argonu.

Przewiduje się, że Cu + Ar 2 będzie liniowa. Przewiduje się, że Cu + Ar 3 ma kształt płaskiego T z kątem Ar-Cu-Ar wynoszącym 93°. Przewiduje się, że Cu + Ar 4 jest planarny rombowy (nie kwadratowy lub czworościenny). W przypadku metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych klaster M + Ar 4 jest czworościenny. Przewiduje się, że Cu + Ar 5 ma kształt rombowej piramidy. Cu + Ar 6 ma spłaszczony kształt ośmiościenny. Cu + Ar 7 jest znacznie mniej stabilny, a siódmy atom argonu znajduje się poza wewnętrzną powłoką sześciu atomów argonu. Nazywa się to oktaedrym zamkniętym. Kompletna druga powłoka atomów argonu daje Cu + Ar 34 . Powyżej tej liczby następuje zmiana strukturalna z układem dwudziestościennym, w którym Cu + Ar 55 i Cu + Ar 146 mają większą stabilność.

Z jonem strontu Sr + od dwóch do ośmiu atomów argonu może tworzyć klastry. Sr + Ar 2 ma kształt trójkąta o symetrii C 2 v . Sr + Ar 3 ma kształt ostrosłupa trygonalnego o symetrii C 3 v . Sr + Ar 4 ma dwie piramidy trygonalne dzielące twarz i stront na wspólnym wierzchołku. Ma symetrię C 2 v . Sr + Ar 6 ma pięciokątną piramidę atomów argonu z atomem strontu poniżej podstawy.

Tetraargid niobu, Nb + Ar 4 prawdopodobnie ma atomy argonu ułożone w kwadrat wokół niobu. Podobnie dla tetraargidu wanadu, V + Ar 4 . Sześcioargidy, Co + Ar 6 i Rh + Ar 6 prawdopodobnie mają ośmiościenny układ argonu. Monokation indu tworzy klastry z wieloma atomami argonu, z liczbami magicznymi przy 12, 18, 22, 25, 28, 45 i 54 oraz 70 atomach argonu, które są liczbami dla kształtów dwudziestościennych.

Poprzez uderzenie metalicznej miedzi laserem UV w mieszaninie argonu i tlenku węgla powstają kationy karbonylkowe miedzi znakowane argonem. Jony te można badać, obserwując, które długości fal promieniowania podczerwonego powodują rozpad cząsteczek. Te jony molekularne obejmują CuCO + Ar, Cu(CO) 2 + Ar, Cu(CO) 3 + Ar, Cu(CO) 4 + Ar, które są odpowiednio rozerwane, aby utracić argon, przez liczby falowe w podczerwieni 2216, 2221, 2205 i 2194 cm -1 odpowiednio. Energia wiązania argonu wynosi odpowiednio 16,3, 1,01, 0,97 i 0,23 kcal/mol. Pik absorpcji w podczerwieni dla Cu(CO) 3 + Ar wynosi 2205 cm -1 w porównaniu do 2199 cm -1 dla Cu(CO) 3 + . Dla Cu(CO) 4 + Ar pik znajduje się przy 2198 cm -1 w porównaniu do 2193 dla Cu(CO) 4 + . Dla Cu(CO) 2 + Ar pik przy 2221 cm- 1 w porównaniu do 2218,3 dla bez argonu, a dla CuCO + Ar pik przy 2216 cm- 1 znacznie różni się od 2240,6 cm- 1 dla CuCO + . Przewidywane obliczeniowo kształty tych jonów molekularnych są liniowe dla CuCO + Ar, lekko wygięte w kształcie litery T dla Cu(CO) 2 + Ar oraz trygonalna piramida z argonem na szczycie i płaską gwiazdą przypominającą trikarbonyl miedzi tworzącą podstawę.

Jony badane argonu znakowania zawiera uwodniony protonu H + (H 2 O) n Ar gdzie n = 2 do 5, uwodniony eteru 18-korona-6 jony metali alkalicznych, uwodnione jony metali alkalicznych, metali przejściowych kompleksy acetylenu protonowany etylenowego, IrO 4 + .

Kationy argonowo-metylowe (lub metyloiumargon) Ar x CH 3 + są znane dla n = 1 do 8. CH 3 + ma kształt Y, a po dodaniu atomów argonu przechodzą one powyżej i poniżej płaszczyzny Y. Jeśli więcej argonu atomy są dodawane w linii z atomami wodoru. Δ H 0 dla ArCH 3 + wynosi 11 kcal/mol, a dla Ar 2 CH 3 + 13,5 kcal/mol (dla 2Ar + CH 3 + ).

Kationowe kompleksy z pierścieniem boroksylowym z argonem [ArB 3 O 4 ] + , [ArB 3 O 5 ] + , [ArB 4 O 6 ] + i [ArB 5 O 7 ] + zostały przygotowane przez waporyzację laserową w temperaturach kriogenicznych i badane w podczerwieni spektroskopia fazy gazowej. Były to pierwsze duże stabilne kompleksy w fazie gazowej, które charakteryzują się silnym wiązaniem celownikowym między argonem i borem.

Dykacje

Dikacje z argonem są znane z metali monetowych. Znane wskazania obejmują CuAr n 2+ i AgAr n 2+ dla n=1-8, z pikem występowania CuAr 4 2+ lub AgAr 4 2+ i AuAr n 2+ n=3-7. Oprócz czterech atomów argonu, klastry sześciu atomów argonu mają zwiększoną koncentrację. Stabilność jonów z dwoma ładunkami dodatnimi jest nieoczekiwana, ponieważ energia jonizacji argonu jest niższa niż druga energia jonizacji atomu metalu. Zatem dodatni drugi ładunek na atomie metalu powinien przenieść się do argonu, jonizując go, a następnie tworząc wysoce odpychającą cząsteczkę, która ulega eksplozji kulombowskiej. Jednak cząsteczki te wydają się być stabilne kinetycznie i aby przenieść ładunek na atom argonu, muszą przejść przez stan o wyższej energii. Oczekuje się, że klastry z czterema atomami argonu będą kwadratowe, a te z sześcioma będą oktaedrycznie zniekształcone przez efekt Jahna-Tellera .

Jon Energia pierwszej jonizacji metalu
eV
Druga jonizacja metalu
eV
energia wiązania
eV
Energia dysocjacji
(kJ/mol)
Długość
wiązania (Å)
Cu 2+ Ar 7,73 20.29 0,439 2,4
Ag 2+ Ar 7.58 21,5 0,199 2,6
Au 2+ Ar 9.22 20,5 0,670 2,6

Aniony poliatomowe

Model kulowo-kijowy kompleksu anionu superelektrofilowego [B 12 (CN) 11 ] z Ar. Rdzeń B 12 ma symetrię prawie dwudziestościenną . B – różowy, C – szary, N – granatowy, Ar – niebieski.

Przykłady anionów zawierających silne wiązania z gazami szlachetnymi są niezwykle rzadkie: generalnie nukleofilowy charakter anionów powoduje ich niezdolność do wiązania się z gazami szlachetnymi o ujemnym powinowactwie elektronowym . Jednakże 2017 odkryciem „ superelectrophilic anionów ”, w fazie gazowej, produktów fragmentacji closo - dodecaborates doprowadziły do stwierdzenia stałych anionowych związków zawierających bor wiązanie gazu szlachetnego ze znacznym stopniem oddziaływania kowalencyjne. Stwierdzono, że najbardziej reaktywny superelektrofilowy anion [B 12 (CN) 11 ] , produkt fragmentacji cyjanowanego klastra [B 12 (CN) 12 ] 2- , spontanicznie wiąże argon w temperaturze pokojowej.

Związki stałe

Armand Gautier zauważył, że skała zawiera argon (a także azot), który został uwolniony, gdy skała została rozpuszczona w kwasie, jednak sposób łączenia argonu w skale został zignorowany przez społeczność naukową.

Solwaty fulerenów

Solidny buckminsterfullerene ma małe przestrzenie między kulkami C 60 . Pod ciśnieniem 200 MPa i 200 ° C temperatury w ciągu 12 godzin w atmosferze argonu może być wstawione do ciała stałego, z wytworzeniem krystalicznego Ar 1 C 60 . Po ostygnięciu jest stabilny w standardowych warunkach przez wiele miesięcy. Atomy argonu zajmują miejsca śródmiąższowe oktaedryczne. Rozmiar sieci krystalicznej jest prawie niezmieniony w temperaturze pokojowej, ale jest nieco większy niż w czystym C 60 poniżej 265 K. Jednak argon zatrzymuje wirujące kule Buckyballa poniżej 250 K, niższej temperaturze niż w czystym C 60 .

Stały fuleren C 70 będzie również absorbował argon pod ciśnieniem 200 MPa iw temperaturze 200 °C. C 70 ·Ar zawiera argon w miejscach oktaedrycznych i ma strukturę soli kamiennej, z sześciennymi kryształami, w których parametr sieci wynosi 15,001 Å. Porównuje się to z parametrem czystej sieci C 70 równej 14,964 Å, więc argon wymusza nieznaczne rozszerzenie kryształów. Elipsoidalne kulki C 70 obracają się swobodnie w ciele stałym, nie są blokowane przez dodatkowe atomy argonu wypełniające otwory. Argon stopniowo ulatnia się w ciągu kilku dni, gdy ciało stałe jest przechowywane w standardowych warunkach, tak że C70 -Ar jest mniej trwały niż C60 -Ar. Jest to prawdopodobnie spowodowane kształtem i wewnętrzną rotacją, umożliwiającą kanały, przez które mogą poruszać się atomy Ar.

Gdy fulereny są rozpuszczane i krystalizowane z toluenu , mogą tworzyć się ciała stałe z toluenem zawartym jako część kryształu. Jednakże, jeśli ta krystalizacja jest przeprowadzana w atmosferze argonu pod wysokim ciśnieniem, toluen nie jest zawarty, zastępując go argonem. Argon jest następnie usuwany z powstałego kryształu przez ogrzewanie w celu wytworzenia niesolwatowanego stałego fulerenu.

Klatrat

Argon tworzy klatrat z hydrochinonem (HOC 6 H 4 OH) 3 •Ar. Po krystalizacji z benzenu pod ciśnieniem 20 atmosfer argonu powstaje dobrze zdefiniowana struktura zawierająca argon. Argon- fenol klatrat 4C 6 H 5 OH • Ar jest również znane. Posiada energię wiązania 40 kJ/mol. Inne podstawione fenole mogą również krystalizować z argonem. Klatrat wody argonowej opisano w rozdziale Argon wodny .

Difluorek argonu

Argon difluorek ArF 2 , przewiduje się, że jest stabilny pod ciśnieniem ponad 57 GPa. Powinien być izolatorem elektrycznym.

Ne 2 Ar i Ar 2 Ne

W okolicach 4 K występują dwie fazy, w których neon i argon mieszają się w postaci stałej: Ne 2 Ar i Ar 2 Ne. Z Kr stały argon tworzy zdezorganizowaną mieszaninę.

ArH 4

Pod wysokim ciśnieniem tworzą się stechiometryczne ciała stałe z wodorem i tlenem: Ar(H 2 ) 2 i Ar(O 2 ) 3 .

Ar(H 2 ) 2 krystalizuje w heksagonalnej fazie Lavesa C14 MgZn 2 . Jest trwały co najmniej 200 GPa, ale przewiduje się, że zmiana w 250 GPa do albę 2 budowli. Przy jeszcze wyższych ciśnieniach cząsteczki wodoru powinny rozpaść się, a następnie nastąpić metalizacja.

ArO i ArO 6

Tlen i argon pod ciśnieniem w temperaturze pokojowej tworzą kilka różnych stopów o różnej strukturze krystalicznej. Atomy argonu i cząsteczki tlenu mają podobną wielkość, dzięki czemu występuje większy zakres mieszalności w porównaniu z innymi mieszaninami gazów. Argon w stanie stałym może rozpuścić do 5% tlenu bez zmiany struktury. Poniżej 50% tlenu występuje heksagonalna faza ciasno upakowana . Jest stabilny od około 3 GPa do 8,5 GPa. Typowa formuła to ArO. Przy większej ilości tlenu między 5,5 a 7 GPa, sześcienna struktura Pm 3 n istnieje, ale pod wyższym ciśnieniem zmienia się w formę grupy przestrzennej I -42 d . Przy ponad 8,5 GPa stopy te oddzielają się od stałego argonu i ε-tlenu. Struktura sześcienna ma krawędź komórki elementarnej 5,7828 Å przy 6,9 GPa. Przedstawiciel wzorze Ar (O 2 ) 3 .

ArHe 2

Za pomocą gęstości funkcyjną teorii ArHe 2 przewiduje się, że istnieje z MgCu 2 Laves struktury fazy przy wysokich ciśnieniach poniżej 13,8 GPa. Powyżej 13,8 GPa przekształca się ALB 2 struktury.

Ar-TON

Pod ciśnieniem argon wprowadza się do zeolitu . Argon ma promień atomowy 1,8 Å, więc może wnikać w pory, jeśli są wystarczająco duże. Każda komórka elementarna zeolitu TON może zawierać do 5 atomów argonu, w porównaniu do 12 atomów neonu. Zeolit ​​TON infuzowany argonem (Ar-TON) jest bardziej ściśliwy niż Ne-TON, ponieważ niezajęte pory stają się eliptyczne pod zwiększonym ciśnieniem. Kiedy Ar-TON zostaje doprowadzony do ciśnienia atmosferycznego, argon desorbuje się powoli, tak że część pozostaje w ciele stałym bez zewnętrznego ciśnienia przez jeden dzień.

Nikiel argidowy

Przy 140 GPa i 1500K nikiel i argon tworzą stop NiAr. NiAr jest stabilny w temperaturze pokojowej i przy ciśnieniu tak niskim jak 99 GPa. Ma strukturę sześcienną (fcc) skupioną na twarzy. Związek jest metaliczny. Każdy atom niklu traci 0,2 elektronów na rzecz atomu argonu, który jest tym samym utleniaczem. Kontrastuje to z Ni 3 Xe, w którym nikiel jest utleniaczem. Objętość związku ArNi jest o 5% mniejsza niż oddzielnych pierwiastków przy tych ciśnieniach. Jeśli ten związek istnieje w jądrze Ziemi , może to wyjaśnić, dlaczego tylko połowa argonu-40, która powinna zostać wytworzona podczas rozpadu radioaktywnego, który wytwarza ciepło geotermalne, wydaje się istnieć na Ziemi.

Bibliografia

Zewnętrzne linki