Argidek magnezu - Magnesium argide

Magnezu argide jon Mgar + oznacza jon składa się z jednego zjonizowanego magnezu atomu Mg + i argonu atom. Jest to ważne w spektrometrii mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie oraz w badaniu pola wokół jonu magnezu. Potencjał jonizacji magnezu jest niższy niż pierwszy stan wzbudzenia argonu, więc ładunek dodatni w MgAr + będzie znajdował się na atomie magnezu. Cząsteczki obojętnego MgAr mogą również istnieć w stanie wzbudzonym .

Widmo

Można zaobserwować widmo MgAr + . Przypomina to Mg + , jednak niektóre linie są przesunięte na niebiesko, a inne na czerwono. Mg + stan ziemia jest określany 2 S. pierwszy stan wzbudzony elektron ma a 3s 3p przeniesiony do orbitalny i stan określany jest jako 2 P. Ale ze względu na sprzężenie spin-orbita jest rzeczywiście podzielony na 2 P 1/2i 2 P 3 / 2 energii 35,669 i 35,761 cm -1 . Dla porównania cząsteczka jonowa ma stan podstawowy zwany 2 Σ + . Odpowiadający mu stan wzbudzony dzieli się znacząco na dwa w zależności od tego, czy orbital p magnezu jest skierowany w stronę argonu, czy jest prostopadły. Kiedy elektron na orbicie p jest prostopadły do ​​osi Mg-Ar, argon widzi większą siłę elektrostatyczną od atomu magnezu i jest ściślej związany. To obniża poziom energii tak zwanego poziomu 2 Π. To też jest podzielone na 2 Π1/2i 2 Π 3 / 2 . Gdy wzbudzony elektron jest zgodny z argonem, stan nazywa się 2 Σ + i odpowiada tylko 2 P 3 ⁄ 2, a więc nie jest rozszczepiony.

Widmo MgAr + pokazuje pasma, z pierwszym na 31.396 cm- 1 , które jest przesunięte ku czerwieni o 4300 cm- 1 od Mg + . Pasmo jest zdegradowane na niebiesko. Zespół składa się z serii dubletów. Dwie linie w dublecie są oddzielone 75 cm- 1 , a od jednej pary do drugiej 270 cm- 1 . To pasmo wynika z A 2 Π ← X 2 Σ + .

Nieruchomości

W stanie podstawowym energia wiązania czyli MgAr + wynosi 1281 cm- 1, a w A 2 Π1/2stan wynosi 5554 cm- 1 (3,66 kcal/mol). A 2 Π1/2stan ma silniejsze wiązanie, ponieważ elektron ap mniej zachodzi na atom argonu, a tym samym ma mniejsze odpychanie. Energia dysocjacji jonu stanu podstawowego wynosi 1295 cm- 1 (15 kJ/mol).

Długość wiązania wynosi 2,854 Å dla stanu podstawowego i 2,406 Å dla stanu wzbudzonego. 2 stan Π przewiduje mieć radiacyjną żywotność około 6 nanosekund.

Neutralna cząsteczka

Związkowy MgAr (argon magnezowy) może również występować jako cząsteczka van der Waalsa lub tymczasowo w stanie wzbudzonym zwanym cząsteczką Rydberga . Neutralną cząsteczkę można utworzyć przez odparowanie metalicznego magnezu za pomocą lasera w argon, a następnie rozprężanie go w strumieniu naddźwiękowym. Po odparowaniu wiele atomów magnezu jest wzbudzanych w stan 3s3p (z podłoża 3s3s). Mogą one następnie dołączyć atom argonu w zderzeniu trzech ciał, dając Mg(3s3pπ 3 P J )Ar 3 Π. Wtedy ten stan wzbudzony może tracić energię w zderzeniach, tworząc Mg(3s3pπ 3 P J )Ar 3 Π 0+,0− . MgAr jest głównie utrzymywany razem z siłami dyspersyjnymi, które zmieniają się jako odwrotność szóstej potęgi separacji. Stan podstawowy MgAr ma konfigurację elektronową Mg(3s3s 1 S 0 )Ar 1 Σ + . Stany tripletowe z jednym wzbudzonym elektronem to Mg(3s3pπ 3 P 0 )Ar 3 Π 0+ , Mg(3s4s 3 S 1 )Ar 3 Σ + , Mg(3s3dδ 3 D J )Ar 3 Δ oraz Mg(3s4pπ 3 P J )Ar 3 Π 0+ . Singletowym stanem wzbudzonym pojedynczego elektronu jest Mg(3s3pπ 1 P)Ar 1 Π.

Różne stany wzbudzone można badać za pomocą wzmocnionej rezonansem jonizacji dwufotonowej i spektroskopii masowej. Widmo absorpcyjne MgAr pokazuje pasma wynikające z przejść elektronowych w połączeniu z przejściami wibracyjnymi i rotacyjnymi. Widmo obejmujące przejście elektronowe w atomie argonu i zmianę orbitalu d magnezu jest bardzo złożone z 18 różnymi gałęziami

Stan podwójnie wzbudzony, w którym dwa elektrony na atomie magnezu są pobudzone do 3p suborbitali, ma silną energię wiązania, nawet wyższą niż w MgAr + . Normalnie jon silniej wiązałby atom gazu obojętnego, ponieważ przyciąganie zmienia się o 1/R 4 , w porównaniu z 1/R 6 dla cząsteczki van der Waalsa, a w jonie chmura elektronów kurczy się z powodu większego przyciągania ładunku dodatniego to. Jednak w stanie podwójnie wzbudzonym oba atomy magnezu znajdują się w p suborbitalach, które można ustawić tak, aby gęstość elektronowa była na linii prostopadłej do potencjalnego wiązania atomu argonu. To pozwala dwóm atomom zbliżyć się do siebie bliżej.

Neutralna cząsteczka ma numer CAS 72052-59-6.

Państwo stan elektronowy Energia wzbudzenia Mg cm −1 Energia wzbudzenia MgAr cm −1 długość wiązania Å r e ω e energia dysocjacji cm −1 B 0 B e α e D 0 zniekształcenie odśrodkowe
grunt Mg(3s3s 1 S 0 )Ar 1 Σ + 0 0 4,56 mały
podkoszulek Mg(3s3pπ 1 P)Ar 1 Π 34770 34770 3,31 175
tryplet Mg(3s3pπ 3 P 0 )Ar 3 Π 0+ 21850–21911 21760 3,66 102,7 1250
Mg(3s4dσ 3 D J ) Ar 3 Σ + 53462 2.88 88,2 0,1338 0,1356 0,0037 800
Mg(3s4dδ 3 D J ) Ar 3 Δ 53063 104,1 0,1438 0,1462 0,0037 1199
Mg(3s4dπ 3 D J )Ar 3 Π 0 53037 99,4 1225
Mg(3s4s 3 S 1 )Ar 3 Σ + 41197 40317 2,84
Mg(3s3dδ 3 D J ) Ar 3 Δ 47957 46885 2,90 103,5 160 0,1274 0,1291 0,0035 1140
Mg(3s3dπ 3 D J ) Ar 3 Π 3,27 49.05 290 0.1019 0,1049 0,0061 289
Mg(3s4pπ 3 P J )Ar 3 Π 0+ 47847–47851 46663 2,84 1250
Mg (3s5pπ 3 P J ) Ar 3 Π 0 53049 110,1 1272
podwójnie Mg(3p3pπ 3 P J )Ar 3 Π 0+ 57812–57873 2,41 2960

Solidny

Przewiduje się, że pod ciśnieniem powyżej 250  gigapaskali MgAr jest stabilny w postaci ciała stałego ze strukturą anty-NiAs lub CsCl zależną od ciśnienia. Przewiduje się, że Mg 2 Ar jest stabilnym ciałem stałym ze zlokalizowanymi elektronami w strukturze, co czyni go elektronem . Te ciśnienia są wyższe niż w płaszczu Ziemi, ale argidy magnezu mogą tworzyć minerały w super ziemiach .

Podanie

MgAr + może zakłócać oznaczanie izotopów miedzi lub cynku przy użyciu spektrometrii mas z indukcyjnie sprzężoną plazmą , szczególnie przy użyciu desolwatowanej plazmy. Podczas analizowania okazów mineralnych magnez jest powszechnym pierwiastkiem występującym w osnowie skalnej. Może reagować z jonami argonu obecnymi w plazmie. W analizie gleby MgAr + zakłóca detekcję 65 Cu , chociaż powszechny izotopom ma masę cząsteczkową 64,95 w porównaniu do 64,93 dla izotopu miedzi 65 . Nazywa się to interferencją izobaryczną.

Bibliografia

Dodatkowe czytanie

  • Sprzęt używany do badania MgAr + : Hoshino, Hiroshi; Yamakita, Yoshihiro; Okutsu, Kenichi; Suzuki, Yoshitomo; Saito, Masataka; Koyasu, Kiichirou; Ohshimo, Keijiro; Misaizu, Fuminori (czerwiec 2015). „Obrazowanie fotofragmentów z masowo wybranych jonów za pomocą spektrometru mas z reflektronem I. Opracowanie aparatury i aplikacji do kompleksu Mg+-Ar”. Litery fizyki chemicznej . 630 : 111–115. doi : 10.1016/j.cplett.2015.04.033 .
  • Saidi, Sama; Alharzali, Nissrin; Berriche, Hamid (6 marca 2017). „A łącząca obliczanie reguła stanów podstawowych potencjałów van der Waalsa magnezowych kompleksów gazów rzadkich”. Fizyka molekularna . 115 (8): 931-941. Kod Bibcode : 2017MolPh.115..931S . doi : 10.1080/00268976.2017.1292368 . S2CID  53133441 .
  • Bennett, Robert R.; Breckenridge, WH (15 stycznia 1992). „Wiązanie Van der Waalsa w najniższych stanach elektronowych MgAr, ZnAr, CdAr i HgAr: Charakterystyka spektroskopowa stanów b3Π2 i e3Σ+ cząsteczki CdAr”. Czasopismo Fizyki Chemicznej . 96 (2): 882–890. Kod Bib : 1992JChPh..96..882B . doi : 10.1063/1.462108 .
  • Gajed, W.; Habli, H.; Oujia, B.; Gadea, FX (15 kwietnia 2011). „Badanie teoretyczne cząsteczki MgAr i jej jonu Mg+Ar: krzywe energii potencjalnej i stałe spektroskopowe”. Europejski Dziennik Fizyczny D . 62 (3): 371–378. Kod bib : 2011EPJD...62..371G . doi : 10.1140/epjd/e2011-10572-y . S2CID  122010638 .
  • Crepin-Gilbert, C.; Tramer, A. (październik 1999). „Fotofizyka atomów metali w kompleksach gazów rzadkich, klastrach i matrycach”. Międzynarodowe recenzje z chemii fizycznej . 18 (4): 485-556. Kod Bib : 1999IRPC...18..485C . doi : 10.1080/014423599229901 .
  • Wehrli, Dominik; Génévriez, Matthieu; Knechta, Stefana; Reiher, Markus; Merkt, Frédéric (28 lipca 2021). „Predysocjacja indukowana przez przeniesienie ładunku w stanach Rydberg kationów molekularnych: MgAr +”. Dziennik Chemii Fizycznej A : acs.jpca.1c03859. doi : 10.1021/acs.jpca.1c03859 . PMID  34319723 .