Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с гидрида аргона )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Аргоний
Аргоний-3D-vdW.png
Имена
Другие названия
Гидридоаргон (1+)
катион гидрида аргона [1]
протонированный аргон [2]
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
  • InChI = 1S / ArH / h1H / q + 1 [ NIST ] проверятьY
    Ключ: TVQSUVFYDVJWLI-UHFFFAOYSA-N [ NIST ] проверятьY
  • [ArH +]
Характеристики
ArH+
Молярная масса40,956  г · моль -1
Основание конъюгатаАргон
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Аргоний (также называемый катионом гидрида аргона , ионом гидридоаргона (1+) или протонированным аргоном ; химическая формула ArH + ) представляет собой катион, объединяющий протон и атом аргона . Его можно получить в электрическом разряде , и он был первым молекулярным ионом благородного газа, обнаруженным в межзвездном пространстве. [3]

Свойства [ править ]

Argonium является изоэлектронным с хлористым водородом . Его дипольный момент равен 2,18  Д для основного состояния. [4] энергия связи составляет 369 кДж моль -1 [5] (2,9 эВ [6] ). Это меньше, чем у H+
3и многие другие протонированные частицы , но больше, чем у H+
2. [5]

Время жизни различных колебательных состояний зависит от изотопа и становится короче для более быстрых высокоэнергетических колебаний:

Срок службы (мс) [7]
vArH +ArD +
12,289.09
21,204,71
30,853,27
40,642,55
50,462.11

Силовая постоянная связи рассчитана равной 3,88 мдин / Å 2 . [8]

Реакции [ править ]

  • ArH + + H 2 → Ar + H+
    3    [5]
  • ArH + + C → Ar + CH +
  • ArH + + N → Ar + NH +
  • ArH + + O → Ar + OH +
  • ArH + + CO → Ar + COH + [5]

Но бывает обратная реакция:

  • Ar + H+
    2    → ArH + + H. [5]
  • Ar + H+
    3    → * ArH + + H 2 [5]

Ar + + H 2 имеет поперечное сечение 10 -18  м 2 для низкой энергии. Он имеет крутой спад при энергиях более 100 эВ [9] Ar + H+
2 имеет площадь поперечного сечения 6 × 10 −19  м 2 для низкоэнергетического H+
2, но когда энергия превышает 10 эВ, выход уменьшается, и вместо этого производится больше Ar + и H 2 . [9]

Ar + H+
3имеет максимальный выход ArH + для энергий от 0,75 до 1 эВ с поперечным сечением5 × 10 -20  м 2 . 0,6 эВ необходимо, чтобы реакция продолжалась. Более чем на 4 эВ начинает появляться больше Ar + и H. [9]

Аргоний также производится из ионов Ar + , производимых космическими лучами и рентгеновскими лучами из нейтрального аргона.

  • Ar + + H 2 → * ArH + + H [5] 1,49 эВ [6]

Когда ArH + сталкивается с электроном, может происходить диссоциативная рекомбинация, но она происходит очень медленно для электронов с более низкой энергией, что позволяет ArH + выживать гораздо дольше, чем многие другие подобные протонированные катионы.

  • ArH + + e - → Ar + H [5]

Поскольку потенциал ионизации атомов аргона ниже, чем у молекулы водорода (в отличие от потенциала гелия или неона), ион аргона реагирует с молекулярным водородом, но для ионов гелия и неона они отрывают электрон от молекулы водорода. [5]

  • Ar + + H 2 → ArH + + H [5]
  • Ne + + H 2 → Ne + H + + H (диссоциативный перенос заряда) [5]
  • He + + H 2 → He + H + + H [5]

Спектр [ править ]

Искусственный ArH +, созданный из земного аргона, содержит в основном изотоп 40 Ar, а не изотоп 36 Ar, имеющийся в космическом количестве . Искусственно это делается электрическим разрядом через аргон-водородную смесь. [10] Браулт и Дэвис были первыми, кто обнаружил молекулу с помощью инфракрасной спектроскопии, чтобы наблюдать полосы колебания-вращения. [10]

Дальний инфракрасный спектр 40 Ar 1 H + [10]36 Ar38 Ar [4]
Переходнаблюдаемая частота
JГГц
1 ← 0615,8584617 525615,85815
2 ← 11231.27121234,602
3 ← 21845,7937
4 ← 32458.9819
5 ← 43080.3921
6 ← 53679,5835
7 ← 64286.1150
21 ← 2012258,483
22 ← 2112774,366
23 ← 2213281.119

В УФ-спектре есть две точки поглощения, приводящие к распаду ионов. Преобразование 11,2 эВ в состояние B 1 имеет низкий диполь и поэтому мало поглощает. 15,8 эВ для отталкивающего состояния A 1 Σ + имеет более короткую длину волны, чем предел Лаймана , и поэтому в космосе очень мало фотонов, которые могут это сделать. [5]

Естественное явление [ править ]

ArH + встречается в межзвездном диффузном газообразном атомарном водороде . Для образования аргония доля молекулярного водорода H 2 должна находиться в диапазоне от 0,0001 до 0,001. Различные молекулярные ионы образуются в зависимости от различных концентраций H 2 . Аргоний обнаруживается по его линиям поглощения на частотах 617,525 ГГц ( J = 1 → 0) и 1234,602 ГГц ( J = 2 → 1). Эти линии связаны с вращательными переходами изотополога 36 Ar 1 H + . Линии обнаружены в направлении галактического центра SgrB2 (M) и SgrB2 (N), G34.26 + 0.15, W31C.(G10.62−0.39), W49 (N) и W51e , однако там, где наблюдаются линии поглощения, аргоний вряд ли находится в микроволновом источнике, а вместо этого находится в газе перед ним. [5] Эмиссионные линии находятся в Крабовидной туманности . [6]

В Крабовидной туманности ArH + присутствует в нескольких пятнах, которые выявляются эмиссионными линиями. Самое сильное место - у Южного нити. Это также место с самой высокой концентрацией ионов Ar + и Ar 2+ . [6] Плотность ArH + в Крабовидной туманности составляет от 10 12 до 10 13 атомов на квадратный сантиметр. [6] Возможно, энергия, необходимая для возбуждения ионов и их испускания, происходит от столкновений с электронами или молекулами водорода. [6] К центру Млечного Пути плотность столбцов ArH + составляет около2 × 10 13  см −2 . [5]

Два isotopologs из argonium 36 ArH + и 38 АрН + , как известно, в далекой галактике безымянного с г = 0.88582 (7,5 млрд световых лет) , который находится на линии прямой видимости к Blazar PKS 1830-211 . [4]

Электронная нейтрализация и разрушение аргония превышает скорость образования в космосе, если концентрация H 2 ниже 1: 10 -4 . [11]

История [ править ]

Используя солнечный спектрометр с преобразованием Фурье McMath в Национальной обсерватории Китт-Пик , Джеймс У. Браулт и Самнер П. Дэвис впервые наблюдали инфракрасные линии колебания-вращения ArH + . [12] JWC Johns также наблюдал инфракрасный спектр. [13]

Используйте [ редактировать ]

Аргон облегчает реакцию трития (T 2 ) с двойными связями в жирных кислотах, образуя промежуточное соединение ArT + (тритий-аргоний). [14] Когда золото распыляется в аргон-водородной плазме, фактическое вытеснение золота осуществляется ArH + . [15]

Ссылки [ править ]

  1. ^ NIST Computational Chemistry Comparison and Benchmark Database, NIST Standard Reference Database Number 101. Выпуск 19, апрель 2018 г., редактор: Рассел Д. Джонсон III. http://cccbdb.nist.gov/
  2. ^ Neufeld, Дэвид A .; Вольфайр, Марк Г. (2016). «Химия межзвездного аргония и других зондов молекулярной фракции в диффузных облаках». Астрофизический журнал . 826 (2): 183. arXiv : 1607.00375 . Bibcode : 2016ApJ ... 826..183N . DOI : 10,3847 / 0004-637X / 826 / 2/183 . S2CID  118493563 .
  3. ^ Quenqua, Дуглас (13 декабря 2013). «Благородные молекулы в космосе» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 26 сентября 2016 года .
  4. ^ a b c Мюллер, Хольгер СП; Мюллер, Себастьен; Шильке, Питер; Бергин, Эдвин А .; Блэк, Джон Х .; Герин, Мэривонн; Lis, Dariusz C .; Neufeld, David A .; Сури, Сумейе (7 октября 2015 г.). «Обнаружение внегалактического аргония, ArH + , в направлении ПКС 1830-211». Астрономия и астрофизика . 582 : L4. arXiv : 1509.06917 . Bibcode : 2015A & A ... 582L ... 4М . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201527254 . S2CID 10017142 . 
  5. ^ a b c d e f g h i j k l m n o Schilke, P .; Neufeld, DA; Мюллер, HSP; Comito, C .; Бергин, Э.А.; Лис, округ Колумбия; Герин, М .; Черный, JH; Wolfire, M .; Indriolo, N .; Пирсон, JC; Menten, KM; Винкель, Б .; Sánchez-Monge, Á .; Möller, T .; Godard, B .; Фалгароне, Э. (4 июня 2014 г.). «Вездесущий аргоний (ArH + ) в диффузной межзвездной среде: молекулярный индикатор почти чисто атомарного газа». Астрономия и астрофизика . 566 : A29. arXiv : 1403,7902 . Бибкод : 2014A & A ... 566A..29S. DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201423727 . S2CID  44021593 .
  6. ^ a b c d e f Барлоу, штат Мэриленд; Свиньярд, BM; Оуэн, П.Дж.; Cernicharo, J .; Gomez, HL; Ivison, RJ; Krause, O .; Lim, TL; Мацуура, М .; Miller, S .; Olofsson, G .; Поулхэмптон, штат Восточный (12 декабря 2013 г.). «Обнаружение молекулярного иона благородного газа 36ArH + в Крабовидной туманности». Наука . 342 (6164): 1343–1345. arXiv : 1312,4843 . Bibcode : 2013Sci ... 342.1343B . DOI : 10.1126 / science.1243582 . PMID 24337290 . S2CID 37578581 .  
  7. ^ Павел Rosmus (1979). «Молекулярные Константы для 1 Σ + основного состояния арх + Ion». Теоретика Chimica Acta . 51 (4): 359–363. DOI : 10.1007 / BF00548944 . S2CID 98475430 . 
  8. ^ Фортенберри, Райан С. (июнь 2016 г.). «Квантовая астрохимическая спектроскопия» . Международный журнал квантовой химии . 117 (2): 81–91. DOI : 10.1002 / qua.25180 .
  9. ^ a b c Фелпс, А.В. (1992). "Столкновения H + , H+
    2    , H+
    3    , ArH + , H - , H и H 2 с Ar и Ar + и ArH + с H 2 для энергий от 0,1 эВ до 10 кэВ ». J. Phys. Chem. Ref. Data . 21 (4). Doi : 10.1063 / 1.555917 .
  10. ^ a b c Браун, Джон М .; Дженнингс, Д.А.; Ванек, М .; Цинк, LR; Эвенсон, К.М. (апрель 1988 г.). «Чистый вращательный спектр ArH +» . Журнал молекулярной спектроскопии . 128 (2): 587–589. Bibcode : 1988JMoSp.128..587B . DOI : 10.1016 / 0022-2852 (88) 90173-7 .
  11. ^ Дэвид А. Нойфельд; Марк Г. Вулфайр (1 июля 2016 г.). «Химия межзвездного аргония и другие зонды молекулярной фракции в диффузных облаках». Астрофизический журнал . 826 (2): 183. arXiv : 1607.00375 . Bibcode : 2016ApJ ... 826..183N . DOI : 10,3847 / 0004-637X / 826 / 2/183 . S2CID 118493563 . 
  12. ^ Brault, Джеймс W; Дэвис, Самнер П. (1 февраля 1982 г.). «Фундаментальные колебательно-вращательные полосы и молекулярные константы для основного состояния ArH + ( 1 Σ + )». Physica Scripta . 25 (2): 268–271. Bibcode : 1982PhyS ... 25..268B . DOI : 10.1088 / 0031-8949 / 25/2/004 .
  13. ^ Johns, ОРК (июль 1984). «Спектры протонированных инертных газов». Журнал молекулярной спектроскопии . 106 (1): 124–133. Bibcode : 1984JMoSp.106..124J . DOI : 10.1016 / 0022-2852 (84) 90087-0 .
  14. Перейти ↑ Peng, CT (апрель 1966 г.). «Механизм присоединения трития к олеату при воздействии газообразного трития». Журнал физической химии . 70 (4): 1297–1304. DOI : 10.1021 / j100876a053 . PMID 5916501 . 
  15. ^ Хименес-Редондо, Мигель; Куэто, Майте; Доменек, Хосе Луис; Танарро, Изабель; Эрреро, Виктор Х. (3 ноября 2014 г.). «Кинетика ионов в холодной плазме Ar / H 2 : актуальность ArH + » (PDF) . RSC Advances . 4 (107): 62030–62041. Bibcode : 2014RSCAd ... 462030J . DOI : 10.1039 / C4RA13102A . ISSN 2046-2069 . PMC 4685740 . PMID 26702354 .