Имена | |
---|---|
Другие названия | |
Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol ) | |
| |
Характеристики | |
ArH+ | |
Молярная масса | 40,956 г · моль -1 |
Основание конъюгата | Аргон |
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] v ArH + ArD + 1 2,28 9.09 2 1,20 4,71 3 0,85 3,27 4 0,64 2,55 5 0,46 2.11
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 Ar | 38 Ar [4] | |
Переход | наблюдаемая частота | ||
---|---|---|---|
J | ГГц | ||
1 ← 0 | 615,8584 | 617 525 | 615,85815 |
2 ← 1 | 1231.2712 | 1234,602 | |
3 ← 2 | 1845,7937 | ||
4 ← 3 | 2458.9819 | ||
5 ← 4 | 3080.3921 | ||
6 ← 5 | 3679,5835 | ||
7 ← 6 | 4286.1150 | ||
21 ← 20 | 12258,483 | ||
22 ← 21 | 12774,366 | ||
23 ← 22 | 13281.119 |
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 ]
- ^ 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/
- ^ 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 .
- ^ Quenqua, Дуглас (13 декабря 2013). «Благородные молекулы в космосе» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 26 сентября 2016 года .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Фортенберри, Райан С. (июнь 2016 г.). «Квантовая астрохимическая спектроскопия» . Международный журнал квантовой химии . 117 (2): 81–91. DOI : 10.1002 / qua.25180 .
- ^ 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 . - ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- 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 .
- ^ 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 .