Compuestos de argón - Argon compounds

Los compuestos de argón , los compuestos químicos que contienen el elemento argón , rara vez se encuentran debido a la inercia del átomo de argón . Sin embargo, se han detectado compuestos de argón en el aislamiento de la matriz de gas inerte , gases fríos y plasmas, y se han elaborado y detectado iones moleculares que contienen argón en el espacio. Un compuesto intersticial sólido de argón, Ar 1 C 60, es estable a temperatura ambiente. Ar 1 C 60 fue descubierto por el CSIRO .

El argón se ioniza a 15,76 eV, que es más alto que el hidrógeno, pero más bajo que el helio, el neón o el flúor. Las moléculas que contienen argón pueden ser moléculas de van der Waals unidas muy débilmente por las fuerzas de dispersión de London . Las moléculas iónicas pueden unirse mediante interacciones dipolares inducidas por carga. Con los átomos de oro puede haber alguna interacción covalente. También se han informado varios enlaces boro-argón con interacciones covalentes significativas. Los métodos experimentales utilizados para estudiar compuestos de argón han incluido matrices de gas inerte , espectroscopia infrarroja para estudiar movimientos de estiramiento y flexión , espectroscopia de microondas e infrarrojo lejano para estudiar la rotación, y también espectroscopia visible y ultravioleta para estudiar diferentes configuraciones electrónicas, incluidos excímeros . La espectroscopia de masas se utiliza para estudiar los iones. Se han utilizado métodos de cálculo para calcular teóricamente los parámetros de las moléculas y predecir nuevas moléculas estables. Los métodos computacionales ab initio utilizados han incluido CCSD (T) , MP2 ( teoría de perturbaciones de segundo orden de Møller-Plesset ), CIS y CISD . Para los átomos pesados, los potenciales centrales efectivos se utilizan para modelar los electrones internos, de modo que sus contribuciones no tengan que calcularse individualmente. Las computadoras más poderosas desde la década de 1990 han hecho que este tipo de estudio in silico sea mucho más popular, siendo mucho menos riesgoso y más simple que un experimento real. Este artículo se basa principalmente en resultados experimentales u observacionales.

El láser de fluoruro de argón es importante en la fotolitografía de chips de silicio. Estos láseres producen una fuerte emisión ultravioleta a 192 nm.

Argonio

El argonio (ArH + ) es un ion que combina un protón y un átomo de argón. Se encuentra en el espacio interestelar en gas hidrógeno atómico difuso donde la fracción de hidrógeno molecular H 2 está en el rango de 0,0001 a 0,001.

El argonio se forma cuando H 2 + reacciona con átomos de Ar:

Ar + H+
2
→ ArH + + H

y también se produce a partir de iones Ar + producidos por rayos cósmicos y rayos X del argón neutro:

Ar + + H 2 → * ArH + + H 1,49 eV.

Cuando ArH + encuentra un electrón, puede producirse una recombinación disociativa, pero es extremadamente lenta para los electrones de menor energía, lo que permite que ArH + sobreviva durante mucho más tiempo que muchos otros cationes protonados similares.

ArH + + e - → ArH * → Ar + H

El ArH + artificial hecho de Ar terrestre contiene principalmente el isótopo 40 Ar en lugar del 36 Ar cósmicamente abundante . De forma artificial se obtiene mediante una descarga eléctrica a través de una mezcla de argón e hidrógeno.

Ocurrencia natural

En la Nebulosa del Cangrejo , ArH + ocurre en varios puntos revelados por líneas de emisión . El lugar más fuerte está en el Filamento Sur. Este es también el lugar con la concentración más fuerte de iones Ar + y Ar 2+ . La densidad de la columna de ArH + en la Nebulosa del Cangrejo está entre 10 12 y 10 13 átomos por centímetro cuadrado. Posiblemente la energía necesaria para excitar los iones para que luego puedan emitir, provenga de colisiones con electrones o moléculas de hidrógeno. Hacia el centro de la Vía Láctea, la densidad de la columna de ArH + es de alrededor2 × 10 13  cm −2 .

Cationes de argón en racimo

El catión diargon , Ar+
2
tiene una energía de enlace de 1,29 eV.

El catión triargon Ar+
3
es lineal, pero tiene un enlace Ar − Ar más corto que el otro. Las longitudes de los enlaces son 2,47 y 2,73 ångströms . La energía de disociación de Ar y Ar 2 + es de 0,2 eV. De acuerdo con la asimetría de la molécula, la carga se calcula como +0,10, +0,58 y +0,32 en cada átomo de argón, por lo que se parece mucho a Ar+
2
unido a un átomo de Ar neutro.

Los grupos de argón cargados más grandes también son detectables en espectroscopía de masas. El catión tetraargón también es lineal. Arkansas+
13
Los racimos icosaédricos tienen un Ar+
3
núcleo, mientras que Ar+
19
es dioctaédrico con un Ar+
4
centro. El
Ar lineal+
4
El núcleo tiene una carga de +0.1 en los átomos externos y una carga de +0.4 en cada uno de los átomos internos. Para grupos de argón cargados más grandes, la carga no se distribuye en más de cuatro átomos. En cambio, los átomos exteriores neutros son atraídos por la polarización eléctrica inducida. Los cúmulos de argón cargados absorben radiación, desde el infrarrojo cercano, pasando por el visible hasta el ultravioleta. El núcleo de carga, Ar+
2
, Ar+
3
o Ar+
4
se llama cromóforo . Su espectro es modificado por la primera capa de átomos neutros adheridos. Los grupos más grandes tienen el mismo espectro que los más pequeños. Cuando los fotones se absorben en el cromóforo , inicialmente se excita electrónicamente , pero luego la energía se transfiere a todo el grupo en forma de vibración . El exceso de energía es eliminado por los átomos externos que se evaporan del cúmulo uno a la vez. El proceso de destrucción de un cúmulo por la luz se llama fotofragmentación .

Los racimos de argón cargados negativamente son termodinámicamente inestables y, por lo tanto, no pueden existir. El argón tiene una afinidad electrónica negativa .

Monohidruro de argón

El hidruro de argón neutro, también conocido como monohidruro de argón (ArH), fue el primer hidruro de gas noble descubierto. J. W. C. Johns descubrió una línea de emisión de ArH a 767 nm y anunció el hallazgo en 1970. La molécula se sintetizó mediante irradiación de rayos X de mezclas de argón con moléculas ricas en hidrógeno como H 2 , H 2 O , CH 4 y CH 3 OH . Los átomos de argón excitados por rayos X están en el estado 4p.

El monohidruro de argón es inestable en su estado fundamental, 4s, ya que un átomo de gas inerte neutro y un átomo de hidrógeno se repelen entre sí a distancias intermoleculares normales. Cuando un ArH * de mayor nivel de energía emite un fotón y alcanza el estado fundamental, los átomos están demasiado cerca unos de otros, se repelen y se rompen. Sin embargo, una molécula de van der Waals puede existir con un enlace largo. Sin embargo, el ArH * excitado puede formar moléculas de Rydberg estables , también conocidas como excímeros . Estas moléculas de Rydberg se pueden considerar como un núcleo de argón protonado , rodeado por un electrón en uno de los muchos posibles estados de mayor energía.

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

En lugar de dihidrógeno, otras moléculas que contienen hidrógeno también pueden tener un átomo de hidrógeno extraído por argón excitado, pero tenga en cuenta que algunas moléculas se unen al hidrógeno con demasiada fuerza para que prosiga la reacción. Por ejemplo, el acetileno no formará ArH de esta forma.

En la molécula de van der Waals de ArH, la longitud del enlace se calcula en aproximadamente 3,6 Å y la energía de disociación se calcula en 0,404 kJ / mol (33,8 cm -1 ). La longitud del enlace en ArH * se calcula como 1,302 Å.

Se ha estudiado el espectro del monohidruro de argón, tanto ArH * como Ar D *. El estado límite más bajo se denomina A 2 Σ + o 5s. Otro estado bajo se conoce como 4p, formado por los estados C 2 Σ + y B 2 π. Cada transición hacia o desde estados de nivel superior corresponde a una banda. Las bandas conocidas son 3p → 5s, 4p → 5s, 5p → 5s (origen de la banda17 486 0.527 cm -1 ), 6p → 5s (origen banda21 676 .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 (predicho en13 970  cm -1 , pero oscurecido), 8S → 4p (16 750  cm −1 ), 5dπ → 4p (16 460  cm -1 ), 5p → 6s (origen banda 3681.171 cm -1 ), 4f → 5s (20 682 .17 y20 640 0.90 cm -1 origen banda para ARD y ArH), 4f → 3dπ (7548,76 y 7626,58 ccm -1 ), 4f → 3dδ (6038,47 y 6026,57 cm -1 ), 4f → 3dσ (4351.44 cm -1 para ARD) . Las transiciones que van a 5s, 3dπ → 5s y 5dπ → 5s, están fuertemente disociadas , difuminando las líneas. En el espectro UV existe una banda continua de 200 a 400 nm. Esta banda se debe a dos estados superiores diferentes: B 2 Π → A 2 Σ + irradia más de 210–450 nm, y E 2 Π → A 2 Σ + está entre 180 y 320 nm. Una banda en el infrarrojo cercano de 760 a 780 nm.

Otras formas de producir ArH incluyen un tubo de descarga tipo Penning u otras descargas eléctricas. Otra forma más es crear un haz de iones ArH + (argonio) y luego neutralizarlos en vapor de cesio energizado por láser . Mediante el uso de un haz, se puede observar la vida útil de los diferentes estados de energía, midiendo el perfil de energía electromagnética emitida a diferentes longitudes de onda. El estado E 2 π de ArH tiene una vida útil radiativa de 40 ns. Para ArD, la vida útil es de 61 ns. El estado B 2 Π tiene una vida útil de 16,6 ns en ArH y 17 ns en ArD.

Polihidruros de argón

El catión argón dihidrógeno ArH+
2
se ha predicho que existe y es detectable en el medio interestelar . Sin embargo, no se ha detectado a partir de 2021. ArH+
2
se predice que es lineal en la forma Ar − H − H. La distancia H − H es 0,94 Å. La barrera de disociación es de solo 2 kcal / mol (8 kJ / mol) y ArH+
2
pierde fácilmente un átomo de hidrógeno para producir ArH + . La constante de fuerza del enlace ArH en esto es 1.895 m dinas / Å 2 (1,895 x 10 12  Pa ).

El catión argón trihidrógeno ArH+
3
se ha observado en el laboratorio. ArH 2 D + , ArHD+
2
y ArD+
3
también se han observado. El catión argón trihidrógeno tiene forma plana, con un átomo de argón fuera del vértice de un triángulo de átomos de hidrógeno.

Argoxonio

Se predice que el ion argoxonio ArOH + tiene una geometría molecular doblada en el estado 1 1 A ′. 3 Σ - es un estado triplete 0.12 eV más alto en energía, y 3 A ″ es un estado triplete 0.18 eV más alto. Se predice que el enlace Ar − O tendrá una longitud de 1.684 Å y una constante de fuerza de 2.988 mdyne / Å 2 (2,988 x 10 12  Pa ).

ArNH +

ArNH + es una posible molécula iónica a detectar en el laboratorio, y en el espacio, ya que los átomos que la componen son comunes. Se predice que ArNH + está más débilmente unido que ArOH + , con una constante de fuerza en el enlace Ar − N de 1.866 mdyne / Å 2 (1,866 x 10 12  Pa ). Se predice que el ángulo en el átomo de nitrógeno será de 97,116 °. Las longitudes de Ar − N deben ser 1.836 Å y la longitud del enlace N − H sería 1.046 Å

Catión de dinitrógeno argón

El complejo catiónico lineal argón dinitrógeno también se ha detectado en el laboratorio:

Ar + N+
2
ArN+
2
fotodisociaciónAr + + N 2 .

La disociación produce Ar + , ya que este es un estado de mayor energía. La energía de enlace es 1,19 eV. La molécula es lineal. La distancia entre dos átomos de nitrógeno es 1,1 Å. Esta distancia es similar a la del N 2 neutro más que a la de N+
2
ion. La distancia entre un nitrógeno y el átomo de argón es de 2,2 Å. El origen de la banda vibratoria para el enlace de nitrógeno en ArN+
2
( V  = 0 → 1) está en 2272.2564 cm −1 en comparación con N 2 + en 2175 y N 2 en 2330 cm −1 .

En el proceso de fotodisociación , es tres veces más probable que produzca Ar + + N 2 en comparación con Ar + N+
2
.

ArHN+
2

ArHN+
2
se ha producido en un chorro supersónico de expansión de gas y se ha detectado mediante espectroscopía de microondas por transformada de Fourier . La molécula es lineal, con los átomos en el orden Ar − H − N − N. La distancia Ar − H es 1.864 Å. Existe un enlace más fuerte entre el hidrógeno y el argón que en ArHCO + .

La molécula se forma mediante la siguiente reacción:

ArH + + N 2ArHN+
2
.

Catión bis (dinitrógeno) argón

El ion argón puede unir dos moléculas de dinitrógeno (N 2 ) para producir un complejo iónico con una forma y estructura lineal N = N−+Arkansas−N = N. La longitud del enlace N = N es 1.1014 Å, y la longitud del enlace nitrógeno-argón es 2.3602 Å. Se requieren 1,7 eV de energía para romper esto en N 2 y ArN+
2
. El origen de la banda de una banda infrarroja debido a la vibración antisimétrica de los enlaces N = N está en 2288.7272 cm -1 . Comparado con N 2 , tiene un desplazamiento al rojo de 41,99 cm −1 . La constante de rotación del estado fundamental de la molécula es0,034 296  cm −1 .

Ar (N
2
)+
2
es producido por una expansión supersónica de una mezcla 10: 1 de argón con nitrógeno a través de una boquilla, que es impactada por un haz de electrones .

ArN 2 O +

El ArN 2 O + absorbe fotones en cuatro bandas de longitud de onda violeta-ultravioleta que conducen a la ruptura de la molécula. Las bandas son 445–420, 415–390, 390–370 y 342 nm.

ArHCO +

ArHCO + se ha producido en una expansión de gas en chorro supersónico y se ha detectado mediante espectroscopía de microondas de transformada de Fourier tipo Fabry-Perot.

La molécula está hecha por esta reacción.

ArH + + CO → ArHCO + .

Ion dióxido de carbono-argón

ArCO+
2
puede estar emocionado de formar ArCO+
2
* donde la carga positiva se mueve de la parte de dióxido de carbono al argón. Esta molécula puede encontrarse en la atmósfera superior. Experimentalmente la molécula está hecha de un bajo presión de argón de gas con 0,1% de dióxido de carbono , irradiado por un 150 V haz de electrones . El argón está ionizado y puede transferir la carga a una molécula de dióxido de carbono. La energía de disociación de ArCO+
2
es 0,26 eV.

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

moléculas de van der Waals

Los átomos de argón neutros se unen muy débilmente a otros átomos o moléculas neutrales para formar moléculas de van der Waals . Estos se pueden hacer expandiendo argón a alta presión mezclado con los átomos de otro elemento. La expansión ocurre a través de un pequeño orificio hacia el vacío y da como resultado un enfriamiento a temperaturas de unos pocos grados por encima del cero absoluto. A temperaturas más altas, los átomos serán demasiado energéticos para permanecer juntos por medio de las débiles fuerzas de dispersión de Londres . Los átomos que se van a combinar con el argón se pueden producir por evaporación con un láser o alternativamente mediante una descarga eléctrica. Las moléculas conocidas incluyen AgAr, Ag 2 Ar, NaAr, KAr, MgAr, CaAr, SrAr, ZnAr, CdAr, HgAr, SiAr, InAr, CAr, GeAr, SnAr y BAr. El SiAr se hizo a partir de átomos de silicio derivados de Si (CH 3 ) 4 .

Además de las moléculas de van der Waals unidas muy débilmente, existen moléculas excitadas electrónicamente con la misma fórmula. Como fórmula, estos pueden escribirse como ArX *, con el "*" indicando un estado excitado . Los átomos están mucho más fuertemente unidos con un enlace covalente. Pueden modelarse como un ArX + rodeado por una capa de mayor energía con un electrón. Este electrón externo puede cambiar la energía mediante el intercambio de fotones y, por lo tanto, puede emitir fluorescencia. El láser de fluoruro de argón ampliamente utilizado hace uso del excímero ArF * para producir una fuerte radiación ultravioleta a 192 nm. El láser de cloruro de argón que usa ArCl * produce un ultravioleta aún más corto a 175 nm, pero es demasiado débil para su aplicación. El cloruro de argón de este láser proviene de moléculas de argón y cloro.

Racimos de argón

El gas argón enfriado puede formar grupos de átomos. Diargon , también conocido como dímero de argón, tiene una energía de enlace de 0.012 eV, pero los grupos Ar 13 y Ar 19 tienen una energía de sublimación (por átomo) de 0.06 eV. Para el argón líquido, que podría escribirse como Ar , la energía aumenta a 0.08 eV. Se han detectado grupos de hasta varios cientos de átomos de argón. Estos grupos de argón tienen forma icosaédrica y están formados por capas de átomos dispuestos alrededor de un átomo central. La estructura cambia para los grupos con más de 800 átomos para parecerse a un cristal diminuto con una estructura cúbica centrada en la cara (fcc), como en el argón sólido. Es la energía de la superficie la que mantiene una forma icosaédrica , pero para grupos más grandes, la presión interna atraerá a los átomos a una disposición fcc. Los racimos de argón neutro son transparentes a la luz visible.

Moléculas diatómicas de van der Waals

Molécula Energía de unión del
suelo Σ estado
(cm −1 )
Energía de enlace
excitado estado Π
(cm −1 )

Longitud de enlace de estado de tierra
(Å)

Longitud del enlace de estado emocionado
(Å)
número CAS
ArH 30736-04-0
ArHe 12254-69-2
Mentiroso 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
Del ala 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
Engranaje
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

El ArO * también se forma cuando el dioxígeno atrapado en una matriz de argón se somete a vacío ultravioleta . Puede detectarse por su luminiscencia:

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

La luz emitida por ArO * tiene dos bandas principales, una a 2.215 eV y una más débil a 2.195 eV.

El sulfuro de argón, ArS * se ilumina en el infrarrojo cercano a 1,62 eV. El ArS está hecho de OCS irradiado con UV en una matriz de argón. Los estados excitados tienen una duración de 7,4 y 3,5 μs para el pico y la banda del espectro, respectivamente.

Moléculas triatómicas de van der Waals

Las moléculas en racimo que contienen dicloro y más de un átomo de argón se pueden formar forzando una mezcla 95: 5 de helio y argón y un rastro de cloro a través de una boquilla. El ArCl 2 existe en forma de T. Ar 2 Cl 2 tiene una forma de tetraedro distorsionado, con los dos átomos de argón a 4,1 Å entre sí y su eje a 3,9 Å del Cl 2 . La energía de enlace de van der Waals es 447 cm −1 . Ar 3 Cl 2 también existe con una energía de enlace de van der Waals de 776 cm −1 .

La molécula lineal Ar · Br 2 tiene un espectro continuo para las transiciones X → B de la molécula de bromo . El espectro del bromo se desplaza hacia el azul y se extiende cuando se une a un átomo de argón.

ArI 2 muestra un espectro que agrega bandas de satélite a las bandas vibratorias más altas de I 2 . La molécula ArI 2 tiene dos isómeros diferentes, una forma es lineal y la otra tiene forma de T. La dinámica de ArI 2 es compleja. La ruptura ocurre a través de diferentes rutas en los dos isómeros. La forma de T sufre una relajación vibratoria intramolecular, mientras que la lineal se rompe directamente. Se han hecho racimos de yodo, I 2 Ar n .

El grupo ArClF tiene una forma lineal. El átomo de argón es el más cercano al átomo de cloro.

ArBrCl lineal también se puede reorganizar en ArClBr, o un isómero en forma de T.

Múltiples átomos de argón pueden " solvatar " una molécula de agua formando una monocapa alrededor del H 2 O. Ar 12 · H 2 O es particularmente estable y tiene una forma icosaédrica . Se han estudiado las moléculas de Ar · H 2 O a Ar 14 · H 2 O.

ArBH se produjo a partir de monohidruro de boro (BH) que a su vez se creó a partir de diborano mediante un láser ultravioleta de 193 nm. La mezcla de BH-argón se expandió a través de una boquilla de 0,2 mm de diámetro al vacío. La mezcla de gases se enfría y Ar y BH se combinan para producir ArBH. Se puede observar un espectro de banda que combina la transición electrónica A 1 Π ← X 1 Σ + , con vibración y rotación. El BH tiene espín singlete, y este es el primer complejo de van der Waals conocido con un par de átomos de espín singlete. Para esta molécula, la constante de rotación es 0.133 cm -1 , la energía de disociación es 92 cm -1 y la distancia del argón al átomo de boro es 3.70 Å. También se sabe que existe ArAlH.

También se conoce MgAr 2 .

Moléculas poliatómicas de van der Waals

Algunas moléculas poliatómicas lineales pueden formar complejos de van der Waals en forma de T con argón. Estos incluyen NCCN , dióxido de carbono , óxido nitroso , acetileno , oxisulfuro de carbono y ClCN . Otros unen el átomo de argón en un extremo para seguir siendo lineal, incluido el HCN .

Otros compuestos poliatómicos de van der Waals de argón incluyen los de fluorobenceno , radical formilo (ArHCO), 7-azaindol , glioxal , cloruro de sodio (ArNaCl), ArHCl y ciclopentanona .

Molécula Nombre
Energía de enlace del estado fundamental
(cm −1 )
Posición o átomo más cercano
al argón

Longitud del enlace del estado de tierra de Ar
(Å)
Ángulo de enlace
desde el átomo
(grados)
Fuerza
o frecuencia de estiramiento del enlace
momento dipolar D número CAS referencias
(CH 3 ) 2 F 2 Si · Ar Difluorodimetilsilano - argón
CH 2 F 2 · Ar Difluorometano - argón F 3.485 58,6
CF 3 CN argón de trifluorometilcianuro C1 3,73 77 947504-98-5
CF 2 HCH 3 · Ar 1,1-difluoroetano argón F -
CH 2 FCH 2 F · Ar 1,2-difluoroetano argón 181 F 3.576 61 264131-14-8
CH 3 CHO · Ar Argón acetaldehído 161 C-1 3.567 76,34 158885-13-3
C 2 H 4 O · Ar argón oxirano 200 O 3.606 (CM) 72,34
ArBF 3 Argón trifluoruro de boro B 3.325 en el eje ArBF ≈90.5 ° 0,030 mdyn / Å 0,176
Arco 6 H 6 benceno -argón en seis ejes 3,53 desde el avión 0,12
ArPF 3 complejo de trifluoruro de fósforo y argón PAG 3.953 desde el centro de masa 70,3 ° en la cara PF 2
Ar-NCCN argón-complejo de cianógeno de van der Waals centro de la molécula 3,58 Forma de T de 90 ° 30 cm −1 0.0979
DCCDAr acetileno deuterado con argón centro de la molécula 3,25 Forma de T de 90 ° 0,0008 mdyn / Å / 8,7 cm −1
SO 3 Ar argón trióxido de azufre S 3.350 en el eje a 90 ° de la unión SO 0,059 mdyn / Å / 61 cm −1
Ar • HCCH acetileno argón Forma de T
OCS • Ar
CH 3 OH • Ar
CH 3 Cl • Ar
Argón piridina
Argón pirrol

Argón acuoso

El argón disuelto en agua hace que el pH se eleve a 8.0, aparentemente al reducir el número de átomos de oxígeno disponibles para unir protones.

Con hielo, el argón forma un hidrato de clatrato . Hasta 0,6 GPa, el clatrato tiene una estructura cúbica. Entre 0,7 y 1,1 GPa, el clatrato tiene una estructura tetragonal. Entre 1,1 y 6,0 GPa la estructura es ortorrómbica centrada en el cuerpo . Por encima de 6,1 GPa, el clatrato se convierte en argón sólido y hielo VII . A presión atmosférica, el clatrato es estable por debajo de 147 K. A 295 K, la presión de argón del clatrato es de 108 MPa.

Fluorohidruro de argón

El fluorohidruro de argón fue un descubrimiento importante en el rejuvenecimiento del estudio de la química de los gases nobles. HArF es estable en forma sólida a temperaturas inferiores a 17 K. Se prepara mediante fotólisis de fluoruro de hidrógeno en una matriz sólida de argón. HArArF tendría una barrera a la descomposición tan baja que probablemente nunca se observará. Sin embargo, se prevé que HBeArF sea más estable que HArF.

Compuestos de uranio

CUO en una matriz sólida de argón puede unir uno o unos pocos átomos de argón para producir CUO · Ar, CUO · Ar 3 o CUO · Ar 4 . El CUO en sí se produce evaporando átomos de uranio en monóxido de carbono . El uranio actúa como un ácido de Lewis fuerte en CUO y forma enlaces con energías de aproximadamente 3,2 kcal / mol (13,4 kJ / mol) con argón. El argón actúa como base de Lewis . Su densidad de electrones se inserta en un orbital 6d vacío en el átomo de uranio. El espectro de CUO se cambia por argón de modo que la frecuencia de estiramiento U − O cambia de 872.2 a 804.3 cm −1 y la frecuencia de estiramiento U − C de 1047.3 a 852.5 cm −1 . El cambio significativo en el espectro ocurre porque el CUO cambia de un estado singlete (en fase gaseosa o neón sólido) a un estado triplete, con argón o complejos de gas noble. La longitud del enlace argón-uranio es de 3,16 Å. Esto es más corto que la suma de los radios atómicos de U y Ar de 3,25 Å, pero considerablemente más largo que un enlace covalente normal al uranio. Por ejemplo, U − Cl en UCl 6 es 2,49 Å. Cuando se incluye xenón en la matriz de argón sólido hasta un pequeño porcentaje, se forman moléculas de van der Waals adicionales: CUO · Ar 3 Xe, CUO · Ar 2 Xe 2 , CUO · ArXe 3 y CUO · Xe 4 . De manera similar, el criptón puede sustituir al argón en CUO · Ar 3 Kr, CUO · Ar 2 Kr 2 , CUO · ArKr 3 y CUO · Kr 4 . La forma de estas moléculas es aproximadamente octaédrica , con un centro de uranio y con los átomos de gas noble alrededor del ecuador.

UO+
2
puede unir hasta cinco átomos de gas noble en un anillo alrededor de un O = lineal+U= O núcleo. Estas moléculas se producen cuando el uranio metálico se somete a ablación con láser en dioxígeno. Esto produce UO, UO 2 , UO 3 , U + y, lo que es más importante, UO+
2
. UO+
2
luego se condensa en una matriz de gas noble, ya sea un elemento puro o una mezcla. Los átomos de gas noble más pesados ​​tenderán a desplazar a los átomos más ligeros. Las moléculas iónicas producidas de esta manera incluyen UO
2
Nordeste
4
Arkansas+
, UO
2
Nordeste
3
Arkansas+
2
, UO
2
Nordeste
2
Arkansas+
3
, UO
2
Cerca+
4
, UO
2
Arkansas+
5
, UO
2
Arkansas
4
Kr+
, UO
2
Arkansas
3
Kr+
2
, UO
2
Arkansas
2
Kr+
3
, UO
2
ArKr+
4
, UO
2
Arkansas
4
Xe+
, UO
2
Arkansas
3
Xe+
2
, UO
2
Arkansas
2
Xe+
3
y UO
2
ArXe+
4
, que se identifican por un cambio en la frecuencia de estiramiento antisimétrico U = O.

El UO 2 neutro condensado en argón sólido se convierte de un estado electrónico a otro mediante los ligandos del átomo de argón. En el argón, la configuración electrónica es 5f 2 (δφ) mientras que en el neón es 5f 1 7s 1 (el estado 3 H 4g comparado con 3 Φ 2u ). Esto se debe a que los átomos de argón tienen una interacción antienlazante más grande con el electrón 7s 1 , forzándolo a entrar en una subcapa diferente. El compuesto argonado tiene una frecuencia de estiramiento de 776 cm -1 en comparación con 914,8 cm -1 en el neón . Es probable que la molécula de dióxido de uranio y argón sea UO 2 Ar 5 .

Óxido de berilio

Cuando los átomos de berilio reaccionan con el oxígeno en una matriz sólida de argón (o el berilio se evapora en la matriz) se formará ArBeO, y es observable por su espectro infrarrojo. La molécula de berilio está fuertemente polarizada y el átomo de argón es atraído por el átomo de berilio. Se calcula que la fuerza de unión de Ar − Be es de 6,7 kcal / mol (28 kJ / mol). Se predice que la longitud del enlace Ar-Be sea 2.042 Å.

La molécula cíclica de Be 2 O 2 puede unir dos átomos de argón, o un argón junto con otro átomo de gas noble.

De manera análoga, el berilio que reacciona con el sulfuro de hidrógeno y queda atrapado en una matriz de argón a 4 K forma ArBeS. Tiene una energía de enlace calculada en 12,8 kcal / mol (54 kJ / mol).

Se ha preparado ArBeO 2 CO (carbonato de berilio) (junto con aductos de Ne, Kr y Xe).

La molécula de sulfito de berilio cíclico también puede coordinar un átomo de argón con el átomo de berilio en una matriz sólida de neón o argón.

Compuestos de carbonilo

Grupo 6 elementos pueden formar penta reactivas carbonilos que pueden reaccionar con argón. Estos eran en realidad compuestos de argón descubiertos en 1975 y se conocían antes del descubrimiento de HArF, pero generalmente se pasan por alto. El tungsteno normalmente forma un hexacarbonilo , pero cuando se somete a radiación ultravioleta se rompe en un pentacarbonilo reactivo. Cuando se condensa en una matriz de gas noble, el espectro infrarrojo y ultravioleta varía considerablemente dependiendo del gas noble utilizado. Esto se debe a que el gas noble presente se une a la posición vacante en el átomo de tungsteno. También se producen resultados similares con el molibdeno y el cromo . El argón está unido muy débilmente al tungsteno en ArW (CO) 5 . Se predice que la longitud de enlace Ar − W será 2.852 Å. La misma sustancia se produce durante un breve período de tiempo en argón supercrítico a 21 ° C. Para ArCr (CO) 5, el máximo de banda está a 533 nm (en comparación con 624 nm en neón y 518 nm en criptón ). Al formar complejos de 18 electrones , el cambio en el espectro debido a diferentes matrices fue mucho más pequeño, solo alrededor de 5 nm. Esto indica claramente la formación de una molécula utilizando átomos de la matriz.

Otros carbonilos y carbonilos complejados también tienen informes de unión al argón. Estos incluyen Ru (CO) 2 (PMe 3 ) 2 Ar, Ru (CO) 2 ( dmpe ) 2 Ar, η 6 -C 6 H 6 Cr (CO) 2 Ar. También existe evidencia para ArHMn (CO) 4 , ArCH 3 Mn (CO) 4 y fac - ( η 2 -dfepe) Cr (CO) 3 Ar.

Se han estudiado otros complejos de gases nobles mediante fotólisis de carbonilos disueltos en gas raro líquido, posiblemente bajo presión. Estos complejos Kr o Xe decaen en la escala de tiempo de segundos, pero el argón no parece haber sido estudiado de esta manera. La ventaja de los gases nobles líquidos es que el medio es completamente transparente a la radiación infrarroja , que es necesaria para estudiar la vibración del enlace en el soluto.

Se ha intentado estudiar los aductos de carbonil-argón en la fase gaseosa, pero la interacción parece ser demasiado débil para observar un espectro. En forma de gas, las líneas de absorción se ensanchan en bandas debido a la rotación que ocurre libremente en un gas. Los aductos de argón en líquidos o gases son inestables ya que las moléculas reaccionan fácilmente con los otros productos de fotólisis, o se dimerizan , eliminando el argón.

Monohaluros metálicos de acuñación

Los monohaluros metálicos de la acuñación de argón fueron los primeros haluros metálicos de gas noble descubierto, cuando las moléculas de monohaluro metálico se sometieron a un chorro de argón. Se encontraron por primera vez en Vancouver en 2000. Se prepararon ArMX con M = Cu , Ag o Au y X = F , Cl o Br . Las moléculas son lineales. En ArAuCl, el enlace Ar − Au es 2.47 Å, la frecuencia de estiramiento es 198 cm −1 y la energía de disociación es 47 kJ / mol. También se ha elaborado ArAgBr. ArAgF tiene una energía de disociación de 21 kJ / mol. La longitud del enlace Ar-Ag en estas moléculas es 2.6 Å. ArAgCl es isoelectrónico con AgCl-
2
que es más conocido. La longitud del enlace Ar-Cu en estas moléculas es 2.25 Å.

Óxidos de metales de transición

En una matriz sólida de argón, VO 2 forma VO 2 Ar 2 y VO 4 forma VO 4 · Ar con una energía de enlace calculada en 12,8 y 5,0 kcal / mol (53 y 21 kJ / mol). El escandio en forma de ScO + coordina cinco átomos de argón para producir ScOAr+
5
. estos átomos de argón pueden ser sustituidos por un número de átomos de criptón o xenón para producir moléculas de gases nobles aún más mezcladas. Con el itrio , YO + une seis átomos de argón, y estos también pueden ser sustituidos por un número variable de átomos de criptón o xenón.

En el caso de los monóxidos de metales de transición, ScO, TiO y VO no forman una molécula con un átomo de argón. Sin embargo, CrO, MnO, FeO, CoO y NiO pueden cada uno coordinar un átomo de argón en una matriz sólida de argón. Las moléculas de monóxido de metal se pueden producir mediante ablación con láser del trióxido de metal, seguida de condensación en argón sólido. ArCrO absorbe a 846,3 cm -1 , ArMnO a 833,1, ArFeO a 872,8, ArCoO a 846,2, Ar 58 NiO a 825,7 y Ar 60 NiO a 822,8 cm -1 . Todas estas moléculas son lineales.

También hay afirmaciones de que el argón forma moléculas de coordinación en 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.

El trióxido de tungsteno , WO 3 y el dióxido de tungsteno mono-superóxido (η 2 -O 2 ) WO 2 pueden coordinar el argón en una matriz de argón. El argón se puede reemplazar por xenón u oxígeno molecular para hacer compuestos coordinados con xenón o superóxidos. Para WO 3 Ar, la energía de enlace es de 9,4 kcal / mol y para (η 2 -O 2 ) WO 2 es de 8,1 kcal / mol.

Otros compuestos de metales de transición

ArNiN 2 se une al argón con 11,52 kcal / mol. La frecuencia de flexión del ArN 2 cambia de 310,7 a 358,7 cm -1 cuando el argón se une al átomo de níquel.

Otros iones

Algunos otros iones binarios observados que contienen argón incluyen BaAr 2+ y BaAr2+
2
, VAr + , CrAr + , FeAr + , CoAr + y NiAr + .

Los iones de racimo de oro y plata pueden unirse al argón. Los iones conocidos son Au
3
Arkansas+
, Au
3
Arkansas+
2
, Au
3
Arkansas+
3
, Au
2
AgAr+
3
y AuAg
2
Arkansas+
3
. Estos tienen un núcleo metálico de forma triangular con argón ligado en los vértices.

También se sabe que ArF + se forma en la reacción

F+
2
+ Ar → ArF + + F

y también

Ar + + F 2 → ArF + + F.

y también

SF2+
4
+ Ar → ArF + + SF+
3
.

Los iones se pueden producir mediante luz ultravioleta a 79,1 nm o menos. La energía de ionización del flúor es mayor que la del argón, por lo que la ruptura se produce así:

ArF + → Ar + + F.

Se ha medido el espectro de ondas milimétricas de ArF + entre 119,0232 y 505,3155 GHz para calcular las constantes moleculares B 0  = 14,878 8204  GHz , D 0  = 28,718 kHz. Existe la posibilidad de que se pueda preparar una sal sólida de ArF + con SbF-
6
o AuF-
6
aniones.

Los átomos de argón excitados o ionizados pueden reaccionar con el gas de yodo molecular para producir ArI + El plasma de argón se utiliza como fuente de ionización y gas portador en la espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente . Este plasma reacciona con las muestras para producir iones monoatómicos, pero también forma cationes de óxido de argón (ArO + ) y nitruro de argón (ArN + ), que pueden causar interferencia isobárica con la detección y medición de hierro-56 ( 56 Fe) y hierro-54. ( 54 Fe), respectivamente, en espectrometría de masas. El platino presente en el acero inoxidable puede formar arguro de platino (PtAr + ) que interfiere con la detección de uranio-234 que puede usarse como trazador en acuíferos. Los cationes de cloruro de argón pueden interferir con la detección de arsénico, ya que Ar 35 Cl + tiene una relación masa / carga casi idéntica a la del único isótopo estable del arsénico , 75 As. En estas circunstancias, ArO + puede eliminarse mediante reacción con NH 3 . Alternativamente, la vaporización electrotérmica o el uso de gas helio pueden evitar estos problemas de interferencia. El argón también puede formar un anión con cloro, ArCl - , aunque esto no es un problema para las aplicaciones de espectrometría de masas, ya que solo se detectan cationes.

El ion argón borynium, BAr + se produce cuando BBr + a energías entre 9 y 11 eV reacciona con átomos de argón. El 90% de la carga positiva está en el átomo de argón.

Los iones ArC + se pueden formar cuando los iones de argón impactan sobre el monóxido de carbono con energías entre 21 y 60 eV. Sin embargo , se forman más iones C + , y cuando la energía está en el lado alto, O + es mayor.

ArN + puede formarse cuando los iones de argón impactan al dinitrógeno con energías entre 8.2 y 41.2 eV y alcanzando un máximo de alrededor de 35 eV. Sin embargo, mucho más N+
2
y se producen N + .

ArXe + se mantiene unido con una fuerza de 1445 cm −1 cuando está en el estado electrónico X, pero 1013 cm −1 cuando está en el estado B excitado.

Los cationes metal-argón se denominan "arguros". Los iones argida producidos durante la espectroscopia de masas tienen mayor intensidad cuando la energía de enlace del ion es mayor. Los elementos de transición tienen una mayor intensidad de enlace y flujo de iones en comparación con los elementos del grupo principal. Los arguros se pueden formar en el plasma por átomos de argón excitados que reaccionan con otro átomo de elemento, o por un átomo de argón que se une a otro ion:

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

Los cationes doblemente cargados, llamados superelectrófilos , son capaces de reaccionar con el argón. Los iones producidos incluyen ArCF2+
2
Arco+
2
, ArBF+
2
y ArBF2+
que contiene enlaces entre argón y carbono o boro.

El acetileno HCCH 2+ doblemente ionizado reacciona de manera ineficaz con el argón para producir HCCAr 2+ . Este producto compite con la formación de Ar + y argonio.

El SiF2+
3
el ion reacciona con el argón para producir ArSiF2+
2
.

Ion Longitud de enlace
(Å)
Energía de disociación
(kJ / mol)

Longitud del enlace de estado emocionado (Å)

Energía de disociación del estado excitado
ArH + 3,4 eV
LiAr + 2.343 0,30 eV
BeAr + 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 +
Arkansas+
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
FeAr + 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

Cationes poliatómicos

Los iones metálicos también se pueden formar con más de un átomo de argón, en una especie de grupo de argón metálico. Los iones metálicos de diferentes tamaños en el centro de un grupo pueden adaptarse a diferentes geometrías de átomos de argones alrededor del ion. Se han detectado argidas con múltiples átomos de argón en espectrometría de masas. Estos pueden tener un número variable de argón adjunto, pero hay números mágicos, donde el complejo tiene más comúnmente un número particular, ya sea cuatro o seis átomos de argón. Estos se pueden estudiar mediante el análisis del espectrómetro de masas de tiempo de vuelo y mediante el espectro de fotodisociación . Otros métodos de estudio incluyen el análisis de explosión de Coulomb . El marcado con argón es una técnica mediante la cual los átomos de argón se unen débilmente a una molécula en estudio. Da como resultado una temperatura mucho más baja de las moléculas marcadas, con líneas de absorción de infrarrojos más nítidas. Las moléculas etiquetadas con argón pueden romperse por fotones de una longitud de onda particular.

Los iones de litio agregan átomos de argón para formar grupos con más de cien átomos de argón. Los grupos Li + Ar 4 y Li + Ar 4 son particularmente estables y comunes. Los cálculos muestran que los grupos pequeños son todos bastante simétricos. Li + Ar 2 es lineal, Li + Ar 3 es plano y de forma triangular con simetría D 3h , Li + Ar 4 es tetraédrico, Li + Ar 5 podría tener forma de pirámide cuadrada o bipirámide trigonal . Li + Ar 6 es una forma de octaedro con Li en el centro. Los cúmulos de Li + Ar 7 o un poco más grandes tienen un octaedro central de átomos de argón con una o más caras triangulares cubiertas por otros átomos de argón. La vinculación es mucho más débil, lo que explica su mayor escasez.

El sodio forma grupos con átomos de argón con picos en los números 8, 10, 16, 20, 23, 25 y 29, y también en los números icosaédricos de 47, 50, 57, 60, 63, 77, 80, 116 y 147 argón átomos. Esto incluye el antiprisma cuadrado (8) y el antiprisma cuadrado con casquete (10 átomos). En Ti + Ar 1 − n los átomos de argón inducen una mezcla del estado electrónico fundamental de 3d 2 4s 1 con 3d 3 4s 0 . Cuando se hace un plasma de titanio en gas argón en expansión mediante un láser, se forman grupos de Ti + Ar hasta Ti + Ar 50 . Pero Ti + Ar 6 es mucho más común que todos los demás. En este, los seis átomos de argón están dispuestos en forma de octaedro alrededor del ion titanio central. Para Ti + Ar 2, los cálculos de DFT predicen que es lineal, Ti + Ar 3 ni siquiera es plano y tiene un enlace Ti-Ar corto y dos más largos. Ti + Ar 4 es un tetraedro distorsionado, con un enlace Ti-Ar más largo. Ti + Ar 5 es una forma bipirámide trigonal asimétrica con un enlace más corto. Para los grupos con siete o más átomos de argón, la estructura contiene un octaedón Ti + Ar 6 con caras triangulares cubiertas por más átomos de argón.

Se predice que Cu + Ar 2 es lineal. Se predice que Cu + Ar 3 tendrá forma de T plana con un ángulo Ar-Cu-Ar de 93 °. Se predice que Cu + Ar 4 es plano rómbico (no cuadrado ni tetraédrico). Para los metales alcalinos y alcalinotérreos, el grupo M + Ar 4 es tetraédrico. Se predice que Cu + Ar 5 tendrá una forma de pirámide rómbica. Cu + Ar 6 tiene una forma octaédrica aplanada. Cu + Ar 7 es mucho menos estable y el séptimo átomo de argón está fuera de una capa interna de seis átomos de argón. A esto se le llama octaédrico coronado. Una segunda capa completa de átomos de argón produce Cu + Ar 34 . Por encima de este número se produce un cambio estructural con una disposición icosaédrica con Cu + Ar 55 y Cu + Ar 146 teniendo más estabilidad.

Con un ion de estroncio Sr + de dos a ocho átomos de argón pueden formar grupos. Sr + Ar 2 tiene forma de triángulo con simetría C 2 v . Sr + Ar 3 tiene una forma de pirámide trigonal con simetría C 3 v . Sr + Ar 4 tiene dos pirámides trigonales que comparten una cara y estroncio en el vértice común. Tiene una simetría C 2 v . Sr + Ar 6 tiene una pirámide pentagonal de átomos de argón con el átomo de estroncio debajo de la base.

El tetraargido de niobio, Nb + Ar 4 probablemente tiene los átomos de argón dispuestos en un cuadrado alrededor del niobio. De manera similar para el tetraargido de vanadio, V + Ar 4 . Es probable que las hexaárgidas, Co + Ar 6 y Rh + Ar 6 tengan una disposición octaédrica de argón. La monocatión de indio forma grupos con múltiples argones, con números mágicos en 12, 18, 22, 25, 28, 45 y 54, y 70 átomos de argón, que son números para formas icosaédricas.

Al eliminar el metal de cobre con un láser UV en una mezcla de argón y monóxido de carbono, se forman cationes de carbonilo de cobre marcados con argón. Estos iones se pueden estudiar observando qué longitudes de onda de radiación infrarroja hacen que las moléculas se rompan. Estos iones moleculares incluyen CuCO + Ar, Cu (CO) 2 + Ar, Cu (CO) 3 + Ar, Cu (CO) 4 + Ar que se rompen respectivamente para perder argón, por los números de onda infrarroja 2216, 2221, 2205 y 2194 cm −1 respectivamente. La energía de enlace del argón es respectivamente 16,3, 1,01, 0,97 y 0,23 kcal / mol. El pico de absorción de infrarrojos para Cu (CO) 3 + Ar es 2205 cm −1 en comparación con 2199 cm −1 para Cu (CO) 3 + . Para Cu (CO) 4 + Ar, el pico está en 2198 cm −1 en comparación con 2193 para Cu (CO) 4 + . Para Cu (CO) 2 + Ar, el pico está a 2221 cm −1 en comparación con 2218,3 para el argón libre, y para CuCO + Ar el pico está a 2216 cm −1 considerablemente diferente a 2240,6 cm −1 para CuCO + . Las formas predichas computacionalmente para estos iones moleculares son lineales para CuCO + Ar, en forma de T ligeramente doblada para Cu (CO) 2 + Ar y una pirámide trigonal con argón en la parte superior y una estrella plana como tricarbonilo de cobre formando la base.

Los iones estudiados por marcado con argón incluyen el protón hidratado H + (H 2 O) n Ar con n = 2 a 5, iones de metales alcalinos de 18-corona-6 éter hidratados, iones de metales alcalinos hidratados, complejos de acetileno de metales de transición, etileno protonado y IrO 4 + .

Los cationes argón metilo, (o metiliumargón) Ar x CH 3 + son conocidos para n = 1 a 8. CH 3 + tiene forma de Y, y cuando se agregan átomos de argón van por encima y por debajo del plano de la Y. Si hay más argón se añaden átomos que se alinean con los átomos de hidrógeno. Δ H 0 para ArCH 3 + es 11 kcal / mol, y para Ar 2 CH 3 + es 13,5 kcal / mol (para 2Ar + CH 3 + ).

Los complejos catiónicos de anillo de boroxilo con argón [ArB 3 O 4 ] + , [ArB 3 O 5 ] + , [ArB 4 O 6 ] + y [ArB 5 O 7 ] + se prepararon mediante vaporización con láser a temperaturas criogénicas y se investigaron por infrarrojos espectroscopía en fase gaseosa. Fueron los primeros grandes complejos estables en fase gaseosa que presentan un fuerte enlace dativo entre argón y boro.

Dicaciones

Las denominaciones con argón son conocidas por los metales de acuñación. Las indicaciones conocidas incluyen CuAr n 2+ y AgAr n 2+ para n = 1-8, con una ocurrencia máxima de CuAr 4 2+ o AgAr 4 2+ y AuAr n 2+ n = 3–7. Además de los cuatro átomos de argón, los grupos de seis átomos de argón tienen una concentración mejorada. La estabilidad de los iones con dos cargas positivas es inesperada ya que la energía de ionización del argón es menor que la segunda energía de ionización del átomo metálico. Entonces, la segunda carga positiva en el átomo de metal debería moverse hacia el argón, ionizándolo y luego formando una molécula altamente repulsiva que sufre una explosión de Coulomb. Sin embargo, estas moléculas parecen ser cinéticamente estables y, para transferir la carga a un átomo de argón, tienen que pasar por un estado de mayor energía. Se espera que los cúmulos con cuatro átomos de argón sean cuadrados planos, y aquellos con seis, octaédricos distorsionados por el efecto Jahn-Teller .

Ion Primera energía de ionización del metal
eV
Segunda ionización de metal
eV
energía de enlace
eV
Energía de disociación
(kJ / mol)
Longitud de enlace
(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

Aniones poliatómicos

Modelo de bola y palo del complejo de anión superelectrofílico [B 12 (CN) 11 ] - con Ar. El núcleo B 12 tiene una simetría casi icosaédrica . B - rosa, C - gris, N - azul oscuro, Ar - azul.

Los ejemplos de aniones que contienen enlaces fuertes con gases nobles son extremadamente raros: la naturaleza generalmente nucleofílica de los aniones da como resultado su incapacidad para unirse a gases nobles con su afinidad electrónica negativa . Sin embargo, el descubrimiento de 2017 de " aniones superelectrofílicos ", productos de fragmentación en fase gaseosa de closo - dodecaboratos , llevó a la observación de compuestos aniónicos estables que contienen un enlace boro-gas noble con un grado significativo de interacción covalente. Se informó que el anión superelectrofílico más reactivo [B 12 (CN) 11 ] - , producto de fragmentación del grupo cianado [B 12 (CN) 12 ] 2- , se une al argón espontáneamente a temperatura ambiente.

Compuestos sólidos

Armand Gautier notó que la roca contenía argón (y también nitrógeno) que se liberó cuando la roca se disolvió en ácido, sin embargo, la comunidad científica ignoró cómo el argón se combinó en la roca.

Solvatos de fullereno

El buckminsterfullereno sólido tiene pequeños espacios entre las bolas C 60 . Bajo 200 MPa de presión y 200 ° C de calor durante 12 horas, el argón se puede intercalar en el sólido para formar Ar 1 C 60 cristalino . Una vez que se enfría, permanece estable en condiciones estándar durante meses. Los átomos de argón ocupan sitios intersticiales octaédricos. El tamaño de la red cristalina casi no cambia a temperatura ambiente, pero es ligeramente mayor que el C 60 puro por debajo de 265 K. Sin embargo, el argón detiene el giro de las buckybolas por debajo de 250 K, una temperatura más baja que en C 60 puro .

El fullereno sólido C 70 también absorberá argón a una presión de 200 MPa y a una temperatura de 200 ° C. C 70 · Ar tiene argón en sitios octaédricos y tiene la estructura de sal de roca, con cristales cúbicos en los que el parámetro de red es 15.001 Å. Esto se compara con el parámetro de red de C 70 puro de 14,964 Å, por lo que el argón obliga a los cristales a expandirse ligeramente. Las bolas elipsoidales C 70 giran libremente en el sólido, no están bloqueadas en su posición por átomos de argón adicionales que llenan los agujeros. El argón se escapa gradualmente durante un par de días cuando el sólido se almacena en condiciones estándar, de modo que C 70 · Ar es menos estable que C 60 · Ar. Es probable que esto se deba a la forma y la rotación interna que permiten canales a través de los cuales pueden moverse los átomos de Ar.

Cuando los fullerenos se disuelven y cristalizan en tolueno , se pueden formar sólidos con tolueno incluido como parte del cristal. Sin embargo, si esta cristalización se realiza en atmósfera de argón a alta presión, no se incluye el tolueno, siendo reemplazado por argón. A continuación, se elimina el argón del cristal resultante mediante calentamiento para producir fullereno sólido no solvatado.

Clatrato

El argón forma un clatrato con hidroquinona (HOC 6 H 4 OH) 3 • Ar. Cuando se cristaliza en benceno a una presión de 20 atmósferas de argón, se obtiene una estructura bien definida que contiene argón. También se conoce un clatrato de argón- fenol 4C 6 H 5 OH • Ar. Tiene una energía de enlace de 40 kJ / mol. Otros fenoles sustituidos también pueden cristalizar con argón. El clatrato de agua de argón se describe en la sección de argón acuoso .

Difluoruro de argón

Se prevé que el difluoruro de argón, ArF 2 , sea estable a presiones superiores a 57 GPa. Debe ser un aislante eléctrico.

Ne 2 Ar y Ar 2 Ne

Alrededor de 4 K hay dos fases en las que el neón y el argón se mezclan como un sólido: Ne 2 Ar y Ar 2 Ne. Con Kr, el argón sólido forma una mezcla desorganizada.

ArH 4

A alta presión, los sólidos estequiométricos se forman con hidrógeno y oxígeno: Ar (H 2 ) 2 y Ar (O 2 ) 3 .

Ar (H 2 ) 2 cristaliza en la fase hexagonal de C14 MgZn 2 Laves . Es estable a al menos 200 GPa, pero se prevé que cambie a 250 GPa a una estructura AlB 2 . A presiones aún más altas, las moléculas de hidrógeno deberían romperse seguido de metalización.

ArO y ArO 6

El oxígeno y el argón bajo presión a temperatura ambiente forman varias aleaciones diferentes con diferentes estructuras cristalinas. Los átomos de argón y las moléculas de oxígeno son de tamaño similar, por lo que se produce un mayor rango de miscibilidad en comparación con otras mezclas de gases. El argón sólido puede disolver hasta un 5% de oxígeno sin cambiar la estructura. Por debajo del 50% de oxígeno existe una fase empaquetada hexagonal . Esto es estable desde alrededor de 3GPa a 8.5 GPa. La fórmula típica es ArO. Con más oxígeno entre 5,5 y 7 GPa, existe una estructura cúbica de Pm 3 n , pero a mayor presión cambia a una forma de grupo espacial I -42 d . Con más de 8,5 GPa, estas aleaciones se separan en argón sólido y ε-oxígeno. La estructura cúbica tiene un borde de celda unitaria de 5.7828 Å a 6.9 GPa. La fórmula representativa es Ar (O 2 ) 3 .

ArHe 2

Utilizando la teoría funcional de la densidad, se predice que ArHe 2 existe con la estructura de fase de MgCu 2 Laves a altas presiones por debajo de 13,8 GPa. Por encima de 13,8 GPa, se transforma en una estructura AlB 2 .

Ar-TON

Bajo presión, el argón se inserta en la zeolita . El argón tiene un radio atómico de 1.8 Å, por lo que puede insertarse en los poros si son lo suficientemente grandes. Cada celda unitaria de la zeolita TON puede contener hasta 5 átomos de argón, en comparación con 12 de neón. La zeolita TON infundida con argón (Ar-TON) es más comprimible que Ne-TON ya que los poros no ocupados se vuelven elípticos bajo mayor presión. Cuando el Ar-TON se lleva a la presión atmosférica, el argón solo se desorbe lentamente, de modo que algo permanece en el sólido sin presión externa durante un día.

Arcilla de níquel

A 140 GPa y 1500K, el níquel y el argón forman una aleación, NiAr. NiAr es estable a temperatura ambiente y una presión tan baja como 99 GPa. Tiene una estructura cúbica centrada en las caras (fcc). El compuesto es metálico. Cada átomo de níquel pierde 0,2 electrones en un átomo de argón que, por lo tanto, es un oxidante. Esto contrasta con el Ni 3 Xe, en el que el níquel es el oxidante. El volumen del compuesto de ArNi es un 5% menor que el de los elementos separados a estas presiones. Si este compuesto existe en el núcleo de la Tierra , podría explicar por qué solo la mitad del argón-40 que debería producirse durante la desintegración radiactiva que produce el calentamiento geotérmico parece existir en la Tierra.

Referencias

enlaces externos