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Argonio
Argonium-3D-vdW.png
Nombres
Otros nombres
Hidridoargón (1+)
catión hidruro de argón [1]
argón protonado [2]
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
  • InChI = 1S / ArH / h1H / q + 1 [ NIST ] chequeY
    Clave: TVQSUVFYDVJWLI-UHFFFAOYSA-N [ NIST ] chequeY
  • [ArH +]
Propiedades
ArH+
Masa molar40,956  g · mol −1
Base conjugadaArgón
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Referencias de Infobox

El argón (también llamado catión hidruro de argón , ion hidridoargón (1+) o argón protonado ; fórmula química ArH + ) es un catión que combina un protón y un átomo de argón . Puede producirse mediante una descarga eléctrica y fue el primer ion molecular de gas noble que se encontró en el espacio interestelar. [3]

Propiedades [ editar ]

El argonio es isoelectrónico con el cloruro de hidrógeno . Su momento dipolar es 2.18  D para el estado fundamental. [4] La energía de enlace es 369 kJ mol −1 [5] (2,9 eV [6] ). Esto es más pequeño que el de H+
3y muchas otras especies protonadas , pero más que la de H+
2. [5]

Las vidas de los diferentes estados vibracionales varían con el isótopo y se acortan para las vibraciones más rápidas de alta energía:

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

La constante de fuerza en el enlace se calcula en 3,88 mdyne / Å 2 . [8]

Reacciones [ editar ]

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

Pero ocurre la reacción inversa:

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

Ar + + H 2 tiene una sección transversal de 10 −18  m 2 para baja energía. Tiene una fuerte caída para energías superiores a 100 eV [9] Ar + H+
2 tiene un área de sección transversal de 6 × 10 −19  m 2 para H de baja energía+
2, pero cuando la energía excede los 10 eV, el rendimiento se reduce y en su lugar se produce más Ar + y H 2 . [9]

Ar + H+
3tiene un rendimiento máximo de ArH + para energías entre 0,75 y 1 eV con una sección transversal de5 × 10 −20  m 2 . Se necesitan 0,6 eV para que la reacción avance. Más de 4 eV más Ar + y H comienzan a aparecer. [9]

El argonio también se produce a partir de los iones Ar + producidos por los rayos cósmicos y los rayos X del argón neutro.

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

Cuando ArH + se encuentra con un electrón, puede ocurrir 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 - → Ar + H [5]

Debido a que el potencial de ionización de los átomos de argón es menor que el de la molécula de hidrógeno (en contraste con el del helio o el neón), el ion argón reacciona con el hidrógeno molecular, pero para los iones de helio y neón, quitarán un electrón de una molécula de hidrógeno. [5]

  • Ar + + H 2 → ArH + + H [5]
  • Ne + + H 2 → Ne + H + + H (transferencia de carga disociativa) [5]
  • Él + + H 2 → Él + H + + H [5]

Espectro [ editar ]

El ArH + artificial hecho de argón terrestre contiene principalmente el isótopo 40 Ar en lugar del 36 Ar cósmicamente abundante . Artificialmente se produce mediante una descarga eléctrica a través de una mezcla de argón e hidrógeno. [10] Brault y Davis fueron los primeros en detectar la molécula usando espectroscopía infrarroja para observar bandas de vibración-rotación. [10]

Espectro de infrarrojo lejano de 40 Ar 1 H + [10]36 Ar38 Ar [4]
Transiciónfrecuencia observada
JGHz
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

El espectro UV tiene dos puntos de absorción que provocan la ruptura del ión. La conversión de 11,2 eV al estado B 1 Π tiene un dipolo bajo y, por lo tanto, no absorbe mucho. Un estado de 15,8 eV a un repulsivo A 1 Σ + tiene una longitud de onda más corta que el límite de Lyman , por lo que hay muy pocos fotones alrededor para hacer esto en el espacio. [5]

Ocurrencia natural [ editar ]

ArH + ocurre en gas hidrógeno atómico difuso interestelar . Para argonium a la forma, la fracción de hidrógeno molecular H 2 debe estar en el rango de 0,0001 a 0.001. Iones moleculares diferentes se forman en correlación con diferentes concentraciones de H 2 . El argonio es detectado por sus líneas de absorción a 617,525 GHz ( J = 1 → 0) y 1234,602 GHz ( J = 2 → 1). Estas líneas se deben al isotopólogo 36 Ar 1 H + que experimenta transiciones rotacionales. Las líneas se han detectado en la dirección del centro galáctico SgrB2 (M) y SgrB2 (N), G34.26 + 0.15, W31C(G10.62-0.39), W49 (N) y W51e ; sin embargo, cuando se observan líneas de absorción, es poco probable que el argonio esté en la fuente de microondas, sino en el gas que tiene enfrente. [5] Las líneas de emisión se encuentran en la Nebulosa del Cangrejo . [6]

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+ . [6] La densidad de la columna de ArH + en la Nebulosa del Cangrejo está entre 10 12 y 10 13 átomos por centímetro cuadrado. [6] Posiblemente la energía requerida para excitar los iones para que luego puedan emitir provenga de colisiones con electrones o moléculas de hidrógeno. [6] Hacia el centro de la Vía Láctea, la densidad de la columna de ArH + es de alrededor2 × 10 13  cm −2 . [5]

Se sabe que dos isotopólogos de argonio 36 ArH + y 38 ArH + se encuentran en una galaxia distante sin nombre con z = 0.88582 (7.500 millones de años luz de distancia) que está en la línea de visión del blazar PKS 1830-211 . [4]

La neutralización de electrones y la destrucción del argonio superan la velocidad de formación en el espacio si la concentración de H 2 es inferior a 1 en 10 −4 . [11]

Historia [ editar ]

Utilizando el espectrómetro de transformada solar de Fourier McMath en el Observatorio Nacional de Kitt Peak , James W. Brault y Sumner P. Davis observaron líneas infrarrojas de rotación de vibración ArH + por primera vez. [12] JWC Johns también observó el espectro infrarrojo. [13]

Utilice [ editar ]

El argón facilita la reacción del tritio (T 2 ) con dobles enlaces en los ácidos grasos formando un intermedio ArT + (tritio argonio). [14] Cuando se pulveriza oro con un plasma de argón-hidrógeno, el desplazamiento real del oro lo realiza ArH + . [15]

Referencias [ editar ]

  1. ^ Comparación de química computacional de NIST y base de datos de referencia, base de datos de referencia estándar de NIST número 101. Versión 19, abril de 2018, Editor: Russell D. Johnson III. http://cccbdb.nist.gov/
  2. ^ Neufeld, David A .; Wolfire, Mark G. (2016). "La química del argonio interestelar y otras sondas de la fracción molecular en nubes difusas". El diario astrofísico . 826 (2): 183. arXiv : 1607.00375 . Código Bibliográfico : 2016ApJ ... 826..183N . doi : 10.3847 / 0004-637X / 826/2/183 . S2CID  118493563 .
  3. ^ Quenqua, Douglas (13 de diciembre de 2013). "Nobles moléculas encontradas en el espacio" . The New York Times . Consultado el 26 de septiembre de 2016 .
  4. ^ a b c Müller, Holger SP; Muller, Sébastien; Schilke, Peter; Bergin, Edwin A .; Black, John H .; Gerin, Maryvonne; Lis, Dariusz C .; Neufeld, David A .; Suri, Sümeyye (7 de octubre de 2015). "Detección de argonio extragaláctico, ArH + , hacia PKS 1830-211". Astronomía y Astrofísica . 582 : L4. arXiv : 1509.06917 . Bibcode : 2015A & A ... 582L ... 4M . 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; Müller, HSP; Comito, C .; Bergin, EA; Lis, DC; Gerin, M .; Negro, JH; Wolfire, M .; Indriolo, N .; Pearson, JC; Menten, KM; Winkel, B .; Sánchez-Monge, Á .; Möller, T .; Godard, B .; Falgarone, E. (4 de junio de 2014). "Argonio ubicuo (ArH + ) en el medio interestelar difuso: un trazador molecular de gas casi puramente atómico". Astronomía y Astrofísica . 566 : A29. arXiv : 1403.7902 . Código Bib : 2014A & A ... 566A..29S. doi : 10.1051 / 0004-6361 / 201423727 . S2CID  44021593 .
  6. ^ a b c d e f Barlow, MJ; Swinyard, BM; Owen, PJ; Cernicharo, J .; Gómez, HL; Ivison, RJ; Krause, O .; Lim, TL; Matsuura, M .; Miller, S .; Olofsson, G .; Polehampton, ET (12 de diciembre de 2013). "Detección de un ion molecular de gas noble, 36ArH +, en la nebulosa del cangrejo". Ciencia . 342 (6164): 1343-1345. arXiv : 1312.4843 . Código bibliográfico : 2013Sci ... 342.1343B . doi : 10.1126 / science.1243582 . PMID 24337290 . S2CID 37578581 .  
  7. ^ Pavel Rosmus (1979). "Constantes moleculares para el 1 Σ + estado fundamental del ión ArH + ". Theoretica Chimica Acta . 51 (4): 359–363. doi : 10.1007 / BF00548944 . S2CID 98475430 . 
  8. ^ Fortenberry, Ryan C. (junio de 2016). "Espectroscopia astroquímica cuántica" . Revista Internacional de Química Cuántica . 117 (2): 81–91. doi : 10.1002 / qua.25180 .
  9. ↑ a b c Phelps, AV (1992). "Colisiones de H + , H+
    2    , H+
    3    , ArH + , H - , H y H 2 con Ar y de Ar + y ArH + con H 2 para energías de 0,1 eV a 10 keV ". J. Phys. Chem. Ref. Data . 21 (4). Doi : 10.1063 / 1.555917 .
  10. ^ a b c Brown, John M .; Jennings, DA; Vanek, M .; Zink, LR; Evenson, KM (abril de 1988). "El espectro rotacional puro de ArH +" . Revista de espectroscopia molecular . 128 (2): 587–589. Código bibliográfico : 1988JMoSp.128..587B . doi : 10.1016 / 0022-2852 (88) 90173-7 .
  11. ^ David A. Neufeld; Mark G. Wolfire (1 de julio de 2016). "La química del argonio interestelar y otras sondas de la fracción molecular en nubes difusas". El diario astrofísico . 826 (2): 183. arXiv : 1607.00375 . Código Bibliográfico : 2016ApJ ... 826..183N . doi : 10.3847 / 0004-637X / 826/2/183 . S2CID 118493563 . 
  12. ^ Brault, James W; Davis, Sumner P (1 de febrero de 1982). "Bandas de vibración-rotación fundamentales y constantes moleculares para el estado fundamental ArH + ( 1 Σ + )". Physica Scripta . 25 (2): 268-271. Código Bibliográfico : 1982PhyS ... 25..268B . doi : 10.1088 / 0031-8949 / 25/2/004 .
  13. ^ Johns, JWC (julio de 1984). "Espectros de los gases raros protonados". Revista de espectroscopia molecular . 106 (1): 124-133. Código Bibliográfico : 1984JMoSp.106..124J . doi : 10.1016 / 0022-2852 (84) 90087-0 .
  14. ^ Peng, CT (abril de 1966). "Mecanismo de adición de tritio al oleato por exposición a gas tritio". La Revista de Química Física . 70 (4): 1297–1304. doi : 10.1021 / j100876a053 . PMID 5916501 . 
  15. ^ Jiménez-Redondo, Miguel; Cueto, Maite; Doménech, José Luis; Tanarro, Isabel; Herrero, Víctor J. (3 de noviembre de 2014). "Cinética de iones en plasmas fríos Ar / H 2 : la relevancia de ArH + " (PDF) . Avances RSC . 4 (107): 62030–62041. Código bibliográfico : 2014RSCAd ... 462030J . doi : 10.1039 / C4RA13102A . ISSN 2046-2069 . PMC 4685740 . PMID 26702354 .