Los compuestos de neón son compuestos químicos que contienen el elemento neón (Ne) con otras moléculas o elementos de la tabla periódica . Se creía que los compuestos del gas noble neón no existían, pero ahora se sabe que hay iones moleculares que contienen neón , así como moléculas que contienen neón excitadas temporalmente llamadas excímeros . También se ha predicho que varias moléculas de neón neutro serán estables, pero aún no se han descubierto en la naturaleza. Se ha demostrado que el neón cristaliza con otras sustancias y forma clatratos o sólidos de Van der Waals .
El neón tiene un alto potencial de primera ionización de 21,564 eV, que solo es superado por el del helio (24,587 eV), requiriendo demasiada energía para producir compuestos iónicos estables. La polarización de neón de 0.395 Å 3 es la segunda más baja de cualquier elemento (solo el helio es más extremo). La baja polarización significa que habrá poca tendencia a enlazarse con otros átomos. [1] El neón tiene una basicidad de Lewis o afinidad protónica de 2,06 eV. [2]
Moléculas de Van der Waals
Las moléculas de Van der Waals son aquellas en las que el neón está sujeto a otros componentes por las fuerzas de dispersión de Londres. Las fuerzas son muy débiles, por lo que los enlaces se romperán si hay demasiada vibración molecular, lo que ocurre si la temperatura es demasiado alta (por encima de la del neón sólido).
Los propios átomos de neón pueden unirse para formar grupos de átomos. El dímero Ne 2 , el trímero Ne 3 y el tetrámero de neón Ne 4 se han caracterizado por formación de imágenes de explosión de Coulomb . Las moléculas están formadas por un chorro supersónico de gas neón en expansión. El dímero de neón tiene una distancia media de 3,3 Å entre átomos. El trímero de neón tiene aproximadamente la forma de un triángulo equilátero con lados de 3.3 Å de largo. Sin embargo, la forma es flexible y también son comunes las formas de triángulos isósceles. El primer estado excitado del trímero de neón es 2 meV por encima del estado del suelo. El tetrámero de neón toma la forma de un tetraedro con lados alrededor de 3,2 Å. [3]
Las moléculas de Van der Waals con metales incluyen LiNe. [4]
Más moléculas de Van der Waals incluyen CF 4 Ne y CCl 4 Ne, Ne 2 Cl 2 , Ne 3 Cl 2 , [5] I 2 Ne, I 2 Ne 2 , I 2 Ne 3 , I 2 Ne 4 , I 2 Ne x He y (x = 1-5, y = 1-4). [6]
Las moléculas de Van der Waals formadas con moléculas orgánicas en gas incluyen anilina , [7] dimetiléter , [8] 1,1-difluoroetileno , [9] pirimidina , [10] clorobenceno , [11] ciclopentanona , [12] cianociclobutano , [13 ] y ciclopentadienilo . [14]
Ligandos
El neón puede formar un enlace muy débil con un átomo de metal de transición como ligando , por ejemplo Cr (CO) 5 Ne, [15] Mo (CO) 5 Ne y W (CO) 5 Ne. [dieciséis]
Se predice que NeNiCO tiene una energía de enlace de 2,16 kcal / mol. La presencia de neón cambia la frecuencia de flexión del Ni − C − O en 36 cm −1 . [17] [18]
NeAuF [19] y NeBeS [20] se han aislado en matrices de gases nobles . [21] NeBeCO 3 ha sido detectado por espectroscopia infrarroja en una matriz de neón sólida. Estaba hecho de gas berilio, dióxido de carbono y monóxido de carbono. [dieciséis]
La molécula cíclica Be 2 O 2 puede obtenerse evaporando Be con un láser con oxígeno y un exceso de gas inerte. Coordina dos átomos de gas noble y se han medido espectros en matrices sólidas de neón. Las moléculas conocidas que contienen neón son la homoléptica Ne.Be 2 O 2 .Ne, y la heteroléptica Ne.Be 2 O 2 .Ar y Ne.Be 2 O 2 .Kr. Los átomos de neón son atraídos por los átomos de berilio, ya que tienen una carga positiva en esta molécula. [22]
Las moléculas de sulfito de berilio BeO 2 S también pueden coordinar el neón con el átomo de berilio. La energía de disociación del neón es de 0,9 kcal / mol. Cuando se agrega neón a la molécula cíclica, el ∠O-Be-O disminuye y las longitudes de los enlaces O-Be aumentan. [23]
Sólidos
Los sólidos de Van der Waals de alta presión incluyen (N 2 ) 6 Ne 7 . [24]
El hidrato de neón o el clatrato de neón , un clatrato , puede formarse en el hielo II a una presión de 480 MPa entre 70 K y 260 K. [25] También se pronostican otros hidratos de neón que se asemejan al clatrato de hidrógeno y los clatratos de helio . Estos incluyen las formas C 0 , hielo I hy hielo I c . [25]
Los átomos de neón pueden quedar atrapados dentro de fullerenos como C 60 y C 70 . El isótopo 22 Ne está fuertemente enriquecido en meteoritos de condrita carbonosa , en más de 1.000 veces su presencia en la Tierra. Este neón se desprende cuando se calienta un meteorito. [26] Una explicación de esto es que originalmente, cuando el carbono se condensaba después de una explosión de supernova, se forman jaulas de carbono que atrapan preferentemente átomos de sodio, incluido 22 Na. La formación de fullerenos atrapan órdenes de magnitud de sodio con más frecuencia que el neón, por lo que se forma Na @ C 60 . en lugar del más común 20 Ne @ C 60 . El 22 Na @ C 60 luego se desintegra radiactivamente a 22 Ne @ C 60 , sin ningún otro isótopo de neón. [27] Para hacer buckybolas con neón en el interior, se puede calentar buckminsterfullereno a 600 ° C con neón bajo presión. Con tres atmósferas durante una hora, aproximadamente 1 de cada 8.500.000 moléculas terminan con Ne @ C 60 . La concentración dentro de las buckybolas es aproximadamente la misma que en el gas circundante. Este neón vuelve a salir cuando se calienta a 900 ° C. [28]
El dodecaedrano puede atrapar el neón de un haz de iones de neón para producir Ne @ C 20 H 20 . [29]
El neón también forma un compuesto de intercalación (o aleación) con fullerenos como C 60 . En esto, el átomo de Ne no está dentro de la bola, sino que se empaqueta en los espacios de un cristal hecho a partir de las bolas. Se intercala bajo presión, pero es inestable en condiciones estándar y se desgasifica en menos de 24 horas. [30] Sin embargo, a bajas temperaturas, Ne • C 60 es estable. [31]
El neón puede quedar atrapado dentro de algunos compuestos de estructura organometálicos. En NiMOF-74 el neón puede absorberse a 100 K a presiones de hasta 100 bares, y presenta histéresis, reteniéndose hasta presiones más bajas. Los poros toman fácilmente seis átomos por celda unitaria, como una disposición hexagonal en los poros, con cada átomo de neón cerca de un átomo de níquel. Un séptimo átomo de neón se puede forzar bajo presión en el centro de los hexágonos de neón. [32]
El neón se introduce en cristales de formiato de amonio y hierro (NH 4 Fe (HCOO) 3 ) y formiato de amonio y níquel (NH 4 Ni (HCOO) 3 ) a 1,5 GPa para producir Ne • NH 4 Fe (HCOO) 3 y Ne • NH 4 Ni (HCOO) 3 . Los átomos de neón quedan atrapados en una jaula de cinco unidades de triformiato metálico. Las ventanas de las jaulas están bloqueadas por iones de amonio. El argón no sufre esto, probablemente porque sus átomos son demasiado grandes. [33]
El neón puede penetrar la zeolita TON bajo presión. Cada celda unitaria contiene hasta 12 átomos de neón en la estructura Cmc 2 1 por debajo de 600 MPa. Esto es el doble de la cantidad de átomos de argón que se pueden insertar en esa zeolita. A 270 MPa, la ocupación es de alrededor del 20%. Más de 600 MPa, esta fase de neón penetrado se transforma en una estructura de Pbn 2 1 , que puede volver a la presión cero. Sin embargo, todo el neón se escapa ya que está despresurizado. [34] El neón hace que la zeolita permanezca cristalina; de lo contrario, a una presión de 20 GPa, se colapsaría y se volvería amorfa. [34]
El vidrio de sílice también absorbe neón bajo presión. A 4 GPa hay 7 átomos de neón por nm 3 . [34]
Iones
Las moléculas iónicas pueden incluir neón, como los grupos Ne
metroÉl+
ndonde m va de 1 a 7 yn de 1 a más de 20. [35] HeNe + (neuro de helio) tiene un enlace covalente relativamente fuerte. La carga se distribuye entre ambos átomos. [36]
Cuando los metales se evaporan en un gas delgado de hidrógeno y neón en un campo eléctrico fuerte, se forman iones que se denominan neides . Los iones observados incluyen TiNe + , TiH 2 Ne + , ZnNe 2+ , ZrNe 2+ , NbNe 2+ , NbHNe 2+ , MoNe 2+ , RhNe 2+ , PdNe + , TaNe 3+ , WNe 2+ , WNe 3+ , ReNe 3+ , IrNe 2+ , AuNe + (posible). [37]
SiF 2 Ne 2+ se puede fabricar a partir de neón y SiF2+
3utilizando tecnología de espectrómetro de masas. SiF 2 Ne 2+ tiene un enlace de neón a silicio. SiF2+
3tiene un enlace muy débil al flúor y una alta afinidad electrónica. [38]
Se prevé que NeCCH + , un acetileno sustituido, sea energéticamente estable en 5,9 kcal / mol, uno de los iones orgánicos más estables. [39]
Durante mucho tiempo se desconocía un neón que contenía un anión molecular. En 2020 se informó la observación del anión molecular [B 12 (CN) 11 Ne] - . El boro vacante en los aniones [B 12 (CN) 11 ] - es muy electrófilo y puede unirse al neón. [B 12 (CN) 11 Ne] - se encontró estable hasta 50 K y se encuentra significativamente por encima de la temperatura de condensación de Ne de 25 K. Esta temperatura es notablemente alta e indica una interacción química débil. [40]
Clústeres iónicos
Los iones metálicos pueden atraer múltiples átomos de neón para formar grupos. La forma de las moléculas del grupo está determinada por la repulsión entre los átomos de neón y los electrones d-orbitales del átomo metálico. Para el cobre, se conocen los neonuros con un número de átomos de neón de hasta 24, Cu + Ne 1-24 . Cu + Ne 4 y Cu + Ne 12 tienen números mucho mayores que aquellos con mayor número de átomos de neón.
Se predice que Cu + Ne 2 es lineal. Se predice que Cu + Ne 3 tendrá forma de T plana con un ángulo Ne-Cu-Ne de 91 °. Se predice que Cu + Ne 4 es cuadrado plano (no tetraédrico) con simetría D 4h . Para los metales alcalinos y alcalinotérreos, el grupo M + Ne 4 es tetraédrico. Se predice que Cu + Ne 5 tendrá forma de pirámide cuadrada. Cu + Ne 6 tiene una forma octaédrica seriamente distorsionada. Cu + Ne 12 tiene forma icosaédrica. Cualquier cosa más allá de eso es menos estable, y los átomos de neón adicionales tienen que formar una capa adicional de átomos alrededor de un núcleo icosaédrico. [41]
Neonium
El ion NeH + formado por la protonación de neón, se llama neón. Se produce en una descarga eléctrica de CA a través de una mezcla de neón e hidrógeno y se produce más cuando el neón supera en número a las moléculas de hidrógeno en 36: 1. [42] El momento dipolar es 3.004 D. [42]
El neonio también se forma por un catión dihidrógeno excitado que reacciona con el neón: Ne + H 2 + * → NeH + + H [43]
Espectro de infrarrojo lejano de 20 Ne 1 H + [42] | 20 NeD + | 22 NeH + | 22 NeD + | |
Transición | frecuencia observada | |||
---|---|---|---|---|
J | GHz | |||
1 ← 0 | 1 039.255 | |||
2 ← 1 | 2 076.573 | 2 067,667 | ||
3 ← 2 | 3 110.022 | 1 647,026 | 3 096,706 | |
4 ← 3 | 4 137,673 | 2 193.549 | 4 119,997 | 2 175.551 |
5 ← 4 | 5157.607 | 2 737,943 | 2 715,512 | |
6 ← 5 | 3279.679 | 3 252,860 | ||
7 ← 6 | 3 818,232 | 3 787,075 | ||
8 ← 7 | 4 353,075 | 4 317,643 | ||
9 ← 8 | 4 883,686 |
También se ha medido el espectro infrarrojo de alrededor de 3 μm. [44]
Excimer
El Ne*
2La molécula existe en un estado excitado en una lámpara de excímero que usa un cátodo microhueco. Este emite fuertemente en el vacío ultravioleta entre 75 y 90 nm con un pico a 83 nm. Existe el problema de que no existe un material de ventana adecuado para transmitir estas longitudes de onda cortas, por lo que debe usarse en el vacío. Si se incluye aproximadamente una parte de cada mil de hidrógeno gaseoso, la mayor parte del Ne*
2la energía se transfiere a los átomos de hidrógeno y hay una fuerte emisión alfa de Lyman monocromática a 121,567 nm. [45]
El cesio puede formar moléculas excimer con neón CsNe * . [46]
Se sabe que existe un excímero de hidrógeno-neón . Möller observó fluorescencia debido a la transición libre unida en una molécula de Rydberg de NeH * . NeH es metaestable y su existencia fue probada por espectroscopia de masas en la que el ion NeH + se neutraliza y luego se reioniza. [47] El espectro de NeH incluye líneas a 1,81, 1,60 e I 0,46 eV, con una pequeña banda a 1,57 eV [48] La longitud de enlace en NeH se calcula como 1,003 Å. [47]
Un excímero de helio neón se puede encontrar en una mezcla de plasma o helio y neón. [49]
Algunos otros excímeros se pueden encontrar en neón sólido, incluido Ne+
2O-
que tiene un pico de luminiscencia alrededor de 11,65 eV, o Ne+
2F-
luminiscente alrededor de 10,16–10,37 eV y 8,55 eV. [50]
Minerales
La clasificación cristaloquímica de minerales de Bokiy incluía "compuestos de neón" como tipo 82. Sin embargo, no se conocían tales minerales. [51]
Compuestos predichos
De manera análoga al ArBeO conocido y al HeBeO predicho (aductos de gas noble de óxido de berilio), se espera que exista NeBeO, aunque con una energía de disociación de enlace muy débil de 9 kJ / mol. El enlace se ve reforzado por una carga positiva inducida por un dipolo en el berilio y una vacante en el orbital σ en el berilio donde se enfrenta al neón. [52]
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