Argonio
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| Nombres | |
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| Nombre IUPAC Ion argonio | |
| Otros nombres Catión hidruro de argón (1+) hidruro de argón [1] argón protonado [2] | |
| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) |
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Panel de control CompTox ( EPA ) |
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| Propiedades | |
| ArH+ | |
| Masa molar | 40,956 g·mol −1 |
| Base conjugada | Argón |
| Compuestos relacionados | |
Compuestos relacionados | Ion hidruro de helio , Neonio , Criptonio , Xenonio |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
El argonio (también llamado catión hidruro de argón , ion hidruroargón(1+) o argón protonado ; fórmula química ArH + ) es un catión que combina un protón y un átomo de argón . Se puede formar mediante una descarga eléctrica y fue el primer ion molecular de gas noble que se encontró en el espacio interestelar. [3]
Propiedades
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] (3,9 eV [6] ). Esta es menor que la del H+
3y muchas otras especies protonadas , pero más que la de H+
2. [5]
Las duraciones de vida radiativas sin rotación de diferentes estados vibracionales varían según el isótopo y se acortan para las vibraciones de alta energía más rápidas:
Duración de la vida (ms) [7] en 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
La constante de fuerza en el enlace se calcula en 3,88 mdina/Å 2 . [8]
Reacciones
- 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 + + H2 [ 5]
Ar + + H 2 tiene una sección transversal de 10 −18 m 2 para energías bajas. Tiene una caída abrupta para energías superiores a 100 eV [9]
Ar + H+
2tiene un área de sección transversal de6 × 10 −19 m 2 para H de baja energía+
2, pero cuando la energía excede los 10 eV el rendimiento se reduce y se produce más Ar + y H2 en su lugar. [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. Con más de 4 eV, comienzan a aparecer más Ar + y H. [9]
El argonio también se produce a partir de iones Ar + producidos por rayos cósmicos y rayos X del argón neutro.
- Ar + + H 2 → *ArH + + H [5] 1,49 eV [6]
Cuando ArH + encuentra 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 (a diferencia del helio o el neón), el ion argón reacciona con el hidrógeno molecular, pero los iones de helio y neón quitarán un electrón de una molécula de hidrógeno. [5]
- Ar ++ H2 → ArH ++ H [ 5]
- Ne ++ H2 → Ne++H + H ( transferencia de carga disociativa) [5]
- Él + + H 2 → Él + H + + H [5]
Espectro
El ArH + artificial fabricado a partir del argón terrestre contiene principalmente el isótopo 40 Ar en lugar del cósmicamente abundante 36 Ar. Se fabrica artificialmente mediante una descarga eléctrica a través de una mezcla de argón e hidrógeno. [10] Brault y Davis fueron los primeros en detectar la molécula utilizando espectroscopia infrarroja para observar bandas de vibración-rotación. [10]
| Espectro infrarrojo lejano de 40 Ar 1 H + [10] | 36 Ar | 38 Ar [4] | |
| Transición | frecuencia observada | ||
|---|---|---|---|
| Yo | GHz | ||
| 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 | ||
El espectro UV tiene dos puntos de absorción que dan lugar a la ruptura de los iones. La conversión de 11,2 eV al estado B 1 Π tiene un dipolo bajo y, por lo tanto, no absorbe mucho. Una conversión de 15,8 eV a un estado repulsivo A 1 Σ + está en 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
El ArH + se encuentra en el gas de hidrógeno atómico difuso interestelar . Para que se forme el argonio, la fracción de hidrógeno molecular H2 debe estar en el rango de 0,0001 a 0,001. Se forman diferentes iones moleculares en correlación con diferentes concentraciones de H2 . El argonio se detecta por sus líneas de absorción a 617,525 GHz ( J = 1 → 0) y 1234,602 GHz ( J = 2→1). Estas líneas se deben a que el isotopólogo 36 Ar1H + 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, donde se observan líneas de absorción, no es probable que el argonio esté en la fuente de microondas, sino en el gas frente a ella. [5] Las líneas de emisión se encuentran en la Nebulosa del Cangrejo . [6]
En la Nebulosa del Cangrejo, el ArH + se presenta en varios puntos revelados por líneas de emisión. El lugar más fuerte está en el Filamento Sur. Este es también el lugar con la mayor concentración de iones Ar + y Ar2 + . [6] La densidad de columna de ArH + en la Nebulosa del Cangrejo está entre 1012 y 1013 átomos por centímetro cuadrado. [6] Es posible que 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 columna de ArH + es de alrededor de2 × 10 13 cm −2 . [5]
Se sabe que dos isotopólogos del argonio 36 ArH + y 38 ArH + se encuentran en una galaxia distante sin nombre con un corrimiento al rojo de z = 0,88582 (a 7.500 millones de años luz de distancia) que está en la línea de visión del blazar PKS 1830−211. [4]
La neutralización y destrucción de electrones del argonio supera la tasa de formación en el espacio si la concentración de H 2 es inferior a 1 en 10 −4 . [11]
Historia
Utilizando el espectrómetro de transformada de Fourier solar McMath en el Observatorio Nacional de Kitt Peak , James W. Brault y Sumner P. Davis observaron líneas infrarrojas de vibración-rotación de ArH + por primera vez. [12] JWC Johns también observó el espectro infrarrojo. [13]
Usar
El argón facilita la reacción del tritio (T 2 ) con dobles enlaces en 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
- ^ Base de datos comparativa y de referencia de química computacional del NIST, base de datos de referencia estándar del NIST número 101. Versión 19, abril de 2018, editor: Russell D. Johnson III. http://cccbdb.nist.gov/
- ^ Neufeld, David A.; Wolfire, Mark G. (2016). "La química del argonio interestelar y otras sondas de la fracción molecular en nubes difusas". The Astrophysical Journal . 826 (2): 183. arXiv : 1607.00375 . Bibcode :2016ApJ...826..183N. doi : 10.3847/0004-637X/826/2/183 . S2CID 118493563.
- ^ Quenqua, Douglas (13 de diciembre de 2013). «Noble Molecules Found in Space» (Moléculas nobles encontradas en el espacio). The New York Times . Consultado el 26 de septiembre de 2016 .
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- ^ abcdefghijklmno Schilke, P.; Neufeld, DA; Müller, HSP; Comito, C.; Bergin, EA; Lis, DC; Gerín, 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.
- ^ abcdef Barlow, MJ; Swinyard, BM; Owen, PJ; Cernicharo, J.; Gomez, 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". Science . 342 (6164): 1343–1345. arXiv : 1312.4843 . Bibcode :2013Sci...342.1343B. doi :10.1126/science.1243582. PMID 24337290. S2CID 37578581.
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