Argonverbindungen - Argon compounds

Argon Verbindungen , die chemischen Verbindungen, die das Element enthält , Argon , werden selten aufgrund der auftretenden Inertheit des Argonatoms. Es wurden jedoch Argonverbindungen bei der Isolierung von Inertgas-Matrix , kalten Gasen und Plasmen nachgewiesen, und Argon enthaltende Molekülionen wurden hergestellt und auch im Weltraum nachgewiesen. Eine feste interstitielle Verbindung von Argon, Ar ₁ C _60, ist bei Raumtemperatur stabil. Ar ₁ C ₆₀ wurde vom CSIRO entdeckt .

Argon ionisiert bei 15,76 eV, das ist höher als Wasserstoff, aber niedriger als Helium, Neon oder Fluor. Argonhaltige Moleküle können Van-der-Waals-Moleküle sein, die durch die Londoner Dispersionskräfte sehr schwach zusammengehalten werden . Ionische Moleküle können durch ladungsinduzierte Dipolwechselwirkungen gebunden werden. Bei Goldatomen kann es zu kovalenten Wechselwirkungen kommen. Es wurden auch mehrere Bor-Argon-Bindungen mit signifikanten kovalenten Wechselwirkungen beschrieben. Experimentelle Methoden, die zur Untersuchung von Argonverbindungen verwendet wurden, umfassten Inertgasmatrizen , Infrarotspektroskopie zur Untersuchung von Streck- und Biegebewegungen , Mikrowellenspektroskopie und fernes Infrarot zur Untersuchung der Rotation sowie sichtbare und ultraviolette Spektroskopie zur Untersuchung verschiedener elektronischer Konfigurationen einschließlich Excimeren . Massenspektroskopie wird verwendet, um Ionen zu untersuchen. Berechnungsmethoden wurden verwendet, um theoretisch Molekülparameter zu berechnen und neue stabile Moleküle vorherzusagen. Zu den verwendeten rechnerischen Ab-initio- Methoden gehören CCSD(T) , MP2 ( Møller-Plesset-Störungstheorie zweiter Ordnung), CIS und CISD . Für schwere Atome werden effektive Kernpotentiale verwendet, um die inneren Elektronen zu modellieren, damit ihre Beiträge nicht einzeln berechnet werden müssen. Leistungsfähigere Computer seit den 1990er Jahren haben diese Art von In-silico- Studien viel populärer gemacht, da sie viel weniger riskant und einfacher sind als ein tatsächliches Experiment. Dieser Artikel basiert hauptsächlich auf experimentellen oder Beobachtungsergebnissen.

Der Argon-Fluorid-Laser ist wichtig bei der Photolithographie von Siliziumchips. Diese Laser erzeugen eine starke ultraviolette Emission bei 192 nm.

Argonium

Argonium (ArH ⁺ ) ist ein Ion, das ein Proton und ein Argonatom kombiniert. Es wird im interstellaren Raum in diffusem atomarem Wasserstoffgas gefunden , wo der Anteil an molekularem Wasserstoff H ₂ im Bereich von 0,0001 bis 0,001 liegt.

Argonium entsteht, wenn H ₂ ⁺ mit Ar-Atomen reagiert:

Ar + H⁺
₂→ ArH ⁺ + H

und es wird auch aus Ar ⁺ -Ionen hergestellt, die von kosmischer Strahlung und Röntgenstrahlen von neutralem Argon erzeugt werden:

Ar ⁺ + H ₂ → *ArH ⁺ + H 1,49 eV.

Wenn ArH ⁺ auf ein Elektron trifft, kann eine dissoziative Rekombination auftreten, die jedoch für Elektronen mit niedrigerer Energie extrem langsam ist, sodass ArH ⁺ viel länger überleben kann als viele andere ähnliche protonierte Kationen.

ArH ⁺ + e ⁻ → ArH* → Ar + H

Künstliches ArH ⁺ aus irdischem Ar enthält hauptsächlich das Isotop ⁴⁰ Ar und nicht das kosmisch reichlich vorhandene ³⁶ Ar. Künstlich wird es durch eine elektrische Entladung durch ein Argon-Wasserstoff-Gemisch hergestellt.

Natürliches Vorkommen

Im Krebsnebel tritt ArH ⁺ an mehreren Stellen auf, die durch Emissionslinien sichtbar werden . Der stärkste Ort befindet sich im südlichen Filament. Dies ist auch der Ort mit der stärksten Konzentration von Ar ⁺ und Ar ²⁺ Ionen. Die Säulendichte von ArH ⁺ im Krebsnebel liegt zwischen 10 ¹² und 10 ¹³ Atomen pro Quadratzentimeter. Möglicherweise stammt die Energie, die benötigt wird, um die Ionen anzuregen, damit sie dann emittieren können, von Stößen mit Elektronen oder Wasserstoffmolekülen. Zum Zentrum der Milchstraße hin beträgt die Säulendichte von ArH ⁺ etwa2 × 10 ¹³  cm ^-2 .

Cluster-Argon-Kationen

Das Diargon- Kation Ar⁺
₂ hat eine Bindungsenergie von 1,29 eV.

Das Triargon-Kation Ar⁺
₃ist linear, hat aber eine Ar-Ar-Bindung kürzer als die andere. Die Bindungslängen betragen 2,47 und 2,73 ngström . Die Dissoziationsenergie zu Ar und Ar ₂ ⁺ beträgt 0,2 eV. Entsprechend der Asymmetrie des Moleküls wird die Ladung an jedem Argonatom zu +0.10, +0.58 und +0.32 berechnet, so dass es Ar . stark ähnelt⁺
₂ an ein neutrales Ar-Atom gebunden.

Auch größere geladene Argoncluster sind in der Massenspektroskopie nachweisbar. Das Tetraargon-Kation ist ebenfalls linear. Ar⁺
₁₃ ikosaedrische Cluster haben ein Ar⁺
₃Kern, während Ar⁺
₁₉ist dioktaedrisch mit einem Ar⁺
₄Ader. Der lineare Ar⁺
₄Kern hat +0,1 Ladung an den äußeren Atomen und +0,4 Ladung an jedem oder den inneren Atomen. Bei größeren geladenen Argonclustern wird die Ladung nicht auf mehr als vier Atome verteilt. Stattdessen werden die neutralen äußeren Atome durch induzierte elektrische Polarisation angezogen. Die geladenen Argoncluster absorbieren Strahlung vom nahen Infrarot über das sichtbare bis zum Ultraviolett. Der Ladungskern, Ar⁺
₂, Ar⁺
₃oder Ar⁺
₄wird als Chromophor bezeichnet . Sein Spektrum wird durch die erste Schale neutraler Atome modifiziert. Größere Cluster haben das gleiche Spektrum wie die kleineren. Bei der Absorption von Photonen im Chromophor wird dieser zunächst elektronisch angeregt , dann wird jedoch Energie in Form von Schwingungen auf den gesamten Cluster übertragen . Überschüssige Energie wird durch äußere Atome entfernt, die nacheinander aus dem Cluster verdampfen . Die Zerstörung eines Clusters durch Licht wird als Photofragmentierung bezeichnet .

Negativ geladene Argoncluster sind thermodynamisch instabil und können daher nicht existieren. Argon hat eine negative Elektronenaffinität .

Argonmonohydrid

Neutrales Argonhydrid, auch bekannt als Argonmonohydrid (ArH), war das erste entdeckte Edelgashydrid. J. W. C. Johns entdeckte eine Emissionslinie von ArH bei 767 nm und gab den Fund 1970 bekannt. Das Molekül wurde durch Röntgenbestrahlung von Mischungen von Argon mit wasserstoffreichen Molekülen wie H ₂ , H ₂ O , CH ₄ und CH _{3 .} synthetisiert OH . Die durch Röntgenstrahlen angeregten Argonatome befinden sich im 4p-Zustand.

Argonmonohydrid ist im Grundzustand 4s instabil, da sich ein neutrales Edelgasatom und ein Wasserstoffatom bei normalen intermolekularen Abständen gegenseitig abstoßen. Wenn ein ArH* mit höherem Energieniveau ein Photon emittiert und den Grundzustand erreicht, sind die Atome zu nahe beieinander, stoßen sich ab und brechen auf. Ein Van-der-Waals- Molekül kann jedoch mit einer langen Bindung existieren. Angeregtes ArH* kann jedoch stabile Rydberg-Moleküle , auch Excimere genannt, bilden . Diese Rydberg-Moleküle können als protonierter Argonkern betrachtet werden , der von einem Elektron in einem von vielen möglichen höheren Energiezuständen umgeben ist.

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

Anstelle von Wasserstoff können andere wasserstoffhaltige Moleküle auch ein Wasserstoffatom aufweisen, das durch angeregtes Argon abstrahiert wird. Beachten Sie jedoch, dass einige Moleküle Wasserstoff zu stark binden, um die Reaktion ablaufen zu lassen. Beispielsweise bildet Acetylen auf diese Weise kein ArH.

Im Van-der-Waals-Molekül von ArH wird eine Bindungslänge von etwa 3.6 Å und eine Dissoziationsenergie von 0.404 kJ/mol (33.8 cm ⁻¹ ) berechnet . Die Bindungslänge in ArH* wird zu 1.302 Å berechnet.

Das Spektrum von Argonmonohydrid, sowohl ArH* als auch Ar D *, wurde untersucht. Der niedrigste gebundene Zustand wird als A ² Σ ⁺ oder 5s bezeichnet. Ein weiterer niedrig liegender Zustand ist als 4p bekannt und besteht aus C ² Σ ⁺ und B ² π Zuständen. Jeder Übergang zu oder von Zuständen höherer Ebene entspricht einem Band. Bekannte Bänder sind 3p → 5s, 4p → 5s, 5p → 5s (Bandursprung17 486 0,527 cm ^-1 ), 6p → 5s (Band Herkunft21 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 (vorhergesagt bei13 970  cm ⁻¹ , aber verdeckt), 8s → 4p (16 750  cm ⁻¹ ), 5dπ → 4p (16 460  cm ⁻¹ ), 5p → 6s (Bandursprung 3681,171 cm ⁻¹ ), 4f → 5s (20 682 .17 und20 640 , 90 cm ⁻¹ Bandenursprung für ArD und ArH), 4f → 3dπ (7548,76 und 7626,58 ccm ⁻¹ ), 4f → 3dδ (6038,47 und 6026,57 cm ⁻¹ ), 4f → 3dσ (4351,44 cm ⁻¹ für ArD) . Die Übergänge zu 5s, 3dπ → 5s und 5dπ → 5s sind stark vordissoziiert und verwischen die Linien. Im UV-Spektrum existiert eine kontinuierliche Bande von 200 bis 400 nm. Diese Bande ist auf zwei verschiedene höhere Zustände zurückzuführen: B ² Π → A ² Σ ⁺ strahlt über 210–450 nm und E ² Π → A ² Σ ⁺ liegt zwischen 180 und 320 nm. Ein Band im nahen Infrarot von 760 bis 780 nm.

Andere Möglichkeiten, ArH herzustellen, umfassen eine Entladungsröhre vom Penning- Typ oder andere elektrische Entladungen. Noch ein anderer Weg ist , einen Strahl zu erzeugen ArH ⁺ (argonium) -Ionen und dann neutralisieren sie in Laser erregten Cäsiumdampf. Durch die Verwendung eines Strahls können die Lebensdauern der verschiedenen Energiezustände beobachtet werden, indem das Profil der bei verschiedenen Wellenlängen emittierten elektromagnetischen Energie gemessen wird. Der E ² π-Zustand von ArH hat eine Strahlungslebensdauer von 40 ns. Für ArD beträgt die Lebensdauer 61 ns. Der B ² Π-Zustand hat eine Lebensdauer von 16.6 ns in ArH und 17 ns in ArD.

Argonpolyhydride

Das Argon-Dihydrogen-Kation ArH⁺
₂wurde vorhergesagt, dass sie im interstellaren Medium existiert und nachweisbar ist . Es wurde jedoch ab 2021 nicht mehr nachgewiesen. ArH⁺
₂wird in der Form Ar−H−H als linear vorhergesagt . Der H-H-Abstand beträgt 0,94 Å. Die Dissoziationsbarriere beträgt nur 2 kcal/mol (8 kJ/mol) und ArH⁺
₂verliert leicht ein Wasserstoffatom, um ArH ⁺ zu ergeben . Die Kraftkonstante der Bindung in ArH dies ist 1,895 m dyn / A ² (1,895 × 10 ¹²  Pa ).

Das Argon-Trihydrogen-Kation ArH⁺
₃wurde im Labor beobachtet. ArH ₂ D ⁺ , ArHD⁺
₂und ArD⁺
₃wurden auch beobachtet. Das Argon-Trihydrogen-Kation hat eine planare Form, mit einem Argon-Atom außerhalb des Scheitels eines Dreiecks von Wasserstoffatomen.

Argoxonium

Für das Argoxoniumion ArOH ⁺ wird eine gebogene Molekülgeometrie im 1 ¹ A′-Zustand vorhergesagt . ³ Σ ⁻ ist ein um 0.12 eV höherer Triplettzustand und ³ A″ ein 0.18 eV höherer Triplettzustand . Die Ar-O-Bindung soll 1.684 Å lang sein und eine Kraftkonstante von 2.988 mdyn/Å ^{2 haben} (2,988 × 10 ¹²  Pa ).

ArNH ⁺

ArNH ⁺ ist ein mögliches ionisches Molekül, das im Labor und im Weltraum nachgewiesen werden kann, da die Atome, aus denen es besteht, üblich sind. ArNH ⁺ vorhergesagt wird, mehr zu sein als schwach gebundenen ArOH ⁺ , mit einer Kraftkonstante in der Ar-N - Bindung von 1.866 mdyn / A ² (1,866 × 10 ¹²  Pa ). Der Winkel am Stickstoffatom wird mit 97,116° vorhergesagt. Die Ar-N-Längen sollten 1.836 und die N-H-Bindungslänge 1.046 Å betragen

Argon-Distickstoff-Kation

Der lineare kationische Argon-Distickstoff-Komplex wurde ebenfalls im Labor nachgewiesen:

Ar + N⁺
₂→ ArN⁺
₂ Photodissoziation→Ar ⁺ + N ₂ .

Die Dissoziation ergibt Ar ⁺ , da dies ein energiereicherer Zustand ist. Die Bindungsenergie beträgt 1,19 eV. Das Molekül ist linear. Der Abstand zwischen zwei Stickstoffatomen beträgt 1.1 . Dieser Abstand ähnelt eher dem von neutralem N ₂ als dem von N⁺
₂Ion. Der Abstand zwischen einem Stickstoff- und dem Argonatom beträgt 2,2 . Der Schwingungsbandursprung für die Stickstoffbindung in ArN⁺
₂( V  = 0 → 1) liegt bei 2272,2564 cm ^{−1 im} Vergleich zu N ₂ ⁺ bei 2175 und N ₂ bei 2330 cm ⁻¹ .

Bei der Photodissoziation ist es dreimal wahrscheinlicher, dass Ar ⁺ + N _{2 im} Vergleich zu Ar + N . entsteht⁺
₂.

ArHN⁺
₂

ArHN⁺
₂wurde in einer Überschallstrahlexpansion von Gas erzeugt und durch Fourier-Transformations- Mikrowellenspektroskopie nachgewiesen . Das Molekül ist linear, mit den Atomen in der Reihenfolge Ar−H−N−N. Der Ar-H-Abstand beträgt 1.864 Å. Zwischen Wasserstoff und Argon besteht eine stärkere Bindung als bei ArHCO ⁺ .

Das Molekül entsteht durch folgende Reaktion:

ArH ⁺ + N ₂ → ArHN⁺
₂.

Bis(distickstoff)argonkation

Das Argon-Ion kann zwei Distickstoffmoleküle (N ₂ ) zu einem ionischen Komplex mit linearer Form und Struktur N=N− . binden+Ar−N=N. Die N=N-Bindungslänge beträgt 1.1014 und die Stickstoff-Argon-Bindungslänge 2.3602 . 1,7 eV Energie werden benötigt, um diese in N ₂ und ArN . zu zerlegen⁺
₂. Der Bandenursprung einer Infrarotbande aufgrund der antisymmetrischen Schwingung der N=N-Bindungen liegt bei 2288.7272 cm ⁻¹ . Im Vergleich zu N _{2 ist} es um 41,99 cm ^-1 rotverschoben . Die Grundzustands-Rotationskonstante des Moleküls ist0,034 296  cm ^-1 .

Ar(N
₂)⁺
₂wird durch eine Überschallexpansion eines 10:1 Gemisches von Argon mit Stickstoff durch eine Düse erzeugt, die von einem Elektronenstrahl beaufschlagt wird .

ArN ₂ O ⁺

ArN ₂ O ⁺ absorbiert Photonen in vier violett-ultravioletten Wellenlängenbändern, was zum Aufbrechen des Moleküls führt. Die Bänder sind 445–420, 415–390, 390–370 und 342 nm.

ArHCO ⁺

ArHCO ⁺ wurde in einer Überschallstrahlexpansion von Gas erzeugt und durch Fourier-Transformations-Mikrowellenspektroskopie vom Fabry-Perot-Typ nachgewiesen.

Das Molekül entsteht durch diese Reaktion

ArH ⁺ + CO → ArHCO ⁺ .

Kohlendioxid-Argon-Ion

ArCO⁺
₂kann erregt sein, ArCO . zu bilden⁺
₂* wobei die positive Ladung vom Kohlendioxidteil zum Argon verschoben wird. Dieses Molekül kann in der oberen Atmosphäre vorkommen. Experimentell wird das Molekül aus einem Niederdruck-Argongas mit 0,1% Kohlendioxid hergestellt , das mit einem 150-V- Elektronenstrahl bestrahlt wird . Argon ist ionisiert und kann die Ladung auf ein Kohlendioxidmolekül übertragen. Die Dissoziationsenergie von ArCO⁺
₂ beträgt 0,26 eV.

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

Van-der-Waals-Moleküle

Neutrale Argonatome binden sehr schwach an andere neutrale Atome oder Moleküle, um Van-der-Waals-Moleküle zu bilden . Diese können durch Expansion von Argon unter hohem Druck hergestellt werden, das mit den Atomen eines anderen Elements vermischt wird. Die Expansion erfolgt durch ein winziges Loch in ein Vakuum und führt zu einer Abkühlung auf Temperaturen von einigen Grad über dem absoluten Nullpunkt. Bei höheren Temperaturen werden die Atome zu energiereich sein, um durch die schwachen Londoner Dispersionskräfte zusammenzuhalten . Die Atome, die sich mit Argon verbinden sollen, können durch Aufdampfen mit einem Laser oder alternativ durch eine elektrische Entladung erzeugt werden. Zu den bekannten Molekülen gehören AgAr, Ag ₂ Ar, NaAr, KAr, MgAr, CaAr, SrAr, ZnAr, CdAr, HgAr, SiAr, InAr, CAr, GeAr, SnAr und BAr. SiAr wurde aus Siliziumatomen hergestellt, die von Si(CH ₃ ) _{4 abgeleitet sind} .

Neben den sehr schwach gebundenen Van-der-Waals-Molekülen existieren elektronisch angeregte Moleküle mit der gleichen Formel. Als Formel kann man diese ArX* schreiben, wobei das "*" einen angeregten Zustand anzeigt . Die Atome sind viel stärker kovalent gebunden. Sie können als ArX ⁺ modelliert werden, das von einer höherenergetischen Hülle mit einem Elektron umgeben ist. Dieses äußere Elektron kann durch den Austausch von Photonen Energie ändern und so fluoreszieren. Der weit verbreitete Argon-Fluorid-Laser verwendet den ArF*-Excimer, um starke ultraviolette Strahlung bei 192 nm zu erzeugen. Der Argonchlorid-Laser mit ArCl* erzeugt noch kürzeres Ultraviolett bei 175 nm, ist aber für die Anwendung zu schwach. Das Argonchlorid in diesem Laser stammt aus Argon- und Chlormolekülen.

Argon-Cluster

Gekühltes Argongas kann Atomcluster bilden. Diargon , auch als Argondimer bekannt, hat eine Bindungsenergie von 0,012 eV, aber die Cluster Ar ₁₃ und Ar ₁₉ haben eine Sublimationsenergie (pro Atom) von 0,06 eV. Für flüssiges Argon, das als Ar _∞ geschrieben werden könnte, erhöht sich die Energie auf 0,08 eV. Es wurden Cluster von bis zu mehreren hundert Argonatomen nachgewiesen. Diese Argoncluster haben eine ikosaedrische Form und bestehen aus Schalen von Atomen, die um ein Zentralatom angeordnet sind. Die Struktur ändert sich für Cluster mit mehr als 800 Atomen, um einem winzigen Kristall mit einer kubisch-flächenzentrierten (fcc) Struktur zu ähneln , wie in festem Argon. Es ist die Oberflächenenergie, die eine ikosaedrische Form beibehält , aber bei größeren Clustern zieht der Innendruck die Atome in eine fcc-Anordnung an. Neutrale Argoncluster sind für sichtbares Licht transparent.

Zweiatomige Van-der-Waals-Moleküle

Molekül	Bindungsenergie Grund-Σ-Zustand (cm −1 )	Bindungsenergie angeregter Π-Zustand (cm −1 )	Grundzustand Bindungslängen (Å)	Bindungslänge im angeregten Zustand (Å)	CAS-Nummer
ArH					30736-04-0
ArHe					12254-69-2
Lügner	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
AlAr					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
Ausrüstung
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

ArO * wird auch gebildet , wenn Disauerstoff in einer Argonmatrix eingeschlossen unterworfen wird Vakuum - Ultraviolett . Es kann durch seine Lumineszenz nachgewiesen werden:

O ₂ + hv → O⁺
₂+ e ^- ; Ö  ⁺
₂+ e ^– → 2O*;  O* + Ar → ArO*.

Von ArO* emittiertes Licht hat zwei Hauptbänder, eines bei 2,215 eV und ein schwächeres bei 2,195 eV.

Argonsulfid, ArS* luminesziert im nahen Infrarot bei 1,62 eV. ArS wird aus UV-bestrahltem OCS in einer Argonmatrix hergestellt. Die angeregten Zustände dauern 7,4 bzw. 3,5 µs für Spektrumspeak bzw. -band.

Dreiatomige Van-der-Waals-Moleküle

Clustermoleküle, die Dichlor und mehr als ein Argonatom enthalten, können hergestellt werden, indem eine 95:5-Mischung aus Helium und Argon und einer Spur Chlor durch eine Düse gedrückt wird. ArCl ₂ liegt in einer T-Form vor. Ar ₂ Cl ₂ hat eine verzerrte Tetraederform, wobei die beiden Argonatome 4.1 voneinander entfernt sind und ihre Achse 3.9 Å vom Cl _{2 entfernt ist} . Die Van-der-Waals-Bindungsenergie beträgt 447 cm ^-1 . Auch Ar ₃ Cl ₂ existiert mit einer Van-der-Waals-Bindungsenergie von 776 cm ⁻¹ .

Das lineare Ar·Br ₂ -Molekül hat ein kontinuierliches Spektrum für Brommolekül- X → B-Übergänge. Das Spektrum von Brom ist blauverschoben und gespreizt, wenn es ein Argonatom bindet.

ArI ₂ zeigt ein Spektrum, das Satellitenbänder zu den höheren Schwingungsbändern von I ₂ hinzufügt . Das ArI ₂ -Molekül hat zwei verschiedene Isomere, eine Form ist linear und die andere ist T-förmig. Die Dynamik von ArI ₂ ist komplex. Die Aufspaltung erfolgt bei den beiden Isomeren auf unterschiedlichen Wegen. Die T-Form erfährt eine intramolekulare Schwingungsrelaxation, während die lineare direkt auseinanderbricht. Diiodcluster, I ₂ Ar _n , wurden hergestellt.

Der ArClF-Cluster hat eine lineare Form. Das Argonatom ist dem Chloratom am nächsten.

Lineares ArBrCl kann sich auch zu ArClBr oder einem T-förmigen Isomer umlagern.

Mehrere Argonatome können „ Solvat “ ein Wassermolekül , das eine Monoschicht rund um den H Bilden ₂ O. Ar ₁₂ · H ₂ O ist besonders stabil, eine mit Ikosaeder - Form. Moleküle von Ar·H ₂ O bis Ar ₁₄ ·H ₂ O wurden untersucht.

ArBH hergestellt wurde aus Bor Monohydrid (BH), die wiederum aus erstellt Diboran mittels eines Ultraviolett - 193 nm - Laser. Die BH-Argon-Mischung wurde durch eine Düse mit 0,2 mm Durchmesser in ein Vakuum expandiert. Das Gasgemisch kühlt ab und Ar und BH verbinden sich zu ArBH. Es kann ein Bandspektrum beobachtet werden, das den elektronischen Übergang A ¹ Π←X ¹ Σ ⁺ mit Schwingung und Rotation kombiniert . Der BH hat Singulett-Spin, und dies ist der erste bekannte Van-der-Waals-Komplex mit einem Singulett-Spin-Paar von Atomen. Für dieses Molekül beträgt die Rotationskonstante 0.133 cm ⁻¹ , die Dissoziationsenergie beträgt 92 cm ⁻¹ und der Abstand vom Argon zum Boratom beträgt 3.70 Å. Auch ArAlH ist bekannt.

MgAr ₂ ist ebenfalls bekannt.

Mehratomige Van-der-Waals-Moleküle

Einige lineare mehratomige Moleküle können mit Argon T-förmige Van-der-Waals-Komplexe bilden. Dazu gehören NCCN , Kohlendioxid , Lachgas , Acetylen , Kohlenoxysulfid und ClCN . Andere verbinden das Argonatom an einem Ende, um weiterhin linear zu sein, einschließlich HCN .

Andere mehratomige Van-der-Waals-Verbindungen von Argon umfassen jene von Fluorbenzol , Formylradikal (ArHCO), 7-Azaindol , Glyoxal , Natriumchlorid (ArNaCl), ArHCl und Cyclopentanon .

Molekül	Name	Grundzustand Bindungsenergie (cm -1 )	Nächste Position oder Atom zu Argon	Grundzustandsbindungslänge von Ar (Å)	Bindungswinkel vom Atom (Grad)	Bindungsdehnungskraft oder -frequenz	Dipolmoment D	CAS-Nummer	Verweise
(CH 3 ) 2 F 2 Si·Ar	Difluordimethylsilan – Argon
CH 2 F 2 ·Ar	Difluormethan – Argon		F	3.485	58,6
CF 3 CN	Trifluormethylcyanid Argon		C1	3.73	77			947504-98-5
CF 2 HCH 3 ·Ar	1,1-Difluorethan Argon		F					–
CH 2 FCH 2 F·Ar	1,2-Difluorethan- Argon	181	F	3.576	61			264131-14-8
CH 3 CHO·Ar	Acetaldehyd Argon	161	C-1	3.567	76,34			158885-13-3
C 2 H 4 O·Ar	Oxiran Argon	200	Ö	3,606 (CM)	72,34
ArBF 3	Bortrifluorid Argon		B	3.325	auf Achse ArBF ≈90.5°	0,030 mdyn/Å	0,176
ArC 6 H 6	Benzol -Argon		auf sechsfacher Achse	3.53 aus dem Flugzeug			0,12
ArPF 3	Argon- Phosphortrifluorid- Komplex		P	3,953 vom Massenmittelpunkt	70,3° auf PF 2- Fläche
Ar-NCCN	Argon- Cyanogen- van-der-Waals-Komplex		Zentrum des Moleküls	3.58	90° T-Form	30 cm -1	0,0979
DCCDAr	Argon-deuteriertes Acetylen		Zentrum des Moleküls	3,25	90° T-Form	0,0008 mdyn/Å / 8,7 cm −1
SO 3 Ar	Schwefeltrioxid Argon		S	3.350	auf Achse 90° von SO-Bindung	0,059 mdyn/Å / 61 cm −1
Ar•HCCH	Acetylen Argon				T-Form
OCS•Ar
CH 3 OH•Ar
CH 3 Cl•Ar
	Pyridin Argon
	Pyrrol-Argon

Wässriges Argon

In Wasser gelöstes Argon bewirkt, dass der pH-Wert auf 8,0 ansteigt, offenbar durch Verringerung der Anzahl der Sauerstoffatome, die zur Bindung von Protonen zur Verfügung stehen.

Argon bildet mit Eis ein Clathrathydrat . Bis 0,6 GPa hat das Clathrat eine kubische Struktur. Zwischen 0,7 und 1,1 GPa hat das Clathrat eine tetragonale Struktur. Zwischen 1,1 und 6,0 ​​GPa ist die Struktur körperzentriert orthorhombisch. Über 6,1 GPa wandelt sich das Clathrat in festes Argon und Eis um VII . Bei Atmosphärendruck ist das Clathrat unter 147 K stabil. Bei 295 K beträgt der Argondruck des Clathrats 108 MPa.

Argonfluorhydrid

Argonfluorhydrid war eine wichtige Entdeckung bei der Erneuerung des Studiums der Edelgaschemie. HArF ist in fester Form bei Temperaturen unter 17 K stabil. Es wird durch Photolyse von Fluorwasserstoff in einer festen Argonmatrix hergestellt. HArArF hätte eine so niedrige Zersetzungsbarriere, dass es wahrscheinlich nie beobachtet werden wird. Es wird jedoch vorhergesagt, dass HBeArF stabiler ist als HArF.

Uranverbindungen

CUO in einer festen Argonmatrix kann ein oder einige Argonatome binden, um CUO·Ar, CUO·Ar ₃ oder CUO·Ar _{4 zu ergeben} . CUO selbst wird durch Verdampfen von Uranatomen zu Kohlenmonoxid hergestellt . Uran wirkt in CUO als starke Lewis-Säure und geht mit Argon Bindungen mit Energien von etwa 3,2 kcal/mol (13,4 kJ/mol) ein. Das Argon fungiert als Lewis-Base . Seine Elektronendichte wird in ein leeres 6d-Orbital am Uranatom eingefügt. Das Spektrum von CUO wird durch Argon so verändert, dass sich die U-O-Streckfrequenz von 872,2 auf 804,3 cm ^-1 und die U-C-Streckfrequenz von 1047,3 auf 852,5 cm ^-1 ändert . Die signifikante Änderung des Spektrums tritt auf, weil das CUO von einem Singulett-Zustand (in Gasphase oder festem Neon) in einen Triplett-Zustand mit Argon- oder Edelgaskomplexierung geändert wird. Die Argon-Uran-Bindungslänge beträgt 3.16 Å. Dies ist kürzer als die Summe der Atomradien von U und Ar von 3.25 Å, aber erheblich länger als eine normale kovalente Bindung an Uran. Zum Beispiel beträgt U−Cl in UCl ₆ 2,49 . Wenn Xenon bis zu einigen Prozent in der festen Argonmatrix enthalten ist, werden zusätzliche Van-der-Waals-Moleküle gebildet: CUO·Ar ₃ Xe, CUO·Ar ₂ Xe ₂ , CUO·ArXe ₃ und CUO·Xe ₄ . Ähnlich kann Krypton für Argon in CUO substituieren · Ar ₃ Kr, CuO · Ar ₂ Kr ₂ , CuO · ArKr ₃ und CuO · Kr ₄ . Die Form dieser Moleküle ist ungefähr oktaedrisch , mit einem Uranzentrum und mit den Edelgasatomen um den Äquator.

UO⁺
₂ kann bis zu fünf Edelgasatome in einem Ring um ein lineares O= . binden+U=O Kern. Diese Moleküle werden produziert, wenn Uranmetall zu Disauerstoff laserablatiert wird. Dies erzeugt UO, UO ₂ , UO ₃ , U ⁺ und vor allem UO⁺
₂. UO⁺
₂wird dann zu einer Edelgasmatrix kondensiert, entweder ein reines Element oder eine Mischung. Schwerere Edelgasatome neigen dazu, die leichteren Atome zu verdrängen. Auf diese Weise hergestellte ionische Moleküle umfassen UO
₂Ne
₄Ar⁺
, UO
₂Ne
₃Ar⁺
₂, UO
₂Ne
₂Ar⁺
₃, UO
₂In der Nähe von⁺
₄, UO
₂Ar⁺
₅, UO
₂Ar
₄Kr⁺
, UO
₂Ar
₃Kr⁺
₂, UO
₂Ar
₂Kr⁺
₃, UO
₂ArKr⁺
₄, UO
₂Ar
₄Xe⁺
, UO
₂Ar
₃Xe⁺
₂, UO
₂Ar
₂Xe⁺
₃, und UO
₂ArXe⁺
₄, die durch eine Verschiebung der antisymmetrischen Streckfrequenz U=O gekennzeichnet sind.

In festem Argon kondensiertes neutrales UO ₂ wird durch die Argonatomliganden von einem elektronischen Zustand in einen anderen umgewandelt. In Argon ist die Elektronenkonfiguration 5f ² (δφ), während sie in Neon 5f ¹ 7s ^{1 ist} (der Zustand ³ H _{4g im} Vergleich zu ³ Φ _2u ). Dies liegt daran, dass die Argonatome eine größere antibindende Wechselwirkung mit dem 7s ¹ -Elektron haben, was es in eine andere Unterschale zwingt. Die argonierte Verbindung hat eine Streckfrequenz von 776 cm ^{–1 im} Vergleich zu 914,8 cm ^–1 in Neon . Das Argon-Urandioxid-Molekül ist wahrscheinlich UO ₂ Ar ₅ .

Berylliumoxid

Wenn Berylliumatome mit Sauerstoff in einer festen Argonmatrix reagieren (oder Beryllium in die Matrix eingedampft wird), wird ArBeO gebildet, das durch sein Infrarotspektrum beobachtbar ist. Das Beryllium-Molekül ist stark polarisiert und das Argon-Atom wird vom Beryllium-Atom angezogen. Die Bindungsstärke von Ar-Be wird mit 6.7 kcal/mol (28 kJ/mol) berechnet. Die Ar-Be-Bindungslänge wird mit 2.042 Å vorhergesagt.

Das zyklische Be ₂ O ₂ -Molekül kann zwei Argonatome oder ein Argon zusammen mit einem anderen Edelgasatom binden.

In analoger Weise bildet Beryllium mit Schwefelwasserstoff, das bei 4 K in einer Argonmatrix eingeschlossen ist, ArBeS. Es hat eine berechnete Bindungsenergie von 12,8 kcal/mol (54 kJ/mol).

ArBeO ₂ CO (Berylliumcarbonat) wurde hergestellt (zusammen mit Ne-, Kr- und Xe-Addukten).

Das zyklische Berylliumsulfitmolekül kann auch ein Argonatom an das Berylliumatom in einer festen Neon- oder Argonmatrix koordinieren.

Carbonylverbindungen

Elemente der Gruppe 6 kann reaktive penta bilden Carbonyle , die mit Argon reagieren kann. Dies waren tatsächlich 1975 entdeckte Argonverbindungen, die vor der Entdeckung von HArF bekannt waren, aber normalerweise übersehen werden. Wolfram bildet normalerweise ein Hexacarbonyl , aber wenn es ultravioletter Strahlung ausgesetzt wird, zerfällt es in ein reaktives Pentacarbonyl. Wird dieses zu einer Edelgasmatrix kondensiert, variiert das Infrarot- und UV-Spektrum je nach verwendetem Edelgas erheblich. Denn das vorhandene Edelgas bindet an die freie Position des Wolframatoms. Ähnliche Ergebnisse treten auch bei Molybdän und Chrom auf . Argon ist in ArW(CO) ₅ nur sehr schwach an Wolfram gebunden . Die Ar-W-Bindungslänge wird mit 2.852 vorhergesagt. Dieselbe Substanz wird kurzzeitig in überkritischem Argon bei 21 °C hergestellt. Für ArCr(CO) _{5 liegt} das Bandenmaximum bei 533 nm (im Vergleich zu 624 nm in Neon und 518 nm in Krypton ). Bei der Bildung von 18-Elektronen- Komplexen war die Verschiebung des Spektrums aufgrund unterschiedlicher Matrizen viel kleiner, nur um 5 nm. Dies zeigt deutlich die Bildung eines Moleküls unter Verwendung von Atomen aus der Matrix.

Auch von anderen Carbonylen und komplexierten Carbonylen wurde über eine Bindung an Argon berichtet. Dies schließt Ru (CO) ₂ (PMe ₃ ) ₂ Ar, Ru (CO) ₂ ( DMPE ) ₂ Ar, η ⁶ -C ₆ H ₆ Cr (CO) ₂ Ar. Hinweise gibt es auch für ArHMn(CO) ₄ , ArCH ₃ Mn(CO) ₄ und fac -( η ² -dfepe)Cr(CO) ₃ Ar.

Andere Edelgaskomplexe wurden durch Photolyse von in flüssigem Edelgas gelösten Carbonylen, möglicherweise unter Druck, untersucht. Diese Kr- oder Xe-Komplexe zerfallen auf der Zeitskala von Sekunden, aber Argon scheint auf diese Weise nicht untersucht worden zu sein. Der Vorteil flüssiger Edelgase besteht darin, dass das Medium für Infrarotstrahlung , die zur Untersuchung der Bindungsschwingung im gelösten Stoff benötigt wird, vollständig transparent ist.

Es wurden Versuche unternommen, Carbonyl-Argon-Addukte in der Gasphase zu untersuchen, aber die Wechselwirkung scheint zu schwach zu sein, um ein Spektrum zu beobachten. In der Gasform werden die Absorptionslinien aufgrund der freien Rotation in einem Gas zu Bändern verbreitert. Die Argonaddukte in Flüssigkeiten oder Gasen sind instabil, da die Moleküle leicht mit den anderen Photolyseprodukten reagieren oder dimerisieren , wodurch Argon eliminiert wird.

Münzmetallmonohalogenide

Die Argon - Münzenmetallmonohalogenide waren die ersten Edelgasmetallhalogenide, die entdeckt wurden, wenn die Metallmonohalogenidmoleküle durch einen Argonstrahl geleitet wurden. Sie wurden erstmals im Jahr 2000 in Vancouver gefunden. ArMX mit M = Cu , Ag oder Au und X = F , Cl oder Br wurden hergestellt. Die Moleküle sind linear. In ArAuCl beträgt die Ar‐Au‐Bindung 2.47 Å, die Streckfrequenz 198 cm ⁻¹ und die Dissoziationsenergie 47 kJ/mol. ArAgBr wurde auch hergestellt. ArAgF hat eine Dissoziationsenergie von 21 kJ/mol. Die Ar-Ag-Bindungslänge in diesen Molekülen beträgt 2.6 . ArAgCl ist isoelektronisch mit AgCl⁻
₂was besser bekannt ist. Die Ar-Cu-Bindungslänge in diesen Molekülen beträgt 2.25 .

Übergangsmetalloxide

In einer festen Argonmatrix VO ₂ bildet VO ₂ Ar ₂ und VO ₄ bildet VO ₄ · Ar mit Bindungsenergie von 12,8 und 5,0 sein , berechnet kcal / mol (53 und 21 kJ / mol). Scandium in Form von ScO ⁺ koordiniert fünf Argonatome zu ScOAr⁺
₅. diese Argonatome können durch eine Anzahl von Krypton- oder Xenonatomen ersetzt werden, um noch mehr gemischte Edelgasmoleküle zu ergeben. Mit Yttrium bindet YO ⁺ sechs Argonatome, und auch diese können durch eine unterschiedliche Anzahl von Krypton- oder Xenonatomen ersetzt werden.

Bei Übergangsmetallmonoxiden bilden ScO, TiO und VO kein Molekül mit einem Argonatom. CrO, MnO, FeO, CoO und NiO können jedoch jeweils ein Argonatom in einer festen Argonmatrix koordinieren. Die Metallmonoxidmoleküle können durch Laserablation des Metalltrioxids mit anschließender Kondensation an festem Argon hergestellt werden. ArCrO absorbiert bei 846,3 cm ⁻¹ , ArMnO bei 833,1, ArFeO bei 872,8, ArCoO bei 846,2, Ar ⁵⁸ NiO bei 825,7 und Ar ⁶⁰ NiO bei 822,8 cm ⁻¹ . Alle diese Moleküle sind linear.

Es gibt auch Behauptungen, dass Argon Koordinationsmoleküle in 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.

Wolframtrioxid , WO ₃ und Wolframdioxidmonosuperoxid (η ² -O ₂ )WO ₂ können beide Argon in einer Argonmatrix koordinieren. Das Argon kann durch Xenon oder molekularen Sauerstoff ersetzt werden, um Xenon-koordinierte Verbindungen oder Superoxide herzustellen. Für WO ₃ Ar beträgt die Bindungsenergie 9,4 kcal/mol und für (η ² -O ₂ )WO ₂ beträgt sie 8,1 kcal/mol.

Andere Übergangsmetallverbindungen

ArNiN ₂ bindet Argon mit 11,52 kcal/mol. Die Biegefrequenz von ArN ₂ wird von 310,7 auf 358,7 cm ⁻¹ geändert, wenn sich Argon an das Nickelatom anlagert.

Andere Ionen

Einige andere beobachtete binäre Ionen, die Argon enthalten, umfassen BaAr ²⁺ und BaAr²⁺
₂, VAR ⁺ , CrAr ⁺ , FeAr ⁺ , CoAr ⁺ und NiAr ⁺ .

Gold- und Silberclusterionen können Argon binden. Bekannte Ionen sind Au
₃Ar⁺
, Au
₃Ar⁺
₂, Au
₃Ar⁺
₃, Au
₂AgAr⁺
₃und AuAg
₂Ar⁺
₃. Diese haben einen dreieckig geformten metallischen Kern mit Argon, das an den Scheitelpunkten gebunden ist.

Es ist auch bekannt, dass ArF ⁺ bei der Reaktion gebildet wird

F⁺
₂+ Ar → ArF ⁺ + F

und auch

Ar ⁺ + F ₂ → ArF ⁺ + F.

und auch

SF²⁺
₄+ Ar → ArF ⁺ + SF⁺
₃.

Die Ionen können durch ultraviolettes Licht bei 79,1 nm oder weniger erzeugt werden. Die Ionisationsenergie von Fluor ist höher als die von Argon, daher erfolgt die Aufspaltung wie folgt:

ArF ⁺ → Ar ⁺ + F.

Das Millimeterwellenspektrum von ArF ⁺ zwischen 119.0232 und 505.3155 GHz wurde gemessen, um die Molekülkonstanten B ₀  = .  zu berechnen14,878 8204  GHz , D ₀  = 28,718 kHz. Es besteht die Möglichkeit, dass mit SbF . ein festes Salz von ArF ⁺ hergestellt werden könnte⁻
₆oder AuF⁻
₆ Anionen.

Angeregte oder ionisierte Argonatome können mit molekularem Jodgas zu ArI reagieren ⁺ Argonplasma wird als Ionisationsquelle und Trägergas in der Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma verwendet . Dieses Plasma reagiert mit Proben, um einatomige Ionen zu erzeugen, bildet aber auch Argonoxid (ArO ⁺ ) und Argonnitrid (ArN ⁺ )-Kationen, die isobare Störungen bei der Detektion und Messung von Eisen-56 ( ⁵⁶ Fe) und Eisen-54 . verursachen können ( ⁵⁴ Fe) in der Massenspektrometrie. In Edelstahl vorhandenes Platin kann Platinargid (PtAr ⁺ ) bilden, das den Nachweis von Uran-234 stört , das als Tracer in Grundwasserleitern verwendet werden kann. Argon Chlorid Kationen kann mit dem Nachweis von interferieren Arsen als Ar ³⁵ Cl ⁺ mit einem Verhältnis von Masse zu Ladung besitzt fast identisch mit dem von einer stabilen Isotop des Arsens , ⁷⁵ As. Unter diesen Umständen kann ArO ⁺ durch Reaktion mit NH _{3 entfernt werden} . Alternativ können diese Interferenzprobleme durch elektrothermische Verdampfung oder die Verwendung von Heliumgas vermieden werden. Argon kann auch mit Chlor ein Anion, ArCl ^{− , bilden} , was jedoch für Massenspektrometrieanwendungen kein Problem darstellt, da nur Kationen detektiert werden.

Das Argon-Borynium-Ion BAr ⁺ entsteht, wenn BBr ⁺ bei Energien zwischen 9 und 11 eV mit Argon-Atomen reagiert. 90% der positiven Ladung befinden sich auf dem Argonatom.

ArC ⁺ -Ionen können gebildet werden, wenn Argon-Ionen mit Energien zwischen 21 und 60 eV auf Kohlenmonoxid treffen . Es werden jedoch mehr C ⁺ -Ionen gebildet, und wenn die Energie auf der hohen Seite liegt, ist O ⁺ höher.

ArN ⁺ kann sich bilden, wenn Argonionen auf Distickstoff mit Energien zwischen 8,2 und 41,2 eV und einem Spitzenwert von etwa 35 eV auftreffen . Jedoch weit mehr N⁺
₂und N ⁺ werden erzeugt.

ArXe ⁺ wird mit einer Stärke von 1445 cm ⁻¹ im elektronischen Zustand X zusammengehalten, aber 1013 cm ⁻¹ im angeregten Zustand B.

Metall-Argon-Kationen werden "Argide" genannt. Die während der Massenspektroskopie erzeugten Argid-Ionen haben eine höhere Intensität, wenn die Bindungsenergie des Ions höher ist. Übergangselemente haben im Vergleich zu Hauptgruppenelementen eine höhere Bindungs- und Ionenflussintensität. Argide können im Plasma gebildet werden, indem angeregte Argonatome mit einem anderen Elementatom reagieren, oder indem ein Argonatom mit einem anderen Ion bindet:

Ar ⁺ + M → ArM ⁺ + e ^– ; M ⁺ + Ar → ArM ⁺ .

Doppelt geladene Kationen, Superelektrophile genannt , können mit Argon reagieren. Zu den produzierten Ionen gehören ArCF²⁺
₂ Bogen⁺
₂, ArBF⁺
₂ und ArBF²⁺
enthaltende Bindungen zwischen Argon und Kohlenstoff oder Bor.

Doppelt ionisiertes Acetylen HCCH ²⁺ reagiert ineffizient mit Argon zu HCCAr ²⁺ . Dieses Produkt konkurriert mit der Bildung von Ar ⁺ und Argonium.

Die SiF²⁺
₃ Ion reagiert mit Argon zu ArSiF²⁺
₂.

Ion	Bindungslänge (Å)	Dissoziationsenergie (kJ/mol)	Bindungslänge im angeregten Zustand (Å)	Dissoziationsenergie im angeregten Zustand
ArH +		3,4 eV
LiAr +	2.343	0,30 eV
Bär +		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 +
Ar+ 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
Angst +		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

Mehratomige Kationen

Metallionen können sich auch mit mehr als einem Argonatom in einer Art Argonmetallcluster bilden. Metallionen unterschiedlicher Größe im Zentrum eines Clusters können unterschiedliche Geometrien von Argonatomen um das Ion herum anpassen. Argide mit mehreren Argonatomen wurden in der Massenspektrometrie nachgewiesen. An diese können unterschiedliche Argonzahlen gebunden sein, aber es gibt magische Zahlen, bei denen der Komplex häufiger eine bestimmte Zahl hat, entweder vier oder sechs Argonatome. Diese können durch Flugzeitmassenspektrometeranalyse und durch das Photodissoziationsspektrum untersucht werden . Andere Untersuchungsmethoden umfassen die Coulomb-Explosionsanalyse . Argon-Tagging ist eine Technik, bei der Argonatome schwach an ein zu untersuchendes Molekül gebunden werden. Dies führt zu einer viel niedrigeren Temperatur der markierten Moleküle mit schärferen Infrarot-Absorptionslinien. Die mit Argon markierten Moleküle können durch Photonen einer bestimmten Wellenlänge zerstört werden.

Lithiumionen fügen Argonatome hinzu, um Cluster mit mehr als hundert Argonatomen zu bilden. Besonders stabil und häufig sind die Cluster Li ⁺ Ar ₄ und Li ⁺ Ar ₄ . Berechnungen zeigen, dass die kleinen Cluster alle recht symmetrisch sind. Li ⁺ Ar ₂ ist linear, Li ⁺ Ar ₃ ist flach und dreieckig mit D _3h- Symmetrie, Li ⁺ Ar ₄ ist tetraedrisch, Li ⁺ Ar ₅ könnte eine quadratische Pyramide oder eine trigonal bipyramidale Form haben. Li ⁺ Ar ₆ ist eine Oktaederform mit Li in der Mitte. Li ⁺ Ar ₇ oder etwas größere Cluster haben ein Kernoktaeder aus Argonatomen mit einer oder mehreren dreieckigen Flächen, die von anderen Argonatomen bedeckt sind. Die Bindung ist viel schwächer, was ihre größere Knappheit erklärt.

Natrium bildet Cluster mit Argonatomen mit Spitzen bei den Zahlen 8, 10, 16, 20, 23, 25 und 29 sowie bei den Ikosaederzahlen von 47, 50, 57, 60, 63, 77, 80, 116 und 147 Argon Atome. Dazu gehören das quadratische Antiprisma (8) und das gekappte quadratische Antiprisma (10 Atome). In Ti ⁺ Ar _1−n induzieren die Argonatome eine Vermischung des elektronischen Grundzustands von 3d ² 4s ¹ mit 3d ³ 4s ⁰ . Wenn ein Plasma aus Titan in expandierendem Argongas über einen Laser erzeugt wird, werden Cluster von Ti ⁺ Ar bis zu Ti ⁺ Ar ₅₀ gebildet. Aber Ti ⁺ Ar ₆ ist viel häufiger als alle anderen. Dabei sind die sechs Argonatome oktaedrisch um das zentrale Titanion angeordnet. Für Ti ⁺ Ar ₂ DFT-Rechnungen sagen Sie voraus, dass es linear ist, Ti ⁺ Ar ₃ ist nicht einmal flach und hat eine kurze und zwei längere Ti-Ar-Bindungen. Ti ⁺ Ar ₄ ist ein verzerrtes Tetraeder mit einer längeren Ti-Ar-Bindung. Ti ⁺ Ar ₅ ist eine asymmetrische trigonale Bipyramidenform mit einer Bindung kürzer. Bei Clustern mit sieben oder mehr Argonatomen enthält die Struktur ein Ti ⁺ Ar ₆ -Oktaeder mit dreieckigen Flächen, die von mehr Argonatomen bedeckt sind.

Cu ⁺ Ar ₂ wird als linear vorhergesagt. Cu ⁺ Ar ₃ wird als planar T-förmig mit einem Ar-Cu-Ar-Winkel von 93° vorhergesagt. Cu ⁺ Ar ₄ wird als rhombisch-planar (nicht quadratisch oder tetraedrisch) vorhergesagt. Für Alkali- und Erdalkalimetalle ist der M ⁺ Ar ₄ -Cluster tetraedrisch. Von Cu ⁺ Ar ₅ wird vorhergesagt, dass es eine rhombische Pyramidenform hat. Cu ⁺ Ar ₆ hat eine abgeflachte Oktaederform. Cu ⁺ Ar ₇ ist viel weniger stabil, und das siebte Argonatom befindet sich außerhalb einer inneren Hülle aus sechs Argonatomen. Dies wird als gekappte Oktaeder bezeichnet. Eine vollständige zweite Hülle aus Argonatomen ergibt Cu ⁺ Ar ₃₄ . Oberhalb dieser Zahl findet eine Strukturänderung mit einer ikosaedrischen Anordnung statt, wobei Cu ⁺ Ar ₅₅ und Cu ⁺ Ar ₁₄₆ mehr Stabilität aufweisen.

Mit einem Strontiumion Sr ^{+ können} zwei bis acht Argonatome Cluster bilden. Sr ⁺ Ar ₂ hat eine Dreiecksform mit C _{2 v-} Symmetrie. Sr ⁺ Ar ₃ hat eine trigonale Pyramidenform mit C _{3 v} -Symmetrie. Sr ⁺ Ar ₄ hat zwei trigonale Pyramiden, die sich eine Fläche und Strontium an der gemeinsamen Spitze teilen. Es hat eine C _{2 v-} Symmetrie. Sr ⁺ Ar ₆ hat eine fünfeckige Pyramide von Argonatomen mit dem Strontiumatom unter der Basis.

Niobiumtetraargid, Nb ⁺ Ar _{4 hat} wahrscheinlich die Argonatome in einem Quadrat um das Niobium angeordnet. Ähnlich für Vanadiumtetraargid V ⁺ Ar ₄ . Die Hexaargide Co ⁺ Ar ₆ und Rh ⁺ Ar _{6 haben} wahrscheinlich eine oktaedrische Argonanordnung. Indiummonokation bildet Cluster mit mehreren Argonen, mit magischen Zahlen bei 12, 18, 22, 25, 28, 45 und 54 und 70 Argonatomen, die Zahlen für ikosaedrische Formen sind.

Durch das Zappen von Kupfermetall mit einem UV-Laser in einem Argon-Kohlenmonoxid-Gemisch werden mit Argon markierte Kupfercarbonyl-Kationen gebildet. Diese Ionen können untersucht werden, indem beobachtet wird, bei welchen Wellenlängen der Infrarotstrahlung die Moleküle aufbrechen. Zu diesen molekularen Ionen gehören CuCO ⁺ Ar, Cu(CO) ₂ ⁺ Ar, Cu(CO) ₃ ⁺ Ar, Cu(CO) ₄ ⁺ Ar, die jeweils durch Infrarotwellenzahlen 2216, 2221, 2205 und 2194 cm . zerstört werden, um Argon zu verlieren ^-1 bzw. Die Argonbindungsenergie beträgt 16,3, 1,01, 0,97 bzw. 0,23 kcal/mol. Der Infrarotabsorptionspeak für Cu(CO) ₃ ⁺ Ar beträgt 2205 cm ^{–1 im} Vergleich zu 2199 cm ^–1 für Cu(CO) ₃ ⁺ . Für Cu(CO) ₄ ⁺ Ar liegt der Peak bei 2198 cm ^{−1 im} Vergleich zu 2193 für Cu(CO) ₄ ⁺ . Für Cu(CO) ₂ ⁺ Ar liegt der Peak bei 2221 cm ^{−1 im} Vergleich zu 2218,3 für argonfrei, und für CuCO ⁺ Ar liegt der Peak bei 2216 cm ⁻¹ erheblich anders als bei 2240,6 cm ⁻¹ für CuCO ⁺ . Die rechnerisch vorhergesagten Formen dieser Molekülionen sind linear für CuCO ⁺ Ar, leicht gebogen T-förmig für Cu(CO) ₂ ⁺ Ar und eine trigonale Pyramide mit Argon an der Spitze und einem flachen Stern wie Kupfertricarbonyl als Basis.

Zu den durch Argon-Tagging untersuchten Ionen gehören das hydratisierte Proton H ⁺ (H ₂ O) _n Ar mit n=2 bis 5, hydratisierte 18-Krone-6-Ether- Alkalimetallionen, hydratisierte Alkalimetallionen, Übergangsmetall-Acetylen-Komplexe, protoniertes Ethylen und IrO ₄ ⁺ .

Argonmethylkationen (oder Methyliumargon) Ar _x CH ₃ ⁺ sind für n=1 bis 8 bekannt. CH ₃ ⁺ ist eine Y-Form, und wenn Argonatome hinzugefügt werden, gehen sie über und unter die Ebene des Y. Wenn mehr Argon Atome hinzugefügt werden, richten sie sich mit den Wasserstoffatomen aus. Δ H ⁰ für ArCH ₃ ⁺ beträgt 11 kcal/mol und für Ar ₂ CH ₃ ⁺ 13,5 kcal/mol (für 2Ar + CH ₃ ⁺ ).

Kationische Boroxylringkomplexe mit Argon [ArB ₃ O ₄ ] ⁺ , [ArB ₃ O ₅ ] ⁺ , [ArB ₄ O ₆ ] ⁺ und [ArB ₅ O ₇ ] ⁺ wurden durch Laserverdampfung bei kryogenen Temperaturen hergestellt und mittels Infrarot untersucht Gasphasenspektroskopie. Sie waren die ersten großen stabilen Gasphasenkomplexe, die eine starke dative Bindung zwischen Argon und Bor aufweisen.

Diktate

Für die Münzmetalle sind Dikationen mit Argon bekannt. Bekannte Dikationen sind CuAr _n ²⁺ und AgAr _n ²⁺ für n=1-8, mit einem Spitzenvorkommen von CuAr ₄ ²⁺ oder AgAr ₄ ²⁺ und AuAr _n ²⁺ n=3–7. Zusätzlich zu den vier Argonatomen weisen die sechs Argonatomcluster eine erhöhte Konzentration auf. Die Stabilität der Ionen mit zwei positiven Ladungen ist unerwartet, da die Ionisierungsenergie von Argon niedriger ist als die zweite Ionisierungsenergie des Metallatoms. Die positive zweite Ladung des Metallatoms sollte sich also zum Argon bewegen, es ionisieren und dann ein stark abstoßendes Molekül bilden, das eine Coulomb-Explosion durchmacht. Diese Moleküle scheinen jedoch kinetisch stabil zu sein, und um die Ladung auf ein Argonatom zu übertragen, müssen sie einen höheren Energiezustand durchlaufen. Es wird erwartet, dass die Cluster mit vier Argonatomen quadratisch-planar sind und die mit sechs durch den Jahn-Teller-Effekt oktaedrisch verzerrt sind .

Ion	Metall erste Ionisationsenergie eV	Metall zweite Ionisation eV	Bindungsenergie eV	Dissoziationsenergie (kJ/mol)	Bindungslänge (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

Mehratomige Anionen

Beispiele für Anionen, die starke Bindungen mit Edelgasen enthalten, sind äußerst selten: Im Allgemeinen führt die nukleophile Natur von Anionen dazu, dass sie sich nicht an Edelgase mit ihrer negativen Elektronenaffinität binden können . Jedoch 2017 Entdeckung der „ superelektro Anionen “, Gasphasen- Fragmentierungsprodukte von closo - dodecaborates , führten zur Beobachtung von stabilen anionischen Verbindungen mit einer Bor-Edelgas - Bindung mit erheblichen Grad an kovalenter Wechselwirkung enthält. Das reaktivste superelektrophile Anion [B ₁₂ (CN) ₁₁ ] ⁻ , Fragmentierungsprodukt des cyanierten Clusters [B ₁₂ (CN) ₁₂ ] ^2- , bindet bei Raumtemperatur spontan Argon.

Feste Verbindungen

Armand Gautier bemerkte, dass das Gestein Argon (und auch Stickstoff) enthielt, das freigesetzt wurde, wenn das Gestein in Säure aufgelöst wurde, aber wie das Argon im Gestein kombiniert wurde, wurde von der wissenschaftlichen Gemeinschaft ignoriert.

Fullerensolvate

Solides Buckminsterfulleren hat kleine Zwischenräume zwischen den C _60- Kugeln. Unter einem Druck von 200 MPa und einer Hitze von 200 °C für 12 Stunden kann Argon in den Feststoff interkaliert werden, um kristallines Ar ₁ C _{60 zu bilden} . Nach dem Abkühlen ist es monatelang unter Standardbedingungen stabil. Argonatome besetzen oktaedrische Zwischengitterplätze. Die Kristallgittergröße ist bei Raumtemperatur fast unverändert, aber unterhalb von 265 K etwas größer als bei reinem C ₆₀ . Argon verhindert jedoch, dass sich die Buckyballs unterhalb von 250 K drehen, einer niedrigeren Temperatur als bei reinem C ₆₀ .

Festes C ₇₀ -Fulleren absorbiert auch Argon unter einem Druck von 200 MPa und bei einer Temperatur von 200 °C. C ₇₀ ·Ar hat Argon in oktaedrischen Lagen und hat die Steinsalzstruktur mit kubischen Kristallen, in denen der Gitterparameter 15.001 beträgt. Im Vergleich zum reinen C ₇₀ -Gitterparameter von 14.964 Å zwingt das Argon die Kristalle dazu, sich leicht auszudehnen. Die ellipsoiden Kugeln C ₇₀ rotieren frei im Festkörper, sie werden nicht durch zusätzliche Argonatome, die die Löcher füllen, in Position gehalten. Argon entweicht allmählich über einige Tage, wenn der Feststoff unter Standardbedingungen gelagert wird, so dass C ₇₀ ·Ar weniger stabil ist als C ₆₀ ·Ar. Dies ist wahrscheinlich auf die Form und interne Rotation zurückzuführen, die Kanäle ermöglicht, durch die sich Ar-Atome bewegen können.

Wenn Fullerene aus Toluol gelöst und kristallisiert werden , können sich Feststoffe bilden, wobei Toluol als Teil der Kristalle enthalten ist. Wenn diese Kristallisation jedoch unter einer Hochdruck-Argonatmosphäre durchgeführt wird, ist Toluol nicht enthalten und wird durch Argon ersetzt. Das Argon wird dann aus dem resultierenden Kristall durch Erhitzen entfernt, um unsolvatisiertes festes Fulleren zu erzeugen.

Clathrat

Argon bildet mit Hydrochinon (HOC ₆ H ₄ OH) ₃ •Ar ein Clathrat . Bei Kristallisation aus Benzol unter einem Druck von 20 Atmosphären Argon ergibt sich eine wohldefinierte Struktur, die Argon enthält. Ein Argon- Phenol- Clathrat 4C ₆ H ₅ OH•Ar ist ebenfalls bekannt. Es hat eine Bindungsenergie von 40 kJ/mol. Auch andere substituierte Phenole können mit Argon kristallisieren. Das Argon-Wasser-Clathrat wird im Abschnitt Wässriges Argon beschrieben .

Argondifluorid

Es wird vorhergesagt, dass Argondifluorid, ArF ₂ , bei Drücken über 57 GPa stabil ist. Es sollte ein elektrischer Isolator sein.

Ne ₂ Ar und Ar ₂ Ne

Bei etwa 4 K gibt es zwei Phasen, in denen Neon und Argon als Feststoff vermischt werden: Ne ₂ Ar und Ar ₂ Ne. Mit Kr bildet festes Argon eine desorganisierte Mischung.

ArH ₄

Unter hohem Druck werden mit Wasserstoff und Sauerstoff stöchiometrische Feststoffe gebildet: Ar(H ₂ ) ₂ und Ar(O ₂ ) ₃ .

Ar(H ₂ ) ₂ kristallisiert in der hexagonalen C14 MgZn ₂ Laves-Phase . Es ist bis mindestens 200 GPa stabil, aber es wird vorhergesagt, dass es sich bei 250 GPa zu einer AlB ₂ -Struktur ändert . Bei noch höheren Drücken sollten die Wasserstoffmoleküle aufbrechen, gefolgt von einer Metallisierung.

ArO und ArO ₆

Sauerstoff und Argon bilden unter Druck bei Raumtemperatur mehrere unterschiedliche Legierungen mit unterschiedlichen Kristallstrukturen. Argon-Atome und Sauerstoff-Moleküle sind ähnlich groß, so dass im Vergleich zu anderen Gasgemischen eine größere Mischbarkeit auftritt. Festes Argon kann bis zu 5 % Sauerstoff auflösen, ohne die Struktur zu verändern. Unterhalb von 50% Sauerstoff existiert eine hexagonal dicht gepackte Phase. Dies ist von etwa 3 GPa bis 8,5 GPa stabil. Typische Formel ist ArO. Bei mehr Sauerstoff zwischen 5.5 und 7 GPa existiert eine kubische Pm 3 n- Struktur, die sich jedoch unter höherem Druck in eine I -42 d- Raumgruppenform umwandelt . Mit mehr als 8,5 GPa trennen sich diese Legierungen zu festem Argon und -Sauerstoff. Die kubische Struktur hat eine Elementarzellenkante von 5.7828 Å bei 6.9 GPa. Die repräsentative Formel ist Ar(O ₂ ) ₃ .

ArHe ₂

Verwendung von Dichtefunktionaltheorie ARHE ₂ wird vorhergesagt , mit dem MgCu existiert ₂ Laves - Phasen - Struktur bei hohen Drücken unter 13,8 GPa. Oberhalb von 13,8 GPa wandelt es sich in die AlB ₂ -Struktur um.

Ar-TON

Unter Druck wird Argon in Zeolith eingelagert . Argon hat einen Atomradius von 1,8 , sodass es in Poren eindringen kann, wenn sie groß genug sind. Jede Elementarzelle des TON-Zeolithen kann bis zu 5 Atome Argon enthalten, verglichen mit 12 Neonatomen. Argon-infundierter TON-Zeolith (Ar-TON) ist komprimierbarer als Ne-TON, da die unbesetzten Poren unter erhöhtem Druck elliptisch werden. Wird Ar-TON auf Atmosphärendruck gebracht, desorbiert das Argon nur langsam, so dass ein Teil ohne äußeren Druck einen Tag im Feststoff verbleibt.

Nickelargid

Bei 140 GPa und 1500 K bilden Nickel und Argon eine Legierung, NiAr. NiAr ist bei Raumtemperatur und einem Druck von nur 99 GPa stabil. Es hat eine kubisch-flächenzentrierte (fcc) Struktur. Die Verbindung ist metallisch. Jedes Nickelatom verliert 0,2 Elektronen an ein Argonatom, das dadurch ein Oxidationsmittel ist. Dies steht im Gegensatz zu Ni ₃ Xe, bei dem Nickel das Oxidationsmittel ist. Das Volumen der ArNi-Verbindung beträgt bei diesen Drücken 5 % weniger als das der einzelnen Elemente. Wenn diese Verbindung im Erdkern existiert , könnte dies erklären, warum nur die Hälfte des Argon-40 , das während des radioaktiven Zerfalls produziert werden sollte, der geothermische Erwärmung erzeugt , auf der Erde zu existieren scheint.

Verweise

Externe Links

• "Rotationsaufgelöstes Infrarotspektrum des Charge Transfer Complex [Ar-N ₂ ] ⁺ Supporting Online Material Beobachtete Frequenzen und beobachtet-berechnete Werte von Rotationsübergängen im ² Σ ⁺ Grundzustand von [ArN ₂ ] ⁺ bei Anregung der NN- Streckschwingung " (PDF) .
• Nonose, Naoko S.; Matsuda, Naoki; Fudagawa, Noriko; Kubota, Masaaki (1994). „Einige Eigenschaften von mehratomigen Ionenspektren in der Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma“. Spectrochimica Acta Teil B: Atomspektroskopie . 49 (10): 955. Bibcode : 1994AcSpe..49..955N . doi : 10.1016/0584-8547(94)80084-7 .
• Jiménez Redondo, Miguel; Cueto, Maite; Doménech, José Luis; Tanarro, Isabel; Herrero, Victor J. (2014). " Ionenkinetik in Ar/H ₂ kalten Plasmen: Die Bedeutung von ArH ⁺ " . RSC-Adv . 4 (107): 62030–62041. Bibcode : 2014RSCAd...462030J . doi : 10.1039/C4RA13102A . PMC  4685740 . PMID  26702354 .