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Compuestos de argón

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 aislamiento de matriz de gas inerte , gases fríos y plasmas, y se han producido y también detectado en el espacio iones moleculares que contienen argón. 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. [1] Las moléculas que contienen argón pueden ser moléculas de Van der Waals que se mantienen 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. [2] También se han informado varios enlaces boro-argón con interacciones covalentes significativas. [3] [4] Los métodos experimentales utilizados para estudiar compuestos de argón incluyen 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 los excímeros. . La espectroscopia de masas se utiliza para estudiar iones. [5] Se han utilizado métodos de computación para calcular teóricamente parámetros moleculares 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, se utilizan potenciales centrales efectivos para modelar los electrones internos, de modo que sus contribuciones no tengan que calcularse individualmente. Computadoras más potentes 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. [5] 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 emiten una fuerte emisión ultravioleta a 192 nm. [6]

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 H2 está en el rango de 0,0001 a 0,001. [1]

El argonio se forma cuando el H 2 + reacciona con átomos de Ar: [1]

Ar + H+
2
→ ArH + + H [1]

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] 1,49 eV. [7]

Cuando ArH + encuentra un electrón, puede ocurrir recombinación disociativa, pero es extremadamente lenta para 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 [1]

El ArH + artificial elaborado a partir de Ar terrestre contiene principalmente el isótopo 40 Ar en lugar del cósmicamente abundante 36 Ar. Artificialmente se fabrica mediante una descarga eléctrica a través de una mezcla de argón e hidrógeno. [8]

ocurrencia natural

En la Nebulosa del Cangrejo , el ArH + se encuentra en varios puntos revelados por las 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 Ar 2+ . [7] La ​​densidad de la columna de ArH + en la Nebulosa del Cangrejo está entre 10 12 y 10 13 átomos por centímetro cuadrado. [7] Posiblemente la energía necesaria para excitar los iones para que luego puedan emitir, provenga de colisiones con electrones o moléculas de hidrógeno. [7] Hacia el centro de la Vía Láctea la densidad de la columna de ArH + es de aproximadamente2 × 10 13  cm −2 . [1]

Cationes de argón en racimo

El catión diargon , Ar+
2
tiene una energía de enlace de 1,29 eV. [9]

El catión triargón Ar+
3
es lineal, pero tiene un enlace Ar-Ar más corto que el otro. Las longitudes de enlace 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, de modo que se parece mucho al Ar.+
2
unido a un átomo neutro de Ar. [10]

Los cúmulos de argón cargados más grandes también son detectables en espectroscopia de masas. El catión tetraargón también es lineal. Arkansas+
13
Los grupos 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 externos neutros son atraídos por la polarización eléctrica inducida. [11] Los grupos 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 se ve modificado por la primera capa de átomos neutros adheridos. Los cúmulos más grandes tienen el mismo espectro que los más pequeños. Cuando los fotones son absorbidos 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 se elimina mediante la evaporación de los átomos externos del grupo uno a la vez. El proceso de destrucción de un cúmulo por la luz se llama fotofragmentación . [11]

Los grupos de argón cargados negativamente son termodinámicamente inestables y, por tanto, no pueden existir. El argón tiene una afinidad electrónica negativa . [11]

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 con rayos X de mezclas de argón con moléculas ricas en hidrógeno como H 2 , H 2 O , CH 4 y CH 3. OH . [12] Los átomos de argón excitados por rayos X se encuentran en el estado 4p. [13]

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 energético emite un fotón y alcanza el estado fundamental, los átomos están demasiado cerca unos de otros, se repelen y se fragmentan. Sin embargo, una molécula de van der Waals puede existir con un enlace largo. [14] Sin embargo, la ArH* excitada puede formar moléculas de Rydberg estables , también conocidas como excímeros . Estas moléculas de Rydberg pueden considerarse como un núcleo de argón protonado , rodeado por un electrón en uno de los muchos posibles estados de mayor energía. [15]

Formación: Ar + ν → Ar*;  Ar* + H 2 → ArH* + H [12]

En lugar de dihidrógeno, otras moléculas que contienen hidrógeno también pueden tener un átomo de hidrógeno extraído mediante argón excitado, pero tenga en cuenta que algunas moléculas se unen al hidrógeno con demasiada fuerza para que la reacción continúe. Por ejemplo, el acetileno no formará ArH de esta manera. [12]

En la molécula de ArH de van der Waals, se calcula que la longitud del enlace es de aproximadamente 3,6 Å y la energía de disociación se calcula en 0,404 kJ/mol (33,8 cm −1 ). [16] La longitud del enlace en ArH* se calcula como 1,302 Å. [17]

Se ha estudiado el espectro del monohidruro de argón, tanto ArH* como Ar D *. El estado límite inferior se denomina A 2 Σ + o 5s. Otro estado bajo se conoce como 4p, compuesto 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 .527 cm −1 [18] ), 6p → 5s (origen de la banda21 676 ,90 cm −1 [18] ) 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 de la banda 3681,171 cm −1 ), [19] 4f → 5s (20 682 .17 y20 640,90 cm −1 origen de 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) . [14] Las transiciones que van a 5s, 3dπ → 5s y 5dπ → 5s, están fuertemente predisociadas , difuminando las líneas. [19] 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 entre 210 y 450 nm, y E 2 Π → A 2 Σ + está entre 180 y 320 nm. [20] Una banda en el infrarrojo cercano de 760 a 780 nm. [21]

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 con vapor de cesio energizado con láser. Mediante el uso de un haz se puede observar la vida útil de los diferentes estados energéticos midiendo el perfil de la energía electromagnética emitida en diferentes longitudes de onda. [22] El estado E 2 π de ArH tiene una vida 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. [20]

Polihidruros de argón

El catión argón dihidrógeno ArH+
2
Se ha predicho que existirá y será detectable en el medio interestelar . Sin embargo, no se ha detectado hasta 2021 . [23] ArH+
2
Se predice que será lineal en la forma Ar − H − H. La distancia H-H es 0,94 Å. La barrera de disociación es sólo de 2 kcal/mol (8 kJ/mol) y ArH+
2
pierde fácilmente un átomo de hidrógeno para producir ArH + . [24] La constante de fuerza del enlace ArH en este caso es 1,895 m dina /Å 2 (1,895 × 10 12  Pa ). [25]

El catión argón trihidrógeno ArH+
3
ha sido observado en el laboratorio. [23] [26] ArH 2 D + , ArHD+
2
y ArD+
3
también se han observado. [27] El catión argón trihidrógeno tiene forma plana, con un átomo de argón en el vértice de un triángulo de átomos de hidrógeno. [28]

Argoxonio

Se predice que el ion argoxonio ArOH + tendrá una geometría molecular doblada en el estado 1 1 A′. 3 Σ es un estado triplete con 0,12 eV mayor en energía, y 3 A″ es un estado triplete con 0,18 eV mayor. Se predice que el enlace Ar-O tendrá una longitud de 1,684 Å [23] y una constante de fuerza de 2,988 mdina/Å 2 (2,988 × 10 12  Pa ). [25]

ArNH+

ArNH + es una posible molécula iónica para detectar en el laboratorio, y en el espacio, ya que los átomos que la componen son comunes. Se predice que ArNH + estará más débilmente unido que ArOH + , con una constante de fuerza en el enlace Ar-N de 1,866 mdina/Å 2 (1,866 × 10 12  Pa ). Se predice que el ángulo en el átomo de nitrógeno es de 97,116°. Las longitudes de Ar-N deberían ser 1,836 Å y la longitud del enlace N-H sería 1,046 Å [25] [29]

Catión dinitrógeno argón

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

Ar+ N+
2
ArN+
2
fotodisociaciónAr + + N 2 . [23]

La disociación produce Ar + , ya que se trata de un estado de mayor energía. [9] La energía de enlace es 1,19 eV. [9] La molécula es lineal. La distancia entre dos átomos de nitrógeno es de 1,1 Å. Esta distancia es similar a la del neutro N 2 en lugar de a la de N+
2
ion. La distancia entre un átomo de nitrógeno y el átomo de argón es 2,2 Å. [9] 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 . [9]

En el proceso de fotodisociación , es tres veces más probable que se produzca Ar + + N 2 en comparación con Ar + N.+
2
. [30]

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 . [26] 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 el ArHCO + . [31]

La molécula se forma mediante la siguiente reacción:

ArH + + N 2ArHN+
2
. [31]

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−norte=norte. 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 separarlo en N 2 y ArN.+
2
. El origen de una banda infrarroja debido a la vibración antisimétrica de los enlaces N=N está en 2288,7272 cm −1 . En comparación 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 . [30]

Ar(norte)
2
)+
2
Se produce por una expansión supersónica de una mezcla 10:1 de argón con nitrógeno a través de una boquilla, la cual es impactada por un haz de electrones . [30]

arn2oh+

ArN 2 O + absorbe fotones en cuatro bandas de longitud de onda violeta-ultravioleta, lo que provoca la ruptura de la molécula. Las bandas son 445–420, 415–390, 390–370 y 342 nm. [32] [33]

ArHCO3+

ArHCO + se ha producido en una expansión de gas por chorro supersónico y se ha detectado mediante espectroscopía de microondas por transformada de Fourier de tipo Fabry-Perot. [26] [34]

La molécula se forma mediante esta reacción.

ArH ++ CO → ArHCO + . [31]

Dióxido de carbono-ion argón

ArCO+
2
puede excitarse para formar ArCO+
2
* donde la carga positiva se mueve desde la parte de dióxido de carbono al argón. Esta molécula puede encontrarse en la atmósfera superior. Experimentalmente, la molécula se fabrica a partir de gas argón a baja presión con un 0,1% de dióxido de carbono , irradiado por un haz de electrones de 150 V. El argón está ionizado y puede transferir la carga a una molécula de dióxido de carbono. [35] La energía de disociación de ArCO+
2
es 0,26 eV. [35]

ArCO+
2
+ CO 2 → Ar + CO
2
·CO+
2
(rendimiento 0,435 eV.) [35]

moléculas de van der waals

Los átomos neutros de argón se unen muy débilmente a otros átomos o moléculas neutros para formar moléculas de van der Waals . Estos se pueden obtener expandiendo argón a alta presión mezclado con átomos de otro elemento. La expansión se produce a través de un pequeño agujero en 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 tendrán demasiada energía para permanecer juntos debido a las débiles fuerzas de dispersión de London . Los átomos que deben combinarse con el argón se pueden producir mediante 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, [36] InAr, CAr, [37] GeAr, [38] SnAr, [39] y BAr. . [40] El SiAr se obtuvo a partir de átomos de silicio derivados de Si(CH 3 ) 4 . [41]

Además de las moléculas de Van der Waals muy débilmente unidas, existen moléculas excitadas electrónicamente con la misma fórmula. Como fórmula, estas se pueden escribir ArX*, donde el "*" indica un estado excitado . Los átomos están mucho más fuertemente unidos mediante un enlace covalente. Se pueden modelar como un ArX + rodeado por una capa de mayor energía con un electrón. Este electrón externo puede cambiar de energía intercambiando fotones y también puede emitir fluorescencia. El láser de fluoruro de argón, ampliamente utilizado, utiliza el excímero ArF* para producir una fuerte radiación ultravioleta a 192 nm. El láser de cloruro de argón que utiliza ArCl* produce luz ultravioleta aún más corta a 175 nm, pero es demasiado débil para su aplicación. [42] El cloruro de argón en este láser proviene de moléculas de argón y cloro. [43]

Racimos de argón

El gas argón enfriado puede formar grupos de átomos. El diargón , 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 agrupaciones de hasta varios cientos de átomos de argón. Estos grupos de argón tienen forma icosaédrica y constan de capas de átomos dispuestos alrededor de un átomo central. La estructura cambia en los grupos con más de 800 átomos para parecerse a un pequeño cristal con una estructura cúbica centrada en las caras (fcc), como en el argón sólido. Es la energía superficial la que mantiene una forma icosaédrica , pero para grupos más grandes, la presión interna atraerá a los átomos a una disposición fcc. [11] Los grupos de argón neutros son transparentes a la luz visible. [11]

Moléculas diatómicas de van der Waals

ArO* también se forma cuando el dioxígeno atrapado en una matriz de argón se somete a vacío ultravioleta . Se puede detectar por su luminiscencia:

O 2 + hvO+
2
+ mi - ; oh  +
2
+ mi → 2O*;  O* + Ar → ArO*. [49]

La luz emitida por ArO* tiene dos bandas principales, una a 2,215 eV y otra más débil a 2,195 eV. [50]

El sulfuro de argón, ArS*, brilla en el infrarrojo cercano a 1,62 eV. ArS se fabrica a partir de OCS irradiado con luz ultravioleta en una matriz de argón. Los estados excitados duran 7,4 y 3,5 μs para el pico y la banda del espectro, respectivamente. [51]

Moléculas triatómicas de van der Waals

Se pueden formar grupos de moléculas que contienen dicloro y más de un átomo de argón forzando una mezcla 95:5 de helio y argón y un rastro de cloro a través de una boquilla. ArCl 2 existe en forma de T. Ar 2 Cl 2 tiene una forma de tetraedro distorsionada, con los dos átomos de argón a 4,1 Å entre sí y su eje a 3,9 Å del Cl 2 . La energía del 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 . [52]

La molécula lineal de Ar·Br 2 tiene un espectro continuo para las transiciones de la molécula de bromo X → B. El espectro del bromo se desplaza hacia el azul y se expande cuando se une a un átomo de argón. [53]

ArI 2 muestra un espectro que agrega bandas de satélite a las bandas vibratorias más altas de I 2 . [54] 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 se produce por diferentes rutas en los dos isómeros. La forma de T sufre una relajación vibratoria intramolecular, mientras que la forma lineal se rompe directamente. [55] Se han formado racimos de yodo, I 2 Ar n . [56]

El grupo ArClF tiene una forma lineal. [57] El átomo de argón es el más cercano al átomo de cloro. [53]

El ArBrCl lineal también se puede reorganizar en ArClBr, o un isómero en forma de T. [58]

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 moléculas desde Ar·H 2 O hasta Ar 14 ·H 2 O. [59]

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 bandas 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 átomo de argón al átomo de boro es 3,70 Å. [60] También se sabe que existe ArAlH. [61]

También se conoce MgAr 2 . [47]

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 lineales, incluido el HCN . [62]

Otros compuestos poliatómicos de van der Waals de argón incluyen los de fluorobenceno , [63] radical formilo (ArHCO), [64] 7-azaindol, [65] glioxal , [66] cloruro de sodio (ArNaCl), [67] ArHCl, [ 68] y ciclopentanona . [69]

argón acuoso

El argón disuelto en agua hace que el pH aumente a 8,0, [81] aparentemente reduciendo el número de átomos de oxígeno disponibles para unir protones. [82]

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 . [83] A presión atmosférica, el clatrato es estable por debajo de 147 K. [84] A 295 K, la presión de argón del clatrato es de 108 MPa. [85]

Fluorhidruro de argón

El fluorhidruro de argón fue un descubrimiento importante en el rejuvenecimiento del estudio de la química de los gases nobles. El HArF es estable en forma sólida a temperaturas inferiores a 17 K. [86] Se prepara mediante fotólisis de fluoruro de hidrógeno en una matriz sólida de argón. [87] HARArF tendría una barrera de descomposición tan baja que probablemente nunca será observado. [88] Sin embargo, se prevé que HBeArF sea más estable que HArF. [89]

Compuestos de uranio

El CUO en una matriz sólida de argón puede unirse a uno o unos pocos átomos de argón para producir CUO·Ar, CUO·Ar 3 o CUO·Ar 4 . El propio CUO se produce evaporando átomos de uranio en monóxido de carbono . El uranio actúa como un ácido de Lewis fuerte en CUO [87] [90] 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 electrónica se inserta en un orbital 6d vacío del átomo de uranio. El espectro de CUO se cambia con argón de modo que la frecuencia de estiramiento de U-O cambia de 872,2 a 804,3 cm -1 y la frecuencia de estiramiento de U-C de 1047,3 a 852,5 cm -1 . [91] El cambio significativo en el espectro se produce porque el CUO cambia de un estado singlete (en fase gaseosa o neón sólido) a un estado triplete, con argón o gas noble formando complejos. [92] La longitud del enlace argón-uranio es 3,16 Å. [91] 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. [92] Cuando se incluye xenón en la matriz sólida de argón hasta en 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 . [90] 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 . [92] La forma de estas moléculas es aproximadamente octaédrica , con un centro de uranio y con los átomos de gas noble alrededor del ecuador. [92]

UO+2 puede unir hasta cinco átomos de gas noble en un anillo alrededor de un O= lineal+Ud.= O núcleo. [93] Estas moléculas se producen cuando el uranio metálico se transforma con láser en dioxígeno. Esto produce UO, UO 2 , UO 3 , U + y, lo 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 más pesados ​​de los gases nobles tenderán a desplazar a los átomos más ligeros. Las moléculas iónicas producidas de esta manera incluyen UO2Ne4Ar+ , UO
2
Nordeste
3
Arkansas+
2
, UO
2
Nordeste
2
Arkansas+
3
, UO
2
Cerca+
4
, UO
2
Arkansas+
5
, UO2Ar4Kr+ , 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. [93]

El UO 2 neutro condensado en argón sólido se convierte de un estado electrónico a otro mediante los ligandos del átomo de argón. En argón, la configuración electrónica es 5f 2 (δφ), mientras que en 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 mayor interacción antienlazante con el electrón 7s 1 , lo que lo obliga 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 . [94] La molécula de dióxido de uranio argón es probablemente UO 2 Ar 5 . [95]

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 en su espectro infrarrojo. La molécula de berilio está fuertemente polarizada y el átomo de argón es atraído por el átomo de berilio. [92] [96] La fuerza de unión de Ar-Be se calcula en 6,7 kcal/mol (28 kJ/mol). Se predice que la longitud del enlace Ar-Be será de 2,042 Å. [97]

La molécula cíclica de Be 2 O 2 puede unir dos átomos de argón, o un argón junto con otro átomo de gas noble. [98]

De manera análoga, el berilio al reaccionar con sulfuro de hidrógeno y 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). [99]

Se ha preparado ArBeO 2 CO (carbonato de berilio) (junto con aductos de Ne, Kr y Xe). [100]

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. [101]

Compuestos carbonílicos

Los elementos del grupo 6 pueden formar pentacarbonilos reactivos que pueden reaccionar con el argón. En realidad, se trataba de compuestos de argón descubiertos en 1975 y que se conocían antes del descubrimiento del HArF, pero que normalmente se pasan por alto. [102] 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 según el gas noble utilizado. Esto se debe a que el gas noble presente se une a la posición vacante del átomo de tungsteno. Resultados similares también ocurren con el molibdeno y el cromo . [103] El argón sólo está muy débilmente unido al tungsteno en ArW(CO) 5 . [92] [104] Se predice que la longitud del enlace Ar-W será 2,852 Å. [103] La misma sustancia se produce durante un breve tiempo en argón supercrítico a 21 °C. [105] Para ArCr(CO) 5 el máximo de la banda está en 533 nm (en comparación con 624 nm en neón y 518 nm en criptón ). Al formar complejos de 18 electrones, el desplazamiento del espectro debido a las diferentes matrices fue mucho menor, sólo alrededor de 5 nm. Esto indica claramente la formación de una molécula utilizando átomos de la matriz. [5]

Otros carbonilos y carbonilos complejados también tienen informes de enlaces con argón. Estos incluyen Ru(CO) 2 ( PMe3 ) 2Ar , Ru(CO) 2 ( dmpe ) 2Ar , η6 - C6H6Cr ( CO ) 2Ar . [106] También existe evidencia de ArHMn(CO) 4 , ArCH 3 Mn(CO) 4 y fac -( η 2 -dfepe)Cr(CO) 3 Ar. [5]

Se han estudiado otros complejos de gases nobles mediante fotólisis de carbonilos disueltos en gases raros líquidos, posiblemente bajo presión. Estos complejos de Kr o Xe se desintegran en una 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 , necesaria para estudiar la vibración del enlace en el soluto. [5]

Se han realizado intentos de estudiar los aductos carbonilo-argón en la fase gaseosa, pero la interacción parece ser demasiado débil para observar un espectro. En la forma gaseosa, las líneas de absorción se ensanchan formando bandas debido a la rotación que ocurre libremente en un gas. [5] Los aductos de argón en líquidos o gases son inestables ya que las moléculas reaccionan fácilmente con los otros productos de la fotólisis o se dimerizan , eliminando el argón. [5]

Monohaluros metálicos de acuñación

Los monohaluros metálicos acuñados con argón fueron los primeros haluros metálicos de gases nobles descubiertos, cuando las moléculas de monohaluro metálico se sometieron a un chorro de argón. Se encontraron por primera vez en Vancouver en 2000. [107] Se han preparado ArMX con M = Cu , Ag o Au y X = F , [108] 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. [109] También se ha elaborado ArAgBr. [109] ArAgF tiene una energía de disociación de 21 kJ/mol. [109] La longitud del enlace Ar-Ag en estas moléculas es 2,6 Å. [109] ArAgCl es isoelectrónico con AgCl
2
que es más conocido. [109] La longitud del enlace Ar-Cu en estas moléculas es 2,25 Å. [109]

Óxidos de metales de transición

En una matriz sólida de argón, el VO 2 forma VO 2 Ar 2 y el 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). [110] El escandio en forma de ScO + coordina cinco átomos de argón para producir ScoAr.+
5
. [111] estos átomos de argón pueden sustituirse por números de átomos de criptón o xenón para producir aún más moléculas mixtas de gases nobles. Con el itrio , YO + une seis átomos de argón, y éstos también pueden sustituirse por un número variable de átomos de criptón o xenón. [112]

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 coordinar cada uno un átomo de argón en una matriz sólida de argón. [113] 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. [113]

También hay afirmaciones de que el argón forma moléculas de coordinación en NbO 2 Ar 2 , NbO 4 Ar, TaO 4 Ar, [114] VO 2 Ar 2 , VO 4 Ar, [110] 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. [115] [116] [117]

El trióxido de tungsteno , WO 3 y el monosuperóxido de dióxido de tungsteno (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 producir superóxidos o compuestos coordinados de xenón. Para WO 3 Ar la energía de enlace es 9,4 kcal/mol y para (η 2 -O 2 )WO 2 es 8,1 kcal/mol. [118]

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. [119]

Otros iones

Algunos otros iones binarios observados que contienen argón incluyen BaAr2+ y BaAr2+2 , [120] VAr+, CrAr+, FeAr+, CoAr+ y NiAr+. [5]

Los iones de oro y plata pueden unirse al argón. Los iones conocidos son Au3Ar+ , Au3Ar+2 , Au3Ar+3 , Au2AgAr+3 y AuAg2Ar+3 . Tienen un núcleo metálico de forma triangular con argón unido en los vértices. [2]

También se sabe que ArF + [5] 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
. [121]

Los iones pueden producirse mediante luz ultravioleta a 79,1 nm o menos. [122] La energía de ionización del flúor es mayor que la del argón, por lo que la ruptura se produce así:

ArF + → Ar + + F. [123]

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. [124] Existe la posibilidad de que se pueda preparar una sal sólida de ArF + con SbF
6
o aniones AuF-6. [123] [125]

Los átomos de argón excitados o ionizados pueden reaccionar con el gas yodo molecular para producir ArI + [126] El plasma de argón se utiliza como fuente de ionización y gas portador en espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente . Este plasma reacciona con 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. [127] El platino presente en el acero inoxidable puede formar arguro de platino (PtAr + ), lo que interfiere con la detección de uranio-234 , que puede usarse como trazador en acuíferos. [128] 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. [129] En estas circunstancias, el ArO + puede eliminarse mediante reacción con NH3 . [130] Alternativamente, la vaporización electrotérmica o el uso de gas helio pueden evitar estos problemas de interferencia. [127] El argón también puede formar un anión con cloro, ArCl , [131] aunque esto no es un problema para las aplicaciones de espectrometría de masas ya que solo se detectan cationes.

El ion argón bornio, BAr +, se produce cuando BBr + a energías entre 9 y 11 eV reacciona con átomos de argón. El 90% de la carga positiva se encuentra en el átomo de argón. [132]

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 es alta, O + es mayor. [133]

ArN + puede formarse cuando los iones de argón impactan con dinitrógeno con energías entre 8,2 y 41,2 eV y alcanzando un máximo alrededor de 35 eV. Sin embargo mucho más N+
2
y N + se producen. [134]

ArXe + se mantiene unido con una fuerza de 1445 cm −1 cuando está en el estado electrónico X, pero de 1013 cm −1 cuando está en el estado excitado B. [33]

Los cationes metal-argón se denominan "argidas". Los iones argido producidos durante la espectroscopia de masas tienen mayor intensidad cuando la energía de enlace del ion es mayor. Los elementos de transición tienen mayor intensidad de unión y flujo de iones en comparación con los elementos del grupo principal. Las argidas se pueden formar en el plasma mediante la reacción de átomos de argón excitados con otro átomo de elemento, o mediante la unión de un átomo de argón con otro ion:

Ar + + M → ArM + + mi ; M ++ Ar → ArM + . [135]

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 contienen enlaces entre argón y carbono o boro. [136]

El acetileno HCCH 2+ doblemente ionizado reacciona de manera ineficiente con argón para producir HCCAr 2+ . Este producto compite con la formación de Ar + y argonio. [137]

El SiF2+
3
El ion reacciona con argón para producir ArSiF.2+
2
. [138]

Cationes poliatómicos

Los iones metálicos también pueden formarse 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 argón alrededor del ion. [149] Se han detectado argidas con múltiples átomos de argón en espectrometría de masas. Estos pueden tener números variables de argón unidos, pero hay números mágicos, donde el complejo más comúnmente tiene un número particular, ya sea cuatro o seis átomos de argón. [150] Estos pueden estudiarse mediante análisis de tiempo de vuelo con espectrómetro de masas y mediante el espectro de fotodisociación. Otros métodos de estudio incluyen el análisis de explosión de Coulomb . [151] El etiquetado con argón es una técnica mediante la cual los átomos de argón se unen débilmente a una molécula en estudio. Esto da como resultado una temperatura mucho más baja de las moléculas marcadas, con líneas de absorción de infrarrojos más nítidas. Las moléculas marcadas con argón pueden verse alteradas por fotones de una longitud de onda particular. [152]

Los iones de litio añaden 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 pequeños grupos 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 tiene forma de octaedro con Li en el centro. Li + Ar 7 o grupos ligeramente más grandes tienen un núcleo octaédrico de átomos de argón con una o más caras triangulares cubiertas por otros átomos de argón. El vínculo es mucho más débil, lo que explica su mayor escasez. [153]

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 de argón. átomos. Esto incluye el antiprisma cuadrado (8) y el antiprisma cuadrado cubierto (10 átomos). [149] 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 crea mediante un láser un plasma de titanio en gas argón en expansión, se forman grupos desde 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 ión titanio central. Para los cálculos de DFT de Ti + Ar 2 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 bipirámide trigonal asimétrica con un enlace más corto. Para grupos con siete o más átomos de argón, la estructura contiene un octaedton Ti + Ar 6 con caras triangulares cubiertas por más átomos de argón. [154]

Se predice que Cu + Ar 2 será 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 será 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 forma de pirámide rómbica. Cu + Ar 6 tiene 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. Esto se llama octaédrico rematado. 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 teniendo Cu + Ar 55 y Cu + Ar 146 mayor estabilidad. [155]

Con un ion de estroncio Sr + se pueden formar grupos de dos a ocho átomos de argón. Sr + Ar 2 tiene forma de triángulo con simetría C 2 v . Sr + Ar 3 tiene 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. [156]

La tetraargida de niobio, Nb + Ar 4, probablemente tenga los átomos de argón dispuestos en un cuadrado alrededor del niobio. Lo mismo ocurre con la tetraargida de vanadio, V + Ar 4 . Los hexaárgidos, Co + Ar 6 y Rh + Ar 6 probablemente tengan una disposición de argón octaédrica. [150] El monocatión de indio forma grupos con múltiples argón, con números mágicos en 12, 18, 22, 25, 28, 45 y 54, y 70 átomos de argón, que son números para formas icosaédricas. [149]

Al aplicar cobre metálico con un láser UV en una mezcla de argón y monóxido de carbono, se forman cationes 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 interrumpen respectivamente para perder argón, mediante números de onda infrarrojas 2216, 2221, 2205 y 2194 cm. −1 respectivamente. La energía de unión del argón es respectivamente 16,3, 1,01, 0,97 y 0,23 kcal/mol. El pico de absorción infrarroja de Cu(CO) 3 + Ar es 2205 cm −1 en comparación con 2199 cm −1 de 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 en 2221 cm −1 en comparación con 2218,3 para el libre de argón, y para CuCO + Ar el pico está en 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 curvada 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. [157]

Los iones estudiados mediante etiquetado con argón incluyen el protón hidratado H + (H 2 O) n Ar con n = 2 a 5, [158] iones de metales alcalinos hidratados de éter 18-corona-6, [159] iones de metales alcalinos hidratados, [160] complejos de acetileno de metales de transición, [161] etileno protonado, [162] e IrO 4 + . [163]

Los cationes argón metilo (o metiliumargón) Ar x CH 3 + son conocidos por 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 agregan átomos y 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 + ). [164]

Se prepararon 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 ] + mediante vaporización láser a temperaturas criogénicas y se investigaron mediante infrarrojos. espectroscopía en fase gaseosa. [3] Fueron los primeros grandes complejos estables en fase gaseosa que presentan un fuerte enlace dativo entre argón y boro.

Dicaciones

Para los metales acuñadores se conocen dicaciones con argón. Las dicaciones conocidas incluyen CuAr n 2+ y AgAr n 2+ para n=1-8, con una aparición 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 del 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. [165] Se espera que los cúmulos con cuatro átomos de argón sean planos cuadrados, y los que tienen seis, octaédricos distorsionados por el efecto Jahn-Teller .

Aniones poliatómicos

Modelo de bola y palo del complejo del anión superelectrófilo [B 12 (CN) 11 ] con Ar. El núcleo B 12 tiene 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: generalmente la naturaleza nucleofílica de los aniones da como resultado su incapacidad para unirse a gases nobles con su afinidad electrónica negativa . Sin embargo, el descubrimiento en 2017 de " aniones superelectrófilos ", [166] 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 superelectrófilo 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. [4]

Compuestos sólidos

Armand Gautier notó que la roca contenía argón (y también nitrógeno) que se liberaba cuando la roca se disolvía en ácido [167] sin embargo, la comunidad científica ignoró cómo se combinaba el argón en la roca. [168]

Solvatos de fullereno

El buckminsterfullereno sólido tiene pequeños espacios entre las bolas de C 60 . Bajo una presión de 200 MPa y un calor de 200 °C durante 12 horas, se puede intercalar argón en el sólido para formar Ar 1 C 60 cristalino . Una vez que se enfría, es 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 evita que las buckybolas giren por debajo de 250 K, una temperatura más baja que en el C 60 puro . [169]

El fullereno sólido C 70 también absorberá argón bajo una presión de 200 MPa y a una temperatura de 200 °C. C 70 ·Ar tiene argón en sitios octaédricos y tiene estructura de sal gema, con cristales cúbicos en los que el parámetro de red es 15,001 Å. Esto se compara con el parámetro de red C 70 puro de 14,964 Å, por lo que el argón obliga a los cristales a expandirse ligeramente. Las bolas elipsoidales de C 70 giran libremente en el sólido y no quedan fijadas 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 el C 70 ·Ar es menos estable que el C 60 ·Ar. Es probable que esto se deba a la forma y la rotación interna que permiten los canales a través de los cuales pueden moverse los átomos de Ar. [170]

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 bajo atmósfera de argón a alta presión, no se incluye tolueno, siendo sustituido por argón. Luego se elimina el argón del cristal resultante calentándolo para producir fullereno sólido no solvatado. [171]

clatrato

El argón forma un clatrato con hidroquinona (HOC 6 H 4 OH) 3 •Ar. [172] Cuando se cristaliza en benceno bajo una presión de 20 atmósferas de argón, se obtiene una estructura bien definida que contiene argón. [173] También se conoce un clatrato de argonfenol 4C 6 H 5 OH•Ar. Tiene una energía de enlace de 40 kJ/mol. [168] Otros fenoles sustituidos también pueden cristalizar con argón. [172] El clatrato de agua de argón se describe en la sección Argón acuoso.

difluoruro de argón

Se prevé que el difluoruro de argón, ArF 2 , sea estable a presiones superiores a 57 GPa. Debería ser un aislante eléctrico. [174]

Nordeste2Ar y Ar2Nordeste

Alrededor de 4 K hay dos fases donde el neón y el argón se mezclan en forma sólida: Ne 2 Ar y Ar 2 Ne. [175] Con Kr, el argón sólido forma una mezcla desorganizada. [176]

ARH4

Bajo alta presión se forman sólidos estequiométricos con hidrógeno y oxígeno: Ar(H 2 ) 2 y Ar(O 2 ) 3 . [177]

Ar(H 2 ) 2 cristaliza en la fase Laves hexagonal C14 MgZn 2 . Es estable hasta al menos 200 GPa, pero se prevé que cambie a 250 GPa a una estructura de AlB 2 . A presiones aún más altas, las moléculas de hidrógeno deberían romperse y luego metalizarse. [177]

ArO y ArO6

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 similares en tamaño, 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 su estructura. Por debajo del 50% de oxígeno existe una fase compacta hexagonal . Esto es estable desde aproximadamente 3GPa hasta 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 bajo mayor presión cambia a una forma de grupo espacial I 4 2 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 . [178]

ArHe2

Utilizando la teoría de densidad funcional, se predice que ArHe 2 existirá con la estructura de fase Laves de MgCu 2 a altas presiones por debajo de 13,8 GPa. Por encima de 13,8 GPa se transforma en estructura AlB 2 . [179]

Ar-TON

El argón bajo presión 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, frente a los 12 de neón. La zeolita TON infundida con argón (Ar-TON) es más comprimible que Ne-TON ya que los poros desocupados se vuelven elípticos bajo mayor presión. Cuando Ar-TON se lleva a presión atmosférica, el argón se desorbe lentamente, de modo que una parte permanece en el sólido sin presión externa durante un día. [180]

arguro de níquel

A 140 GPa y 1500 K, el níquel y el argón forman una aleación, NiAr. [181] NiAr es estable a temperatura ambiente y a 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 frente a un átomo de argón, que por tanto es un oxidante. Esto contrasta con el Ni 3 Xe, en el que el níquel es el oxidante. El volumen del compuesto 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 sólo la mitad del argón-40 que debería producirse durante la desintegración radiactiva que produce el calentamiento geotérmico parece existir en la Tierra. [182]

Química organoargón

La química del organoargón describe la síntesis y las propiedades de compuestos químicos que contienen un enlace químico de carbono a argón .

Se conocen muy pocos compuestos de este tipo. La reacción de cationes de acetileno con argón produjo HCCAr 2+ en 2008. [183] ​​Reacción del CF2+3indicación con argón producido ArCF2+2: esta reacción es exclusiva del argón entre los gases nobles. [184]

El compuesto FArCCH se ha estudiado teóricamente y se prevé que sea estable. [185] FArCCF también podría ser lo suficientemente estable como para sintetizarlo y detectarlo, pero probablemente no FArCCArF. [186] Los cálculos de 2015 sugieren que FArCCH y FArCH 3 son estables, pero no FArCN. [187] FArCC debería ser cinéticamente estable, como también se espera de los análogos del criptón y el xenón (pero no del helio). [188] También se ha predicho que HArC 4 H (para el cual se conoce el análogo del criptón) y HArC 6 H son estables. [189] FArCO + y ClArCO + deberían ser metaestables y podrían caracterizarse en condiciones criogénicas. [190] Los cálculos sugieren que HArCCF y HCCArF deberían ser estables, y que las moléculas de HNgCCF deberían ser más estables que HNgCCH (Ng = Ar, Kr, Xe); las especies de criptón correspondientes se han producido experimentalmente, pero no las especies de argón a pesar de un intento experimental. HCCNgCN y HCCNgNC (Ng = Ar, Kr, Xe) también se consideran estables, pero las búsquedas experimentales han fracasado. [191]

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