Argonium - Argonium
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| Des noms | |
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| Autres noms
Hydridoargon (1+)
argon hydrure cation argon protoné |
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| Identifiants | |
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Modèle 3D ( JSmol )
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| Propriétés | |
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ArH + |
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| Masse molaire | 40,956 g · mol −1 |
| Base conjuguée | Argon |
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Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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| Références Infobox | |
L'argonium (également appelé cation hydrure d'argon , ion hydridoargon (1+) ou argon protoné ; formule chimique ArH + ) est un cation combinant un proton et un atome d' argon . Il peut être fabriqué par décharge électrique et a été le premier ion moléculaire de gaz noble à être trouvé dans l'espace interstellaire.
Propriétés
L'argonium est isoélectronique avec le chlorure d'hydrogène . Son moment dipolaire est de 2,18 D pour l'état fondamental. L' énergie de liaison est de 369 kJ mol -1 (2,9 eV). C'est plus petit que celui de H +
3 et de nombreuses autres espèces protonées , mais plus que celle de H +
2 .
Les durées de vie des différents états vibrationnels varient avec l'isotope et deviennent plus courtes pour les vibrations à haute énergie plus rapides:
Durée de vie (ms) v ArH + ArD + 1 2,28 9,09 2 1,20 4,71 3 0,85 3,27 4 0,64 2,55 5 0,46 2.11
La constante de force dans la liaison est calculée à 3,88 mdyne / Å 2 .
Réactions
- ArH + + H 2 → Ar + H +
3 - ArH + + C → Ar + CH +
- ArH + + N → Ar + NH +
- ArH + + O → Ar + OH +
- ArH + + CO → Ar + COH +
Mais la réaction inverse se produit:
- Ar + H +
2 → ArH + + H. - Ar + H +
3 → * ArH + + H 2
Ar + + H 2 a une section de 10 -18 m 2 pour basse énergie. Il a une forte baisse pour les énergies supérieures à 100 eV Ar + H +
2 a une section transversale de 6 × 10 −19 m 2 pour H basse énergie +
2 , mais lorsque l'énergie dépasse 10 eV, le rendement diminue, et plus d'Ar + et de H 2 sont produits à la place.
Ar + H +
3 a un rendement maximum de ArH + pour des énergies comprises entre 0,75 et 1 eV avec une section de 5 × 10 à 20 m 2 . 0,6 eV est nécessaire pour faire avancer la réaction. Plus de 4 eV plus Ar + et H commencent à apparaître.
L'argonium est également produit à partir d' ions Ar + produits par les rayons cosmiques et les rayons X de l'argon neutre.
- Ar + + H 2 → * ArH + + H 1,49 eV
Lorsque ArH + rencontre un électron, une recombinaison dissociative peut se produire, mais elle est extrêmement lente pour les électrons de faible énergie, ce qui permet à ArH + de survivre beaucoup plus longtemps que de nombreux autres cations protonés similaires.
- ArH + + e - → Ar + H
Parce que le potentiel d'ionisation des atomes d'argon est inférieur à celui de la molécule d'hydrogène (contrairement à celui de l'hélium ou du néon), l'ion argon réagit avec l'hydrogène moléculaire, mais pour les ions hélium et néon, ils retireront un électron d'une molécule d'hydrogène.
- Ar + + H 2 → ArH + + H
- Ne + + H 2 → Ne + H + + H (transfert de charge dissociative)
- He + + H 2 → He + H + + H
Spectre
L'ArH + artificiel fabriqué à partir d'argon terrestre contient principalement l'isotope 40 Ar plutôt que le 36 Ar cosmiquement abondant . Artificiellement, il est produit par une décharge électrique à travers un mélange argon-hydrogène. Brault et Davis ont été les premiers à détecter la molécule en utilisant la spectroscopie infrarouge pour observer les bandes de vibration-rotation.
| Spectre infrarouge lointain de 40 Ar 1 H + | 36 Ar | 38 Ar | |
| Transition | fréquence observée | ||
|---|---|---|---|
| J | GHz | ||
| 1 ← 0 | 615.8584 | 617,525 | 615.85815 |
| 2 ← 1 | 1231,2712 | 1234.602 | |
| 3 ← 2 | 1845,7937 | ||
| 4 ← 3 | 2458,9819 | ||
| 5 ← 4 | 3080.3921 | ||
| 6 ← 5 | 3679,5835 | ||
| 7 ← 6 | 4286,1150 | ||
| 21 ← 20 | 12258.483 | ||
| 22 ← 21 | 12774,366 | ||
| 23 ← 22 | 13281.119 | ||
Le spectre UV a deux points d'absorption entraînant la rupture de l'ion. La conversion de 11,2 eV à l'état B 1 Π a un dipôle faible et n'absorbe donc pas beaucoup. Un 15,8 eV à un état répulsif A 1 Σ + est à une longueur d'onde plus courte que la limite de Lyman , et il y a donc très peu de photons autour pour faire cela dans l'espace.
Occurrence naturelle
ArH + se produit dans l'hydrogène gazeux atomique diffus interstellaire . Pour que l'argonium se forme, la fraction d' hydrogène moléculaire H 2 doit être comprise entre 0,0001 et 0,001. Différents ions moléculaires se forment en corrélation avec différentes concentrations de H 2 . L'argonium est détecté par ses raies d'absorption à 617,525 GHz ( J = 1 → 0) et 1234,602 GHz ( J = 2 → 1). Ces raies sont dues au fait que l'isotopolog 36 Ar 1 H + subit des transitions de rotation. Les raies ont été détectées dans la direction du centre galactique SgrB2 (M) et SgrB2 (N), G34.26 + 0.15, W31C (G10.62−0.39), W49 (N) et W51e , cependant là où les raies d'absorption sont observé, l'argonium n'est probablement pas dans la source de micro-ondes, mais plutôt dans le gaz devant elle. Les lignes d'émission se trouvent dans la nébuleuse du crabe .
Dans la nébuleuse du crabe, ArH + se produit à plusieurs endroits révélés par des raies d'émission. L'endroit le plus fort est dans le filament du sud. C'est également l'endroit avec la plus forte concentration d' ions Ar + et Ar 2+ . La densité des colonnes d'ArH + dans la nébuleuse du crabe est comprise entre 10 12 et 10 13 atomes par centimètre carré. L'éventuelle énergie nécessaire pour exciter les ions afin qu'ils puissent ensuite émettre provient de collisions avec des électrons ou des molécules d'hydrogène. Vers le centre de la Voie lactée, la densité des colonnes d'ArH + est d'environ 2 × 10 13 cm -2 .
On sait que deux isotopologues de l'argonium 36 ArH + et 38 ArH + se trouvent dans une galaxie distante sans nom avec z = 0.88582 (à 7,5 milliards d'années-lumière) qui se trouve dans la ligne de visée du blazar PKS 1830-211 .
La neutralisation électronique et la destruction de l'argonium dépassent la vitesse de formation dans l'espace si la concentration en H 2 est inférieure à 1 sur 10 -4 .
Histoire
À l'aide du spectromètre à transformée de Fourier solaire McMath de l' observatoire national de Kitt Peak , James W. Brault et Sumner P. Davis ont observé pour la première fois des lignes infrarouges à rotation de vibration ArH + . JWC Johns a également observé le spectre infrarouge.
Utiliser
L'argon facilite la réaction du tritium (T 2 ) avec des doubles liaisons dans les acides gras en formant un intermédiaire ArT + (tritium argonium). Lorsque l'or est pulvérisé avec un plasma argon-hydrogène, le déplacement réel de l'or est effectué par ArH + .