compuestos de argón

Los compuestos de argón , compuestos químicos que contienen el elemento argón , son poco frecuentes 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 sintetizado y detectado iones moleculares que contienen argón en el espacio. Un compuesto sólido intersticial de argón, _Ar₁C₆₀ , es estable a temperatura ambiente. El _Ar₁C₆₀_fue descubierto por la 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 mantenidas unidas muy débilmente por fuerzas de dispersión de London . Las moléculas iónicas pueden estar unidas por interacciones de dipolo inducido por carga. Con átomos de oro puede haber alguna interacción covalente. ^{[ 2 ]} También se han reportado varios enlaces boro-argón con interacciones covalentes significativas. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Los métodos experimentales utilizados para estudiar compuestos de argón han incluido matrices de gas inerte , espectroscopia infrarroja para estudiar movimientos de estiramiento y flexión , espectroscopia de microondas e infrarrojo lejano para estudiar rotación, y también espectroscopia visible y ultravioleta para estudiar diferentes configuraciones electrónicas, incluidos excímeros . La espectroscopia de masas se utiliza para estudiar iones. ^{[ 5 ]} Se han utilizado métodos computacionales para calcular teóricamente parámetros moleculares y predecir nuevas moléculas estables. Los métodos computacionales ab initio utilizados han incluido CCSD(T) , MP2 ( teoría de perturbación de Møller-Plesset de segundo orden), CIS y CISD . Para átomos pesados, se utilizan potenciales de núcleo efectivo para modelar los electrones internos, de modo que sus contribuciones no tienen que calcularse individualmente. Las computadoras más potentes desde la década de 1990 han hecho que este tipo de estudio in silico sea mucho más popular, siendo mucho menos arriesgado 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 producen una fuerte emisión ultravioleta a 193 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 el gas de 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 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 ⁺ se encuentra con un electrón, puede ocurrir una 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 ⁺ + mi ⁻ → ArH* → Ar + H ^{[ 1 ]}

^{El ArH +} artificial , obtenido a partir de argón terrestre, contiene principalmente el isótopo ^40Ar en lugar del 36Ar, que es abundante en el cosmos ^. Se produce artificialmente mediante una descarga eléctrica a través de una mezcla de argón e hidrógeno. ^{[ 8 ]}

fenómeno natural

En la Nebulosa del Cangrejo , el ArH ⁺ aparece en varios puntos revelados por líneas de emisión . El lugar más intenso se encuentra en el Filamento Sur. Este es también el lugar con la mayor concentración de iones Ar ⁺ y Ar2 ⁺ . ^{[ 7 ]} La densidad de columna de ArH ⁺ en la Nebulosa del Cangrejo está entre ^10¹² y 10¹³ ^átomos por centímetro cuadrado. ^{[ 7 ]} Posiblemente, la energía necesaria para excitar los iones y que luego puedan emitir proviene de colisiones con electrones o moléculas de hidrógeno. ^{[ 7 ]} Hacia el centro de la Vía Láctea, la densidad de columna de ArH ⁺ es de aproximadamente2 × 10 ¹³ cm ⁻² . ^{[ 1 ]}

Cationes de argón en clúster

El catión diargón , 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 a 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 asemeja mucho a Ar ⁺₂ unido a un átomo de Ar neutro. ^{[ 10 ]}

Los cúmulos de argón cargados más grandes también son detectables en espectroscopia de masas. El catión tetraargón también es lineal. Los cúmulos icosaédricos Ar ⁺₁₃ tienen un núcleo Ar ⁺₃ , mientras que Ar ⁺₁₉ es dioctaédrico con un núcleo Ar ⁺_4. El núcleo lineal Ar ⁺₄ tiene una carga de +0,1 en los átomos externos y una carga de +0,4 en cada uno de los átomos internos. Para los cúmulos 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 cúmulos de argón cargados absorben radiación, desde el infrarrojo cercano, pasando por el visible hasta el ultravioleta. El núcleo cargado, Ar ⁺₂ , Ar ⁺₃ o Ar ⁺₄ se llama cromóforo . Su espectro se modifica por la primera capa de átomos neutros unidos. Los cúmulos más grandes tienen el mismo espectro que los más pequeños. Cuando los fotones son absorbidos por el cromóforo , este se excita inicialmente de forma electrónica , pero luego la energía se transfiere a todo el cúmulo en forma de vibración . El exceso de energía se elimina mediante la evaporación de los átomos externos del cúmulo, uno a uno. El proceso de destrucción de un cúmulo por la luz se denomina fotofragmentación . ^[¹¹^]

Los cúmulos de argón con carga negativa son termodinámicamente inestables y, por lo 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 H₂ _, H₂O , CH₄ y CH₃OH _. [ 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 energía emite un fotón y alcanza el estado fundamental, los átomos están demasiado cerca entre sí, se repelen y se disocian. Sin embargo, puede existir una molécula de van der Waals con un enlace largo. ^{[ 14 ]} No obstante, el ArH* excitado 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 estados de energía más altos posibles. ^{[ 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 abstraído por argón excitado, pero tenga en cuenta que algunas moléculas se unen al hidrógeno con demasiada fuerza como para que la reacción se produzca. Por ejemplo, el acetileno no formará ArH de esta manera. ^{[ 12 ]}

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

Se ha estudiado el espectro del monohidruro de argón, tanto ArH* como Ar D *. El estado ligado más bajo se denomina A ² Σ ⁺ o 5s. Otro estado de baja energía se conoce como 4p, formado 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 banda).17 486 .527 cm ⁻¹^{[ 18 ]} ), 6p → 5s (origen de la banda)21 676 .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 predissociadas , 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 es crear un haz de iones ArH ^{+ (argonio) y luego neutralizarlos en vapor}de cesio energizado por láser . Al usar un haz, se pueden observar las vidas medias de los diferentes estados de energía, midiendo el perfil de energía electromagnética emitida en diferentes longitudes de onda. ^{[ 22 ]} El estado E ² π de ArH tiene una vida media radiativa de 40 ns. Para ArD la vida media es de 61 ns. El estado B ² Π tiene una vida media de 16,6 ns en ArH y 17 ns en ArD. ^{[ 20 ]}

polihidruros de argón

Se ha predicho que el catión dihidrógeno de argón ArH ⁺₂ existe y es detectable en el medio interestelar . Sin embargo, hasta 2021 no se había detectado.. ^{[ 23 ]} Se predice que ArH ⁺₂ es lineal en la forma Ar−H−H. La distancia H−H es 0,94 Å. La barrera de disociación es de solo 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 es 1,895 m dina /Å ² (1,895 × 10 ¹²Pa ). ^{[ 25 ]}

El catión trihidrógeno de argón ArH ⁺₃ se ha observado en el laboratorio. ^{[ 23 ]}^{[ 26 ]} También se han observado ArH ₂ D ⁺ , ArHD ⁺₂ y ArD ⁺_3.^{[ 27 ]} El catión trihidrógeno de argón tiene forma plana, con un átomo de argón fuera del vértice de un triángulo de átomos de hidrógeno. ^{[ 28 ]}

Argoxonio

Se predice que el ion argoxonio ArOH ⁺ tiene una geometría molecular curvada en el estado 1 ¹ A′. ³ Σ ⁻ es un estado triplete 0,12 eV más alto en energía, y ³ A″ es un estado triplete 0,18 eV más alto. Se predice que el enlace Ar−O tiene una longitud de 1,684 Å ^{[ 23 ]} y una constante de fuerza de 2,988 mdyne/Å ² (2,988 × 10 ¹²Pa ). ^{[ 25 ]} Dicho ion argoxonio también se ha observado empíricamente a través de la reacción del argón con el agua interfacial en microgotas. ^{[ 29 ]}

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 ⁺ está unido más débilmente que ArOH ⁺ , con una constante de fuerza en el enlace Ar−N de 1,866 mdyne/Å ² (1,866 × 10 ¹²Pa ). Se predice que el ángulo en el átomo de nitrógeno es de 97,116°. Las longitudes Ar−N deberían ser 1,836 Å y la longitud del enlace N−H sería 1,046 Å ^{[ 25 ]}^{[ 30 ]}

catión dinitrógeno de argón

También se ha detectado en el laboratorio el complejo catiónico lineal de dinitrógeno de argón:

Ar + N ⁺₂ → ArN ⁺₂ fotodisociación → Ar ⁺ + N ₂ . ^{[ 23 ]}

La disociación produce Ar ⁺ , ya que este es 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 1,1 Å. Esta distancia es similar a la del N2 neutro _en lugar de la del ion N ⁺₂ . La distancia entre un átomo de nitrógeno y el átomo de argón es 2,2 Å. ^{[ 9 ]} El origen de la banda vibracional para el enlace de nitrógeno en ArN ⁺₂ ( V = 0 → 1) está en 2272,2564 cm ⁻¹ en comparación con N2 ₊^en 2175 y N2 _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 . ^{[ 31 ]}

ArHN ⁺₂

El ArHN ⁺₂ se ha producido en una expansión de chorro supersónico de gas y se ha detectado mediante espectroscopia 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 de 1,864 Å. Existe un enlace más fuerte entre el hidrógeno y el argón que en el ArHCO ⁺ . ^[³²^]

La molécula se forma mediante la siguiente reacción:

ArH ⁺ + norte ₂ → ArHN ⁺₂ . ^{[ 32 ]}

catión bis(dinitrógeno) argón

El ion argón puede unirse a dos moléculas de dinitrógeno (N₂ ₎ para formar un complejo iónico con forma y estructura lineal N=N⁻ + Ar⁻N =N. La longitud _del enlace N=N es de 1,1014 Å, y la longitud del enlace nitrógeno-argón es de 2,3602 Å. Se requieren 1,7 eV de energía para separarlo en N₂ _y ArN⁺² . El origen de la banda infrarroja debida a la vibración antisimétrica de los enlaces N=N se encuentra en 2288,7272 ^cm⁻¹ . En comparación con N₂ _,^está desplazado hacia el rojo 41,99 cm⁻¹ ^. La constante rotacional del estado fundamental de la molécula es 0,034 296 cm ⁻¹ . ^{[ 31 ]}

Ar(N₂ )⁺₂ se produce mediante una expansión supersónica de una mezcla 10:1 de argón con nitrógeno a través de una boquilla, que es impactada por unhaz de electrones.^{[ 31 ]}

ArN ₂ O ⁺

El _ArN₂O⁺ 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 ^.^[³³^]^[³⁴^]

ArHCO ⁺

El ArHCO ⁺ se ha producido en una expansión de gas mediante chorro supersónico y se ha detectado mediante espectroscopia de microondas de transformada de Fourier de tipo Fabry-Perot. ^{[ 26 ]}^{[ 35 ]}

La molécula se forma mediante esta reacción.

ArH ⁺⁺ CO → ArHCO ⁺ . ^{[ 32 ]}

Ar _n BO ⁺

El BO ⁺ forma cuatro complejos con argón: ArBO ⁺ ; dos isómeros de Ar2BO ₊ ( uno con enlaces Ar-B equidistantes y otro con un enlace corto y uno largo); y Ar3BO ⁺_.^Estos iones se formaron disparando un láser verde contra un blanco de boro en una mezcla gaseosa de helio, argón y óxido nitroso. ^{[ 36 ]}

ión de dióxido de carbono-argón

^El ArCO⁺₂ puede excitarse para formar ArCO⁺₂ * _, donde la carga positiva se transfiere del dióxido de carbono al argón. Esta molécula puede encontrarse en la atmósfera superior. Experimentalmente, la molécula se obtiene a partir de un gas argón a baja presión con un 0,1 % _de^dióxido de carbono , irradiado por un haz de electrones _de 150 V. El argón se ioniza y puede transferir la carga a una molécula de dióxido de carbono. ^[³⁷^] La energía de disociación del ^ArCO⁺₂ es de 0,26 eV. ^[³⁷^]

ArCO ⁺₂ + CO ₂ → Ar + CO₂ ·CO⁺₂ (produce 0,435 eV.)^{[ 37 ]}

Moléculas de Van der Waals

Los átomos neutros de argón se unen muy débilmente a otros átomos o moléculas neutras para formar moléculas de van der Waals . Estas se pueden crear expandiendo argón a alta presión mezclado con átomos de otro elemento. La expansión se produce a través de un pequeño orificio hacia el vacío, lo que resulta en un enfriamiento a temperaturas unos pocos grados por encima del cero absoluto. A temperaturas más altas, los átomos serán demasiado energéticos para permanecer juntos mediante las débiles fuerzas de dispersión de London . Los átomos que se combinan con el argón se pueden producir por evaporación con un láser o, alternativamente, por una descarga eléctrica. Las moléculas conocidas incluyen AgAr, Ag₂Ar _, NaAr, KAr, MgAr, CaAr, SrAr, ZnAr, CdAr, HgAr, SiAr, ^{[ 38 ]} InAr, CAr, ^{[ 39 ]} GeAr, ^{[ 40 ]} SnAr, ^{[ 41 ]} y BAr. ^{[ 42 ]} SiAr se creó a partir de átomos de silicio derivados de Si( _CH₃ ) _₄ . ^{[ 43 ]}

Además de las moléculas de van der Waals con enlaces muy débiles, existen moléculas excitadas electrónicamente con la misma fórmula. Estas se pueden escribir como ArX*, donde el "*" indica un estado excitado . Los átomos están unidos de forma mucho más fuerte 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, por lo tanto, puede fluorescer. El láser de fluoruro de argón, ampliamente utilizado , emplea el excímero ArF* para producir una fuerte radiación ultravioleta a 192 nm. El láser de cloruro de argón, que utiliza ArCl*, produce radiación ultravioleta aún más corta a 175 nm, pero es demasiado débil para su aplicación. ^{[ 44 ]} El cloruro de argón en este láser proviene de moléculas de argón y cloro. ^{[ 45 ]}

cúmulos de argón

El gas argón enfriado puede formar cúmulos de átomos. El diargón , también conocido como dímero de argón, tiene una energía de enlace de 0,012 eV, pero los cúmulos 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 cúmulos de hasta varios cientos de átomos de argón. Estos cúmulos de argón tienen forma icosaédrica , consistente en capas de átomos dispuestas alrededor de un átomo central. La estructura cambia para cúmulos con más de 800 átomos para asemejarse 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 cúmulos más grandes la presión interna atraerá a los átomos a una disposición fcc. ^{[ 11 ]} Los cúmulos de argón neutro son transparentes a la luz visible. ^{[ 11 ]}

Moléculas diatómicas de van der Waals

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

O ₂ + hv → O ⁺₂ + mi ^- ; O ⁺₂ + mi ⁻ → 2O*; O* + Ar → ArO*. ^[⁵¹^]

La luz emitida por ArO* tiene dos bandas principales, una a 2,215 eV y otra más débil a 2,195 eV. ^{[ 52 ]}

El sulfuro de argón, ArS*, emite luminiscencia en el infrarrojo cercano a 1,62 eV. El ArS se obtiene 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. ^{[ 53 ]}

Moléculas triatómicas de van der Waals

Las moléculas de clúster que contienen dicloro y más de un átomo _de argón se pueden fabricar forzando una mezcla 95:5 de helio y argón y una traza de cloro a través de una boquilla. El ArCl₂ _existe en forma de T. El Ar₂Cl₂ _tiene una forma de tetraedro distorsionado, con los dos átomos de argón a 4,1 Å de distancia entre sí, y su eje a 3,9 Å del Cl₂ _. La energía de enlace de van der Waals es de 447 cm⁻¹. El Ar₃Cl₂ también ^existe con _{una energía de enlace}_de van der Waals de ⁷⁷⁶ cm⁻¹ . ^[⁵⁴^]

La molécula lineal Ar·Br₂ _tiene un espectro continuo para las transiciones X → B de la molécula de bromo . El espectro del bromo se desplaza hacia el azul y se ensancha cuando se une a un átomo de argón. ^[⁵⁵^]

El ArI₂ _muestra un espectro que añade bandas satélite a las bandas vibracionales superiores del _I₂ . [ ^{56 ] La} molécula de ArI₂ tiene dos isómeros diferentes: uno lineal y otro en forma de T. La dinámica del ArI₂ _es_{compleja . La ruptura se produce por rutas diferentes en los dos isómeros. El isómero en forma}^de T experimenta relajación vibracional intramolecular, mientras que el lineal se rompe directamente. ^{[ 57 ]} Se han creado cúmulos de diyodo, _I₂Arₙ_.^[ 58 ^]

El clúster ArClF tiene una forma lineal. ^{[ 59 ]} El átomo de argón está más cerca del átomo de cloro. ^{[ 55 ]}

El ArBrCl lineal también puede reorganizarse en ArClBr, o en un isómero en forma de T. ^{[ 60 ]}

Múltiples átomos de argón pueden " solvatar " una molécula de agua formando una monocapa alrededor del H₂O _. El Ar₁₂ _· H₂O _es particularmente estable, ya que tiene forma icosaédrica . Se han estudiado moléculas desde Ar·H₂O _hasta Ar₁₄ _· H₂O _.^{[ 61 ]}

El 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 hacia el vacío. La mezcla de gases se enfría y el Ar y el 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 rotacional 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. ^{[ 62 ]} También se sabe que existe ArAlH. ^{[ 63 ]}

También se conoce MgAr _2.^{[ 49 ]}

Moléculas poliatómicas de van der Waals

Algunas moléculas poliatómicas lineales pueden formar complejos de van der Waals en forma de T con argón. Entre ellas se incluyen NCCN , dióxido de carbono , óxido nitroso , acetileno , oxisulfuro de carbono y ClCN . Otras unen el átomo de argón en un extremo para mantener su linealidad, como es el caso del HCN . ^{[ 64 ]}

Otros compuestos poliatómicos de van der Waals del argón incluyen los del fluorobenceno , ^{[ 65 ]} el radical formilo (ArHCO), ^{[ 66 ]} el 7-azaindol , ^{[ 67 ]} el glioxal , ^{[ 68 ]} el cloruro de sodio (ArNaCl), ^{[ 69 ]} el ArHCl, ^{[ 70 ]} y la ciclopentanona . ^{[ 71 ]}

argón acuoso

El argón disuelto en agua hace que el pH aumente a 8,0, ^{[ 83 ]} aparentemente al reducir el número de átomos de oxígeno disponibles para unirse a los protones. ^{[ 84 ]}

Con el 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 . ^{[ 85 ]} A presión atmosférica, el clatrato es estable por debajo de 147 K. ^{[ 86 ]} A 295 K, la presión del argón del clatrato es de 108 MPa. ^{[ 87 ]}

fluorhidruro de argón

El fluorohidruro de argón fue un descubrimiento importante en el resurgimiento del estudio de la química de los gases nobles. El HArF es estable en estado sólido a temperaturas inferiores a 17 K. ^{[ 88 ]} Se prepara mediante fotólisis de fluoruro de hidrógeno en una matriz de argón sólido. ^{[ 89 ]} El HArArF tendría una barrera de descomposición tan baja que probablemente nunca se observará. ^{[ 90 ]} Sin embargo, se predice que el HBeArF es más estable que el HArF. ^{[ 91 ]}

compuestos de uranio

El CUO en una matriz sólida de argón puede unirse a uno o a unos pocos átomos de argón para producir CUO·Ar, CUO·Ar ₃ o CUO·Ar _4. El propio CUO se obtiene evaporando átomos de uranio en monóxido de carbono . El uranio actúa como un ácido de Lewis fuerte en el CUO ^{[ 89 ]}^{[ 92 ]} y forma enlaces con energías de aproximadamente 3,2 kcal/mol (13,4 kJ/mol) con el argón. El argón actúa como una base de Lewis . Su densidad electrónica se inserta en un orbital 6d vacío en el átomo de uranio. El espectro del CUO se modifica por el argón de modo que la frecuencia de estiramiento U−O cambia de 872,2 a 804,3 cm ⁻¹ y la frecuencia de estiramiento U−C de 1047,3 a 852,5 cm ⁻¹ . ^{[ 93 ]} El cambio significativo en el espectro ocurre porque el CUO cambia de un estado singlete (en fase gaseosa o neón sólido) a un estado triplete, con argón o complejo de gas noble. ^{[ 94 ]} La longitud del enlace argón-uranio es 3,16 Å. ^{[ 93 ]} 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. ^{[ 94 ]} Cuando se incluye xenón en la matriz de argón sólido hasta 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 . ^{[ 92 ]} De manera similar, el kriptón puede sustituir al argón en CUO·Ar ₃ Kr, CUO·Ar ₂ Kr ₂ , CUO·ArKr ₃ y CUO·Kr ₄ . ^{[ 94 ]} La forma de estas moléculas es aproximadamente octaédrica , con un centro de uranio y con los átomos de gas noble alrededor del ecuador. ^{[ 94 ]}

El ^UO⁺² puede unirse a hasta cinco átomos de gas noble en un anillo alrededor de un núcleo lineal O=₊ U = O.^{[ 95 ]} Estas moléculas se producen cuando el metal uranio se ablaciona con láser en dioxígeno. Esto produce UO, UO₂_, UO₃_, U⁺^y , lo que es importante^{, UO⁺²} . El^UO⁺² se condensa luego en una matriz _{de gas noble, ya sea un elemento puro o una mezcla. Los átomos}_de gas noble más pesados tenderán a desplazar a los átomos más ligeros. Las moléculas iónicas producidas de esta manera incluyen UO₂ Ne₄ Ar⁺, UO₂ Ne₃ Ar⁺₂ ,UO₂ Ne₂ Ar⁺₃ ,UO₂ NeAr⁺₄ ,UO₂ Ar⁺₅ ,UO₂ Ar₄ Kr⁺, UO₂ Ar₃ Kr⁺₂ ,UO₂ Ar₂ Kr⁺₃ ,UO₂ ArKr⁺₄ ,UO₂ Ar₄ Xe⁺, UO₂ Ar₃ Xe⁺₂ ,UO₂ Ar₂ Xe⁺₃ yUO₂ ArXe⁺₄ , que se identifican por un desplazamiento en la frecuencia de estiramiento antisimétrico U=O.^{[ 95 ]}

_El UO₂ neutro condensado en argón sólido se convierte de un estado electrónico a otro por los ligandos de átomos de argón. En argón, la configuración electrónica es 5f² ⁽ δφ), mientras que en neón es 5f¹ 7s¹ (el estado ³H₄g ^comparado_con ³Φ₂u ⁾ . Esto ^se debe ^a que los átomos de argón tienen una interacción anti-enlazante mayor con el electrón 7s¹ , ^forzándolo a una subcapa diferente. El compuesto argonado tiene una frecuencia de estiramiento de 776 _cm⁻¹^en comparación con 914,8 ^cm⁻¹ en neón . ^[⁹⁶^]^{La molécula de}^dióxido de uranio argonado es probablemente _UO₂Ar₅_.^[ 97 ]

Óxido de berilio

Cuando los átomos de berilio reaccionan con oxígeno en una matriz sólida de argón (o cuando el berilio se evapora en la matriz), se forma ArBeO, que se puede observar mediante su espectro infrarrojo. La molécula de berilio está fuertemente polarizada y el átomo de argón es atraído por el átomo de berilio. ^{[ 94 ]}^{[ 98 ]} La fuerza del enlace Ar−Be se calcula en 6,7 kcal/mol (28 kJ/mol). Se predice que la longitud del enlace Ar−Be es de 2,042 Å. ^{[ 99 ]}

La molécula cíclica Be₂O₂ _{puede unirse a dos átomos de argón, o}_a un átomo de argón junto con otro átomo de gas noble. ^{[ 100 ]}

De forma análoga, el berilio que reacciona con sulfuro de hidrógeno y queda atrapado en una matriz de argón a 4 K forma ArBeS. Su energía de enlace calculada es de 12,8 kcal/mol (54 kJ/mol). ^{[ 101 ]}

Se ha preparado ArBeO _{2 CO (carbonato de berilio) (junto con aductos de Ne, Kr y Xe).}^{[ 102 ]}

La molécula cíclica de sulfito de berilio también puede coordinar un átomo de argón con el átomo de berilio en una matriz sólida de neón o argón. ^{[ 103 ]}

compuestos carbonílicos

Los elementos del grupo 6 pueden formar pentacarbonilos reactivos que pueden reaccionar con argón. Estos eran en realidad compuestos de argón descubiertos en 1975, y eran conocidos antes del descubrimiento de HArF, pero generalmente se pasan por alto. ^{[ 104 ]} El tungsteno normalmente forma un hexacarbonilo , pero cuando se somete a radiación ultravioleta se rompe en un pentacarbonilo reactivo. Cuando este se condensa en una matriz de gas noble, el espectro infrarrojo y UV varía considerablemente dependiendo del gas noble utilizado. Esto se debe a que el gas noble presente se une a la posición vacante en el átomo de tungsteno. Resultados similares también ocurren con molibdeno y cromo . ^{[ 105 ]} El argón está unido muy débilmente al tungsteno en ArW(CO) ₅ . ^{[ 94 ]}^{[ 106 ]} Se predice que la longitud del enlace Ar−W es 2,852 Å. ^{[ 105 ]} La misma sustancia se produce durante un breve tiempo en argón supercrítico a 21 °C. ^{[ 107 ]} 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 en el espectro debido a las diferentes matrices fue mucho menor, solo alrededor de 5 nm. Esto indica claramente la formación de una molécula utilizando átomos de la matriz. ^{[ 5 ]}

Otros carbonilos y carbonilos complejos también presentan informes de enlace con argón. Estos incluyen Ru(CO) ₂ (PMe ₃ ) ₂ Ar, Ru(CO) ₂ ( dmpe ) ₂ Ar, η ⁶ -C ₆ H ₆ Cr(CO) ₂ Ar. ^{[ 108 ]} También existe evidencia para ArHMn(CO) ₄ , ArCH ₃ Mn(CO) ₄ , y fac -( η ² -dfepe)Cr(CO) ₃ Ar. ^{[ 5 ]}

Otros complejos de gases nobles se han estudiado mediante fotólisis de carbonilos disueltos en gases nobles líquidos, posiblemente bajo presión. Estos complejos de Kr o Xe se descomponen en escalas 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 , que es necesaria para estudiar la vibración de los enlaces en el soluto. ^{[ 5 ]}

Se han realizado intentos para estudiar los aductos de carbonilo-argón en fase gaseosa, pero la interacción parece ser demasiado débil para observar un espectro. En estado gaseoso, 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 otros productos de fotólisis o se dimerizan , eliminando argón. ^{[ 5 ]}

monohaluros de metales de acuñación

Los monohaluros de metales de acuñación de argón fueron los primeros haluros de metales de gases nobles descubiertos, cuando las moléculas de monohaluro de metal se hicieron pasar a través de un chorro de argón. Se encontraron por primera vez en Vancouver en 2000. ^{[ 109 ]} Se han preparado ArMX con M = Cu , Ag o Au y X = F , ^{[ 110 ]} 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. ^{[ 111 ]} También se ha hecho ArAgBr. ^{[ 111 ]} ArAgF tiene una energía de disociación de 21 kJ/mol. ^{[ 111 ]} La longitud del enlace Ar−Ag en estas moléculas es 2,6 Å. ^{[ 111 ]} ArAgCl es isoelectrónico con AgCl ⁻₂ , que es mejor conocido. ^{[ 111 ]} La longitud del enlace Ar−Cu en estas moléculas es de 2,25 Å. ^{[ 111 ]}

Óxidos de metales de transición

En una matriz sólida de argón _,_VO₂ forma VO₂Ar₂ _y VO₄ forma VO₄ _{· Ar con}_energías de enlace calculadas en 12,8 y 5,0 kcal/mol (53 y 21 kJ/mol). ^[¹¹²^] El escandio en forma de ScO⁺ ^{se coordina con cinco átomos}^de argón para producir ScOAr⁺₅ . ^[¹¹³^] Estos átomos de argón pueden ser sustituidos por átomos de kriptón o xenón para producir moléculas de gases nobles aún más mixtas. Con _el itrio , YO⁺ ^enlaza seis átomos de argón, y estos también pueden ser sustituidos por diferentes cantidades de átomos de kriptón o xenón. ^[¹¹⁴^]

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. ^{[ 115 ]} Las moléculas de monóxido metálico pueden producirse mediante ablación láser del trióxido metálico, seguida de condensación sobre 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. ^{[ 115 ]}

También hay afirmaciones de que el argón forma moléculas de coordinación en NbO ₂ Ar ₂ , NbO ₄ Ar , TaO ₄ Ar , ^{[ 116 ]} VO ₂ Ar ₂ , VO ₄ Ar , ^{[ 112 ]} 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. ^{[ 117 ]}^{[ 118 ]}^{[ 119 ]}

El trióxido de tungsteno , WO₃ _, y el monosuperóxido de dióxido de tungsteno (η₂ ^- O₂ ₎ WO₂ _pueden coordinarse con argón en una matriz de argón. El argón puede ser reemplazado por xenón u oxígeno molecular para formar compuestos coordinados con xenón o superóxidos. Para WO₃Ar, _la energía de enlace es de 9,4 kcal/mol y para (η₂ ^- O₂ ₎ WO₂ _es de 8,1 kcal/mol. ^{[ 120 ]}

Otros compuestos de metales de transición

_El ArNiN₂ se une al argón con 11,52 kcal/mol. La frecuencia de flexión del ArN₂ _cambia de 310,7 a 358,7 ^cm⁻¹ cuando el argón se une al átomo de níquel. ^[¹²¹^]

Otros iones

Algunos otros iones binarios observados que contienen argón incluyen BaAr ²⁺ y BaAr ²⁺₂ , ^{[ 122 ]} VAr ⁺ , CrAr ⁺ , FeAr ⁺ , CoAr ⁺ , y NiAr ⁺ . ^{[ 5 ]}

Los iones de clúster de oro y plata pueden unirse al argón. Los iones conocidos son Au₃ Ar⁺, Au₃ Ar⁺₂ ,Au₃ Ar⁺₃ ,Au₂ AgAr⁺₃ yAuAg₂ Ar⁺₃ . Estos tienen un núcleo metálico de forma triangular con argón unido en los vértices.^{[ 2 ]}

También se sabe ^[⁵^] que ArF ⁺ se forma en la reacción

F ⁺₂ + Ar → ArF ⁺ + F

y también

Ar ⁺ + F ₂ → ArF ⁺ + F.

y también

SF ²⁺₄ + Ar → ArF ⁺ + SF ⁺₃ . ^{[ 123 ]}

Los iones pueden producirse mediante luz ultravioleta a 79,1 nm o menos. ^{[ 124 ]} La energía de ionización del flúor es mayor que la del argón, por lo que la ruptura se produce de la siguiente manera:

ArF ⁺ → Ar ⁺ + F. ^{[ 125 ]}

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. ^{[ 126 ]} Existe la posibilidad de que se pueda preparar una sal sólida de ArF ⁺ con aniones SbF ⁻₆ o AuF ⁻_6.^{[ 125 ]}^{[ 127 ]}

Los átomos de argón excitados o ionizados pueden reaccionar con gas de yodo molecular para producir ArI ⁺^{[ 128 ]} El plasma de argón se utiliza como fuente de ionización y gas portador en espectrometría de masas de 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. ^{[ 129 ]} El platino presente en el acero inoxidable puede formar arguro de platino (PtAr ⁺ ) que interfiere con la detección de uranio-234 que puede utilizarse como trazador en acuíferos. ^{[ 130 ]} 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. ^{[ 131 ]} En estas circunstancias, ArO ⁺ puede eliminarse mediante reacción con NH ₃ . ^{[ 132 ]} Alternativamente, la vaporización electrotérmica o el uso de gas helio pueden evitar estos problemas de interferencia. ^{[ 129 ]} El argón también puede formar un anión con el cloro, ArCl ⁻ , ^{[ 133 ]} aunque esto no es un problema para las aplicaciones de espectrometría de masas ya que solo se detectan cationes.

El ion borenio argón, BAr ^+, se produce cuando el 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. ^{[ 134 ]}

Los iones ArC ⁺ pueden formarse cuando los iones argón impactan el monóxido de carbono con energías entre 21 y 60 eV. Sin embargo, se forman más iones C ⁺ , y cuando la energía es alta, la concentración de O ⁺ es mayor. ^{[ 135 ]}

El ArN ⁺ puede formarse cuando los iones de argón impactan el dinitrógeno con energías entre 8,2 y 41,2 eV y un pico alrededor de 35 eV. Sin embargo, se produce mucho más N ⁺₂ y N ^{+ .}^{[ 136 ]}

ArXe ⁺ se mantiene unido con una fuerza de 1445 cm ⁻¹ cuando está en el estado electrónico X, pero 1013 cm ⁻¹ cuando está en el estado excitado B. ^{[ 34 ]}

Los cationes metal-argón se denominan "arguidos". Los iones argidos producidos durante la espectroscopia de masas presentan mayor intensidad cuando la energía de enlace del ion es mayor. Los elementos de transición tienen mayor intensidad de enlace y flujo iónico en comparación con los elementos del grupo principal. Los argidos pueden formarse en el plasma por la reacción de átomos de argón excitados con átomos de otros elementos, o por la unión de un átomo de argón con otro ion.

Ar ⁺ + M → ArM ⁺ + e ⁻ ; M ⁺ + Ar → ArM ⁺ . ^{[ 137 ]}

Los cationes doblemente cargados, llamados superelectrófilos , son capaces de reaccionar con el argón. Los iones producidos incluyen ArCF ²⁺₂ ArCH ⁺₂ , ArBF ⁺₂ y ArBF ²⁺que contienen enlaces entre argón y carbono o boro. ^{[ 138 ]}

El acetileno doblemente ionizado HCCH ²⁺ reacciona de forma ineficiente con el argón para producir HCCAr ²⁺ . Este producto compite con la formación de Ar ⁺ y argonio. ^{[ 139 ]}

El ion SiF ²⁺₃ reacciona con argón para producir ArSiF ²⁺₂ . ^{[ 140 ]}

Cationes poliatómicos

Los iones metálicos también pueden formarse con más de un átomo de argón, en una especie de cúmulo de argón metálico. Iones metálicos de diferentes tamaños en el centro de un cúmulo pueden encajar en diferentes geometrías de átomos de argón alrededor del ion. ^{[ 151 ]} Se han detectado arguros con múltiples átomos de argón en espectrometría de masas. Estos pueden tener un número variable de argón unido, pero hay números mágicos, donde el complejo más comúnmente tiene un número particular, ya sean cuatro o seis átomos de argón. ^{[ 152 ]} Estos pueden estudiarse mediante análisis de espectrometría de masas de tiempo de vuelo y mediante el espectro de fotodisociación . Otros métodos de estudio incluyen el análisis de explosión de Coulomb . ^{[ 153 ]} El marcaje con argón es una técnica en la que 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 infrarroja más nítidas. Las moléculas marcadas con argón pueden ser desestabilizadas por fotones de una longitud de onda particular. ^{[ 154 ]}

Los iones de litio añaden átomos de argón para formar cúmulos con más de cien átomos de argón. Los cúmulos Li ⁺ Ar ₄ y Li ⁺ Ar ₄ son particularmente estables y comunes. Los cálculos muestran que los cúmulos pequeños son 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 ser una pirámide cuadrada o una bipirámide trigonal . Li ⁺ Ar ₆ es un octaedro con Li en el centro. Los cúmulos Li ⁺ Ar ₇ o ligeramente más grandes tienen un núcleo octaédrico de átomos de argón con una o más caras triangulares rematadas por otros átomos de argón. El enlace es mucho más débil, lo que explica su mayor escasez. ^{[ 155 ]}

El sodio forma cúmulos con átomos de argón con picos en números de 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 átomos de argón. Esto incluye el antiprisma cuadrado (8) y el antiprisma cuadrado tapado (10 átomos). ^{[ 151 ]} 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 hace un plasma de titanio en gas argón en expansión mediante un láser, se forman cúmulos desde Ti ⁺ Ar hasta Ti ⁺ Ar _{50. Pero Ti}⁺ Ar ₆ es mucho más común que todos los demás. En este caso, los seis átomos de argón se disponen en forma de octaedro alrededor del ion titanio central. Para Ti ⁺ Ar ₂ , los cálculos DFT 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 cúmulos con siete o más átomos de argón, la estructura contiene un octaedro Ti ⁺ Ar _{6 con caras triangulares cubiertas por más átomos de argón.}^{[ 156 ]}

Se predice que Cu ⁺ Ar ₂ es lineal. Se predice que Cu ⁺ Ar ₃ es planar en forma de T con un ángulo Ar-Cu-Ar de 93°. Se predice que Cu ⁺ Ar ₄ es rómbico planar (no cuadrado ni tetraédrico). Para los metales alcalinos y alcalinotérreos, el clúster M ⁺ Ar ₄ es tetraédrico. Se predice que Cu ⁺ Ar ₅ tiene 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 denomina octaédrico tapado. 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, siendo Cu ⁺ Ar ₅₅ y Cu ⁺ Ar ₁₄₆ más estables. ^{[ 157 ]}

Con un ion de estroncio Sr _{+, se pueden formar cúmulos de dos a ocho átomos de argón. Sr+Ar2 tiene forma triangular con simetría C2v. Sr+Ar3 tiene forma de pirámide trigonal con simetría C3v}_.^Sr₊_Ar4_tiene dos ^pirámides trigonales que _comparten una cara ^y un átomo de estroncio ^en el _vértice común. Tiene simetría C2v . Sr ⁺ Ar6 tiene una pirámide pentagonal de átomos _de argón con el átomo de estroncio _debajo de _la base. ^[¹⁵⁸^]

El tetraargido de niobio , Nb ⁺ Ar _4, probablemente tiene los átomos de argón dispuestos en un cuadrado alrededor del niobio. De manera similar ocurre con el tetraargido de vanadio, V ⁺ Ar _4. Los hexaargidos, Co ⁺ Ar ₆ y Rh ⁺ Ar _6, probablemente tienen una disposición octaédrica del argón. ^{[ 152 ]} El monocatión de indio forma cúmulos con múltiples átomos de argón, con números mágicos en 12, 18, 22, 25, 28, 45 y 54, y 70 átomos de argón, que son números para formas icosaédricas. ^{[ 151 ]}

Al irradiar 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 pueden estudiarse observando qué longitudes de onda de radiación infrarroja provocan la ruptura de las moléculas. Estos iones moleculares incluyen CuCO ⁺ Ar, Cu(CO) ₂⁺ Ar, Cu(CO) ₃⁺ Ar, Cu(CO) ₄⁺ Ar que se rompen respectivamente para perder argón, por números de onda infrarrojos 2216, 2221, 2205 y 2194 cm ⁻¹ respectivamente. La energía de enlace del argón es respectivamente 16,3, 1,01, 0,97 y 0,23 kcal/mol. El pico de absorción infrarroja para Cu(CO) ₃⁺ Ar es 2205 cm ⁻¹ en comparación con 2199 cm ⁻¹ para Cu(CO) ₃⁺ . Para Cu(CO) ₄⁺ Ar el pico está en 2198 cm ⁻¹ comparado con 2193 para Cu(CO) ₄⁺ . Para Cu(CO) ₂⁺ Ar el pico está en 2221 cm ⁻¹ comparado con 2218,3 para argón libre, 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 lineal para CuCO ⁺ Ar, ligeramente curvada en forma de T para Cu(CO) ₂⁺ Ar y una pirámide trigonal con argón en la parte superior y un tricarbonilo de cobre plano en forma de estrella formando la base. ^{[ 159 ]}

Los iones estudiados mediante el marcaje con argón incluyen el protón hidratado H ⁺ (H ₂ O) _n Ar con n=2 a 5, ^{[ 160 ]} iones de metales alcalinos de éter 18-corona-6 hidratados , ^{[ 161 ]} iones de metales alcalinos hidratados, ^{[ 162 ]} complejos de acetileno de metales de transición, ^{[ 163 ]} etileno protonado, ^{[ 164 ]} e IrO ₄⁺ . ^{[ 165 ]}

Se conocen cationes de metilo de argón (o metilioargón), Ar _x CH ₃^{+ para n=1 a 8. CH}₃⁺ tiene forma de Y, y cuando se añaden átomos de argón, estos se sitúan por encima y por debajo del plano de la Y. Si se añaden más átomos de argón, 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⁺ ). ^{[ 166 ]}

Los 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 ] ⁺ se prepararon mediante vaporización láser a temperaturas criogénicas y se investigaron mediante espectroscopia infrarroja en fase gaseosa. ^{[ 3 ]} Fueron los primeros complejos grandes y estables en fase gaseosa que presentan un fuerte enlace dativo entre argón y boro.

Dictaciones

Se conocen dicationes con argón para los metales de acuñación. Los dicationes conocidos incluyen CuAr _n²⁺ y AgAr _n²⁺ para n=1-8, con una aparición máxima de CuAr ₄²⁺ , o AgAr ₄²⁺ , y AuAr _n²⁺ n=3–7. Además de los cuatro átomos de argón, los cúmulos 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 de metal. Por lo tanto, la segunda carga positiva en el átomo de metal debería moverse al argón, ionizándolo, y luego formar una molécula altamente repulsiva que experimenta 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 energía más alto. ^{[ 167 ]} Se espera que los cúmulos con cuatro átomos de argón sean planos cuadrados, y aquellos con seis, octaédricos distorsionados por el efecto Jahn-Teller .

aniones poliatómicos

Los ejemplos de aniones que contienen enlaces fuertes con gases nobles son extremadamente raros: generalmente, la naturaleza nucleofílica de los aniones resulta en su incapacidad para unirse a gases nobles con su afinidad electrónica negativa . Sin embargo, el descubrimiento en 2017 de " aniones superelectrofílicos ", ^{[ 168 ]} productos de fragmentación en fase gaseosa de closo - dodecaboratos , condujo 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 superelectrofílico más reactivo [B12 ₍ CN) ₁₁ ] ⁻ , producto de fragmentación del clúster cianado [B12 ₍ CN) ₁₂ ] ^2- , se une al argón espontáneamente a temperatura ambiente. ^{[ 4 ]}

compuestos sólidos

Armand Gautier observó que la roca contenía argón (y también nitrógeno) que se liberaba cuando la roca se disolvía en ácido ^{[ 169 ]} sin embargo, la comunidad científica ignoró cómo se combinaba el argón en la roca. ^{[ 170 ]}

solvatos de fullereno

El buckminsterfullereno sólido tiene pequeños espacios entre las esferas de C60. Bajo una presión de 200 MPa _y un calor de 200 °C durante 12 horas, el argón puede intercalarse en el sólido para formar Ar1C60 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 permanece casi inalterado a temperatura ambiente, pero es ligeramente mayor que el del C60 puro _por debajo de 265 K. Sin embargo, el argón detiene la rotación de las esferas por debajo de 250 K, una temperatura inferior a la del C60 _puro . ^{[ 171 ]}

El fullereno C ₇₀ sólido también absorbe argón bajo una presión de 200 MPa y a una temperatura de 200 °C. El C ₇₀ ·Ar tiene argón en sitios octaédricos y presenta una estructura de sal de roca, con cristales cúbicos cuyo parámetro de red es de 15,001 Å. Esto se compara con el parámetro de red del C ₇₀ puro de 14,964 Å, por lo que el argón fuerza a los cristales a expandirse ligeramente. Las esferas elipsoidales de C ₇₀ giran libremente en el sólido; no están fijadas en su posición por átomos de argón adicionales que llenen los huecos. El argón escapa gradualmente durante un par de días cuando el sólido se almacena en condiciones estándar, por lo que el C ₇₀ ·Ar es menos estable que el C ₆₀ ·Ar. Esto probablemente se deba a la forma y la rotación interna que permiten canales a través de los cuales los átomos de Ar pueden moverse. ^[¹⁷²^]

Cuando los fullerenos se disuelven y cristalizan a partir de tolueno , pueden formarse sólidos que contienen tolueno como parte del cristal. Sin embargo, si esta cristalización se realiza bajo una atmósfera de argón a alta presión, el tolueno no se incluye, sino que es reemplazado por argón. Posteriormente, el argón se elimina del cristal resultante mediante calentamiento para producir fullereno sólido no solvatado. ^{[ 173 ]}

Clatrato

El argón forma un clatrato con hidroquinona (HOC ₆ H ₄ OH) ₃ •Ar. ^{[ 174 ]} Cuando se cristaliza a partir de benceno bajo una presión de 20 atmósferas de argón, se obtiene una estructura bien definida que contiene argón. ^{[ 175 ]} También se conoce un clatrato de argón- fenol 4C ₆ H ₅ OH•Ar. Tiene una energía de enlace de 40 kJ/mol. ^{[ 170 ]} Otros fenoles sustituidos también pueden cristalizar con argón. ^{[ 174 ]} El clatrato de argón-agua se describe en la sección de argón acuoso .

difluoruro de argón

Se predice que el difluoruro de argón, ArF₂ _, es estable a presiones superiores a 57 GPa. Debería ser un aislante eléctrico. ^{[ 176 ]}

Ne ₂ Ar y Ar ₂ Ne

Alrededor de 4 K hay dos fases donde el neón y el argón se mezclan como un sólido: Ne ₂ Ar y Ar ₂ Ne. ^{[ 177 ]} Con Kr, el argón sólido forma una mezcla desorganizada. ^{[ 178 ]}

ArH ₄

Bajo alta presión se forman sólidos estequiométricos con hidrógeno y oxígeno: Ar(H ₂ ) ₂ y Ar(O ₂ ) ₃ . ^{[ 179 ]}

El Ar(H₂ ₎ ₂ _cristaliza en la fase de Laves hexagonal C14 _MgZn₂ . Es estable hasta al menos 200 GPa, pero se predice que a 250 GPa cambiará a una estructura _AlB₂ . A presiones aún mayores, las moléculas de hidrógeno deberían romperse, seguidas de la metalización. ^[¹⁷⁹^]

ArO y ArO ₆

El oxígeno y el argón bajo presión a temperatura ambiente forman varias aleaciones diferentes con distintas estructuras cristalinas. Los átomos de argón y las moléculas de oxígeno tienen un tamaño similar, 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 hexagonal compacta . Esta es estable desde aproximadamente 3 GPa hasta 8,5 GPa. La fórmula típica es ArO. Con más oxígeno entre 5,5 y 7 GPa , existe una estructura cúbica Pm3n , pero a mayor presión cambia a una forma del grupo espacial I42d . Con más de 8,5 GPa , estas aleaciones se separan en argón sólido y oxígeno ε. La estructura cúbica tiene una arista de celda unitaria de 5,7828 Å a 6,9 GPa. La fórmula representativa es Ar( _O2 ) ₃ . ^[¹⁸⁰^]

ArHe ₂

Utilizando la teoría del funcional de la densidad, se predice que ArHe ₂ existe con la estructura de fase de Laves MgCu ₂ a altas presiones por debajo de 13,8 GPa. Por encima de 13,8 GPa se transforma en la estructura AlB _2.^{[ 181 ]}

Ar-TON

Bajo presión, el argón 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, en comparación con 12 de neón. La zeolita TON con argón (Ar-TON) es más compresible que la Ne-TON, ya que los poros no ocupados se vuelven elípticos bajo mayor presión. Cuando la Ar-TON se lleva a la presión atmosférica, el argón se desorbe lentamente, por lo que una parte permanece en el sólido sin presión externa durante un día. ^{[ 182 ]}

argida de níquel

A 140 GPa y 1500 K, el níquel y el argón forman una aleación, NiAr. ^{[ 183 ]} El 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 a un átomo de argón, que actúa como oxidante. Esto contrasta con el Ni₃Xe _, en el que el níquel es el oxidante. El volumen del compuesto ArNi es un 5 % menor que el de los elementos por separado a estas presiones. Si este compuesto existe en el núcleo de la Tierra, podría explicar por qué solo la mitad del argón-40 que debería producirse durante la desintegración radiactiva que genera el calentamiento geotérmico parece existir en la Tierra. ^{[ 184 ]}

Química organoargónica

La química organoargónica describe la síntesis y las propiedades de los compuestos químicos que contienen un enlace químico carbono - argón .

Se conocen muy pocos compuestos de este tipo. La reacción de dicationes de acetileno con argón produjo HCCAr²⁺ en 2008. [ ¹⁸⁵^{] La reacción} del dicatión CF₃²⁺ con argón produjo ArCF₂²⁺ : esta reacción es exclusiva del argón entre los gases nobles. ^[¹⁸⁶^]

El compuesto FArCCH ha sido estudiado teóricamente y se predice que es estable. ^{[ 187 ]} FArCCF también podría ser lo suficientemente estable como para sintetizarlo y detectarlo, pero probablemente no FArCCArF. ^{[ 188 ]} Los cálculos en 2015 sugieren que FArCCH y FArCH ₃ son estables, pero no FArCN. ^{[ 189 ]} FArCC ⁻ debería ser cinéticamente estable, como también se espera de los análogos de kriptón y xenón (pero no de helio). ^[¹⁹⁰^] HArC ₄ H (para el cual se conoce el análogo de kriptón) y HArC ₆ H también se han predicho como estables. ^[¹⁹¹^] FArCO ⁺ y ClArCO ⁺ deberían ser metaestables y podría ser posible caracterizarlos en condiciones criogénicas. ^[¹⁹²^] Los cálculos sugieren que HArCCF y HCCArF deberían ser estables, y que las moléculas HNgCCF deberían ser más estables que HNgCCH (Ng = Ar, Kr, Xe); las especies de kriptón correspondientes se han producido experimentalmente, pero no las de argón a pesar de un intento experimental. Asimismo, se calcula que HCCNgCN y HCCNgNC (Ng = Ar, Kr, Xe) son estables, pero las búsquedas experimentales de estas no han tenido éxito. ^[¹⁹³^]

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