Argonium, též označované jako argonhydridový kation nebo protonovaný argon, je kation se vzorcem ArH+; lze jej vytvořit pomocí elektrického výboje. Jedná se o první molekulový ion vzácného plynu nalezený v mezihvězdném prostoru.

Vlastnosti Argoniový ion je izoelektronový s chlorovodíkem. Jeho dipólový moment činí u základního stavu 2,18 D.

Vazebná energie je 369 kJ mol−1 (3,9 eV), menší než u trivodíkového (H) a mnoha dalších oniových iontů, ale větší než v případě divodíkového kationtu (H).

Nerotační radiační poločasy různých vibračních stavů závisí na izotopu a s rostoucími energiemi vibrací se zkracují: {|class="wikitable" |+Poločas (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

Vypočtená silová konstanta vazby je 3,88 μN/nm2.

Reakce Protonová afinita argonu je 369 kJ/mol, nižší než u divodíku. ArH+ je tak superkyselinou, která může exotermně protonovat H2 a různé neutrální radikály.

ArH+ + H2 → Ar + H ArH+ + C → Ar + CH+ ArH+ + N → Ar + NH+ ArH+ + O → Ar + OH+ ArH+ + CO → Ar + COH+

Probíhají také zpětné reakce:

Ar + H → ArH+ + H Ar + H → *ArH+ + H2

Argonium se rovněž vytváří působením kosmického záření z iontů Ar+ a rentgenového záření z neutrálního argonu.

Ar+ + H2 → *ArH+ + H 1,49 eV

Při styku ArH+ s elektronem může nastat disociativní rekombinace, která je ale u elektronů s nižšími energiemi velmi pomalá, což vede k delším dobám života ArH+ než u řady podobných protonovaných kationtů.

ArH+ + e− → Ar + H

Protože je ionizační energie atomu argonu menší než u molekuly vodíku, tak ion argonu může reagovat s molekulovým vodíkem, u iontů helia a neonu místo toho nastává vytrhávání elektronů z molekul vodíku.

Ar+ + H2 → ArH+ + H Ne+ + H2 → Ne + H+ + H He+ + H2 → He + H+ + H

Spektra ArH+ připravený z pozemského argonu obsahuje převážně izotop 40Ar, zatímco ve vesmíru se nejvíce vyskytuje 36Ar. Vytváří se elektrickým výbojem ve směsi argonu a vodíku. Molekula byla poprvé detekována v roce 1988 zobrazením vibračních a rotačních pásů infračervenou spektroskopií. Vzdálené infračervené spektrum 40ArH+36Ar38ArPřechodfrekvenceJGHz1←0615,8584617,525615,858152←11231,27121234,6023←21845,79374←32458,98195←43080,39216←53679,58357←64286,115021←2012258,48322←2112774,36623←2213281,119

Ultrafialové spektrum má dva absorpční body. Přechod do stavu B1Π, o energii 11,2 eV, má malý dipól a absorbuje tedy slabě. 15,8 eV u stavu A1Σ+ má vlnovou délku kratší než Lymanova mez, a tak má jen malá část fotonů energii okolo této hodnoty.

Výskyt ArH+ lze nalézt jako příměs v mezihvězdném atomárním vodíku. Ke vzniku argonia je potřeba, aby byl podíl molekulárního vodíku (H2) mezi 10−4 a 10−3; při různých koncentracích H2 se tvoří různé molekulové ionty. Argonium je možné detekovat na jeho absorpčních čárách 617,525 GHz (J = 1→0) a 1234,602 GHz (J = 2→1), vytvářených rotačními přechody izotopologu 36ArH+. Tyto čáry byly zjištěny ve směru ke galaktickému středu u SgrB2(M) a SgrB2(N), G34,26+0,15, W31C (G10,62−0,39), W49(N), a W51e; pozorované argonium ale pravděpodobně není součástí těchto mikrovlnných zdrojů, nýbrž v plynu před nimi. Emisní čáry ArH+ má Krabí mlhovina; jeho hustota se zde pohybuje mezi 1012 a 1013 molekulami na čtvereční centimetr. Ve směru ke středu Mléčné dráhy je hustota ArH+ kolem 2*1013 cm−2.

Historie Pomocí spektrometru s Fourierovou transformací pozorovali James W. Brault a Sumner P. Davis na Národní observatoři Kitt Peak jako první vibrační a rotační infračervené spektrum ArH+.

Využití Argon může spouštět reakci tritia (T2) s dvojnými vazbami mastných kyselin tvorbou iontu ArT+ jako meziproduktu.

Při naprašování zlata argonovým plazmatem jsou částicemi odnášejícími zlato ArH+.

Reference

Kategorie:Kationty Kategorie:Sloučeniny argonu