Аргид магния - Magnesium argide
В аргид магния ион MgAr+ является ион состоит из одного ионизированного магний атом, Mg+ и аргон атом. Это важно в масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой и при исследовании поля вокруг иона магния.[1] Потенциал ионизации магния ниже, чем первое состояние возбуждения аргона, поэтому положительный заряд в MgAr+ будет находиться на атоме магния. Нейтральный MgAr молекулы также могут существовать в возбужденное состояние.
Спектр
Спектр MgAr+ можно наблюдать. Он похож на Mg+, однако некоторые линии смещены в синий цвет, а другие - в красный. В Mg+ основное состояние называется 2S. В первом возбужденном состоянии 3s-электрон перемещается на 3p-орбиталь, и это состояние называется 2П. Но из-за спин-орбитальной связи он фактически расщепляется на 2п1/2 и 2п3⁄2 с энергией 35669 и 35761 см−1.[1] Для сравнения, ионная молекула имеет основное состояние, называемое 2Σ+. Соответствующее возбужденное состояние значительно разделяется на два в зависимости от того, указывает ли p-орбиталь магния на аргон или перпендикулярна. Когда электрон на p-орбитали перпендикулярен оси Mg-Ar, аргон испытывает большую электростатическую силу от атома магния и связан более плотно. Это снижает уровень энергии того, что называется 2Π уровень. Это тоже разделено на 2Π1/2 и 2Π3⁄2. Когда возбужденный электрон находится на одной линии с аргоном, состояние называется 2Σ+ и соответствует только 2п3⁄2 и так не раскололось.[1]
MgAr+ В спектре видны полосы, первая при 31 396 см−1, который смещен в красную область на 4300 см−1 из Mg+. Полоса синяя деградировала. Ремешок состоит из серии дублетов. Две строчки в дублете разделены 75 см.−1, а от одной пары к другой - 270 см.−1. Эта полоса принадлежит A2Π ← X2Σ+.[1]
Характеристики
В основном состоянии энергия связи или MgAr+ 1281 см−1 а в A2Π1/2 состояние 5554 см−1 (3,66 ккал / моль).[1] А2Π1/2 Состояние имеет более прочную связь, потому что p-электрон меньше перекрывает атом аргона и, следовательно, имеет меньшее отталкивание.[2] В энергия диссоциации основного состояния иона составляет 1295 см−1 (15 кДж / моль).[3]
Длина связи составляет 2,854 Å для основного состояния и 2,406 Å для возбужденного состояния. В 2Π состояние, по прогнозам, будет иметь радиационное время жизни около 6 наносекунд.[2]
Нейтральная молекула
Объединенный MgAr (магний аргон) также может существовать как молекула Ван-дер-Ваальса или временно в возбужденном состоянии, называемом Молекула Ридберга.[4] Нейтральная молекула может быть образована путем испарения металлического магния с помощью лазера в газообразный аргон, а затем его расширения сверхзвуковой струей.[5] При испарении многие атомы магния переходят в состояние 3s3p (из основного 3s3s). Затем они могут присоединиться к атому аргона посредством трехчастичного столкновения с образованием Mg (3s3pπ 3пJ) Ar 3Π. Тогда это возбужденное состояние может потерять энергию из-за столкновений с образованием Mg (3s3pπ 3пJ) Ar 3Π0+,0−.[6] MgAr в основном хранится вместе с рассеивающие силы которые изменяются как обратная шестая степень разделения. Основное состояние MgAr имеет электронную конфигурацию Mg (3s3s 1S0) Ar 1Σ+.[7] К триплетным состояниям с одним возбужденным электроном относятся Mg (3s3pπ 3п0) Ar 3Π0+, Mg (3s4s 3S1) Ar 3Σ+, Mg (3s3dδ 3DJ) Ar 3Δ и Mg (3s4pπ 3пJ) Ar 3Π0+. Синглетное однократно возбужденное электронное состояние - это Mg (3s3pπ 1P) Ar 1Π.[7]
Различные возбужденные состояния могут быть изучены с помощью двухфотонной ионизации с резонансным усилением и масс-спектроскопии.[6] В спектре поглощения MgAr видны полосы, связанные с электронными переходами в сочетании с колебательными и вращательными переходами. Спектр, включающий электронный переход в атоме аргона и изменение d-орбитали магния, очень сложен с 18 различными ветвями.[6]
Дважды возбужденное состояние, когда два электрона на атоме магния повышаются до 3p-суборбиталей, имеет сильную энергию связи, даже более высокую, чем в MgAr.+.[5] Обычно ион более прочно связывает атом инертного газа, поскольку притяжение изменяется как 1 / R4, по сравнению с 1 / R6 для молекулы Ван-дер-Ваальса и в ионе электронное облако сжимается из-за притяжения более положительного заряда. Однако в дважды возбужденном состоянии оба атома магния находятся на p-суборбиталях, которые можно расположить так, чтобы электронная плотность находилась на линии, перпендикулярной потенциальной связи атома аргона. Это позволяет двум атомам приблизиться друг к другу ближе.[8]
Нейтральная молекула имеет номер cas 72052-59-6.[9]
| государственный[7] | электронное состояние | Энергия возбуждения Mg см−1 | Энергия возбуждения MgAr, см−1 | длина связи Å ре | ωе | энергия диссоциации см−1 | B0 | Bе | αе | D0 центробежная деформация | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| земля | Мг (3с3с 1S0) Ar 1Σ+ | 0 | 0 | 4.56 | маленький | ||||||
| синглет | Mg (3s3pπ 1P) Ar 1Π | 34770 | 34770 | 3.31 | 175[5] | ||||||
| триплет | Mg (3s3pπ 3п0) Ar 3Π0+ | 21850–21911 | 21760 | 3.66 | 102.7 | 1250 | |||||
| [9] | Mg (3s4dσ 3DJ) Ar 3Σ+ | 53462 | 2.88 | 88.2 | 0.1338 | 0.1356 | 0.0037 | 800 | |||
| [9] | Mg (3s4dδ 3DJ) Ar 3Δ | 53063 | 104.1 | 0.1438 | 0.1462 | 0.0037 | 1199 | ||||
| [9] | Mg (3s4dπ 3DJ) Ar 3Π0 | 53037 | 99.4 | 1225 | |||||||
| Мг (3s4s 3S1) Ar 3Σ+ | 41197 | 40317 | 2.84 | ||||||||
| Mg (3s3dδ 3DJ) Ar 3Δ | 47957 | 46885 | 2.90 | 103.5 | 160[6] | 0.1274 | 0.1291 | 0.0035 | 1140 | ||
| Mg (3s3dπ 3DJ) Ar 3Π | 3.27 | 49.05 | 290[6] | 0.1019 | 0.1049 | 0.0061 | 289 | ||||
| Mg (3s4pπ 3пJ) Ar 3Π0+ | 47847–47851 | 46663 | 2.84 | 1250[6] | |||||||
| [9] | Mg (3s5pπ 3пJ) Ar 3Π0 | 53049 | 110.1 | 1272 | |||||||
| двойной | Mg (3p3pπ 3пJ) Ar 3Π0+ | 57812–57873 | 2.41 | 2960[5] |
Твердый
Под давлением более 250гигапаскали, MgAr, по прогнозам, будет стабильным в виде твердого вещества с анти-NiAs или CsCl структурой в зависимости от давления. Mg2Предполагается, что Ar будет стабильным твердым телом с локализованными электронами в структуре, что делает его стабильным. электрид.[10] Это давление выше, чем в мантии Земли, но аргиды магния могут образовывать минералы в супер земли.
Заявление
MgAr+ может помешать определению изотопов меди или цинка при использовании масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, особенно при использовании десольватированной плазмы. При анализе минеральных образцов магний является обычным элементом, обнаруживаемым в матрице породы. Он может реагировать с ионами аргона, присутствующими в плазме.[11] При анализе почвы MgAr+ мешает обнаружению 65Cu, хотя обычный изотопомер имеет молекулярную массу 64,95 по сравнению с 64,93 для изотопа меди 65.[12] Это называется изобарической интерференцией.
Рекомендации
- ^ а б c d е Pilgrim, J. S .; Yeh, C. S .; Берри, К. Р .; Дункан, М.А. (1994). "Фотодиссоциационная спектроскопия комплексов редких газов Mg +". Журнал химической физики. 100 (11): 7945. Bibcode:1994ЖЧФ.100.7945П. Дои:10.1063/1.466840.
- ^ а б Bauschlicher, Charles W .; Партридж, Гарри (июнь 1995 г.). «Исследование состояний X 2Σ + и A 2Π MgAr + и MgKr +» (PDF). Письма по химической физике. 239 (4–6): 241–245. Bibcode:1995CPL ... 239..241B. Дои:10.1016 / 0009-2614 (95) 00449-E.
- ^ Массик, Стивен; Брекенридж, W.H. (Август 1996 г.). «Определение порога ионизации для метастабильного состояния Mg (3s3p3P0) · Ar (3Π0−): энергия связи MgAr +». Письма по химической физике. 257 (5–6): 465–470. Bibcode:1996CPL ... 257..465M. Дои:10.1016/0009-2614(96)00565-9.
- ^ Массик, Стивен; Брекенридж, В. Х. (8 февраля 1997 г.). «Спектроскопическая характеристика ридберговских состояний 3Δ (4d), 3Π (4d), 3Σ + (4d) и 3Π (5p) ван-дер-ваальсовой молекулы MgAr». Журнал химической физики. 106 (6): 2171–2181. Bibcode:1997ЖЧФ.106.2171М. Дои:10.1063/1.473673.
- ^ а б c d Leung, Allen W.K .; Роберсон, Марк; Саймонс, Джек; Брекенридж, W.H. (Август 1996 г.). «Сильная связь в дважды возбужденном валентном состоянии молекулы Ван-дер-Ваальса». Письма по химической физике. 259 (1–2): 199–203. Bibcode:1996CPL ... 259..199L. Дои:10.1016/0009-2614(96)00723-3.
- ^ а б c d е ж Массик, Стивен; Брекенридж, У. Х. (8 декабря 1996 г.). «Спектроскопическая характеристика возбужденных состояний Mg (3s3d 3DJ) ⋅Ar (3Π), Mg (3s3d 2DJ) Ar (3Δ) и Mg (3s4p 3PJ) ⋅Ar (3Π) ван-дер-Ваальса». Журнал химической физики. 105 (22): 9719–9732. Bibcode:1996ЖЧФ.105.9719М. Дои:10.1063/1.472843.
- ^ а б c Халд, Каспер; Йоргенсен, Поул; Брекенридж, W.H; Яшунский, Михал (октябрь 2002 г.). «Расчет кривых потенциальной энергии основного и возбужденного состояний комплекса MgAr с использованием модели приближенных троек связанных кластеров CC3». Письма по химической физике. 364 (3–4): 402–408. Bibcode:2002CPL ... 364..402H. Дои:10.1016 / S0009-2614 (02) 01339-8.
- ^ Массик, Стивен; Брекенридж, У. Х. (15 мая 1996 г.). «Новый класс сильно связанных, дважды возбужденных валентных состояний нейтральных ван-дер-ваальсовых молекул: Mg (3pπ, 3pπ 3PJ) ⋅Ar (3Σ)». Журнал химической физики. 104 (19): 7784–7787. Bibcode:1996ЖЧФ.104.7784М. Дои:10.1063/1.471657.
- ^ а б c d е Хюттнер, В. (2012). "Молекулы и радикалы Молекулярные константы диамагнитных двухатомных молекул". Числовые данные и функциональные связи Ландольта-Бернштейна в науке и технике. Ландольт-Бернштейн - молекулы и радикалы группы II. Springer. 29: 53. Bibcode:2012LanB.29A1 ... 25H. Дои:10.1007/978-3-540-69954-5_12. ISBN 978-3-540-69953-8. ISSN 1615-1852.
- ^ Мяо, Мао-шэн; Ван, Сяо-ли; Бргох, Джакоа; Спера, Франк; Джексон, Мэтью Дж .; Крессе, Георг; Линь, Хай-цин (11 ноября 2015 г.). «Анионная химия благородных газов: образование соединений Mg? NG (NG = Xe, Kr, Ar) под давлением». Журнал Американского химического общества. 137 (44): 14122–14128. Дои:10.1021 / jacs.5b08162.
- ^ Мейсон, Томас Ф. Д .; Weiss, Dominik J .; Хорствуд, Мэтью; Parrish, Randall R .; Рассел, Сара С .; Муллейн, Эта; Коулз, Барри Дж. (2004). «Высокоточный изотопный анализ Cu и Zn методом масс-спектрометрии с плазменным источником». Журнал аналитической атомной спектрометрии. 19 (2): 209. Дои:10.1039 / b306958c.
- ^ Дакворт, Дуглас С.; Баршик, Кристофер М .; Смит, Дэвид Х. (1993). «Анализ грунтов масс-спектрометрией тлеющего разряда» (PDF). Журнал аналитической атомной спектрометрии. 8 (6): 875. Дои:10.1039 / JA9930800875.
Дополнительное чтение
- Оборудование, используемое для изучения MgAr+: Хосино, Хироши; Ямакита, Ёсихиро; Окуцу, Кеничи; Судзуки, Ёситомо; Сайто, Масатака; Коясу, Киичиро; Осимо, Кейджиро; Мисаидзу, Фуминори (июнь 2015 г.). «Получение изображений фотофрагментов от масс-отобранных ионов с использованием рефлектронного масс-спектрометра I. Разработка устройства и применение к комплексу Mg + –Ar». Письма по химической физике. 630: 111–115. Дои:10.1016 / j.cplett.2015.04.033.
- Саиди, Самах; Альхарзали, Ниссрин; Берриче, Хамид (6 марта 2017 г.). «Расчет правила комбинирования ван-дер-ваальсовых потенциалов основного состояния комплексов инертных газов магния». Молекулярная физика. 115 (8): 931–941. Bibcode:2017МолФ.115..931С. Дои:10.1080/00268976.2017.1292368.
- Беннет, Роберт Р .; Брекенридж, У. Х. (15 января 1992 г.). «Ван-дер-Ваальсова связь в низших электронных состояниях MgAr, ZnAr, CdAr и HgAr: спектроскопическая характеристика состояний b3Π2 и e3Σ + молекулы CdAr». Журнал химической физики. 96 (2): 882–890. Bibcode:1992ЖЧФ..96..882Б. Дои:10.1063/1.462108.
- Gaied, W .; Habli, H .; Oujia, B .; Гадеа, Ф. X. (15 апреля 2011 г.). «Теоретическое исследование молекулы MgAr и ее иона Mg + Ar: кривые потенциальной энергии и спектроскопические константы». Европейский физический журнал D. 62 (3): 371–378. Bibcode:2011EPJD ... 62..371G. Дои:10.1140 / epjd / e2011-10572-у.
- Crepin-Gilbert, C .; Трамер, А. (октябрь 1999 г.). «Фотофизика атомов металлов в комплексах, кластерах и матрицах инертных газов». Международные обзоры по физической химии. 18 (4): 485–556. Bibcode:1999IRPC ... 18..485C. Дои:10.1080/014423599229901.