Магний Аргид
Магний аргиде ион, mgar + Ион, состоящий из одного ионизированного магния , Mg атома + и атом аргона . Это важно в индуктивно связанной масс -спектрометрии плазмы и при изучении поля вокруг иона магния. [ 1 ] Потенциал ионизации магния ниже, чем первое состояние возбуждения аргона, поэтому положительный заряд в MGAR + будет проживать на атом магния. Нейтральные молекулы MGAR также могут существовать в возбужденном состоянии .
Спектр
[ редактировать ]Спектр Mgar + можно наблюдать. Это напоминает то, что из Mg + Однако некоторые линии сдвинуты синие, а другие сдвинулись красными. В мг + Основное состояние называется 2 S. Первое возбужденное состояние имеет электрон 3S, перенесенный в 3P орбиталь, и состояние называется 2 P. Но из-за спин-орбитальной связи она фактически разделена на 2 П 1/2 и 2 П 3 ~ 2 с энергией 35 669 и 35 761 см −1 . [ 1 ] Для сравнения ионная молекула имеет основное состояние, называемое 2 А + Полем Соответствующее возбужденное состояние значительно разделено на два в зависимости от того, указывает ли орбиталь магния на аргон или перпендикулярно. Когда электрон в орбитале перпендикулярна оси Mg-Ar, аргон видит большую электростатическую силу от атома магния и более плотно связан. Это снижает уровень энергии, который называется 2 Π Уровень. Это тоже разделено на 2 П 1/2 и 2 П 3 ~ 2 . Когда возбужденный электрон соответствует аргону, называется государство 2 А + и соответствует только 2 П 3 ~ 2 , и так не разделено. [ 1 ]
Мгар + Спектр показывает полосы, с первым на 31 396 см. −1 , который переключен 4300 см −1 от мг + Полем Группа ухудшается. Группа состоит из серии дублетов. Две линии в дублете разделены 75 см −1 и от одной пары до следующей - 270 см. −1 Полем Эта полоса связана с 2 π ← x 2 А + . [ 1 ]
Характеристики
[ редактировать ]В основном состоянии энергия связывания или MGAR + составляет 1281 см −1 и в 2 П 1/2 . состояние составляет 5554 см −1 (3,66 ккал/моль). [ 1 ] А 2 П 1/2 Состояние имеет более сильную связь , потому что AP Electron перекрывает атом аргона и, следовательно, имеет меньшее отталкивание. [ 2 ] Энергия диссоциации основного состояния иона составляет 1295 см. −1 (15 кДж / раз). [ 3 ]
Длина связи составляет 2,854 Å для основного состояния и 2,406 Å для возбужденного состояния. А 2 Предполагается, что состояние будет иметь радиационное время жизни около 6 наносекунд. [ 2 ]
Нейтральная молекула
[ редактировать ]Союз MGAR (магний аргон) также может существовать в виде молекулы Ван -дер -Ваальса или временно в возбужденном состоянии, называемом молекулой Ридберга . [ 4 ] Нейтральная молекула может быть сформирована путем выпаривания металла магния с использованием лазера в газ аргона, а затем расширить его через сверхзвуковую реактивную реакцию. [ 5 ] Когда испарится многие атомы магния возбуждаются в состоянии 3S3P (от земли 3S3S). Затем они могут прикрепить атом аргона путем столкновения с тремя телами с получением Mg (3S3Pπ 3 P j ) 3 Π. Тогда это возбужденное состояние может потерять энергию с помощью столкновений для формирования Mg (3S3Pπ 3 P j ) 3 Π 0+, 0- . [ 6 ] Мгар в основном содержится вместе с дисперсионными силами , которые варьируются как обратная шестая сила разделения. Основное состояние MgAR имеет электронную конфигурацию Mg (3S3S 1 S 0 ) AR 1 А + . [ 7 ] Триплетные состояния с одним возбужденным электроном включают MG (3S3Pπ 3 P 0 ) с 3 Π 0+ , Mg (3S4S 3 S 1 ) AR 3 А + , MG (3S3DΔ 3 D J ) или 3 Δ и Mg (3S4Pπ 3 P j ) 3 Π + . Синглетное одно возбужденное электронное состояние - Mg (3S3Pπ 1 P) на 1 П. [ 7 ]
Различные возбужденные состояния могут быть изучены с помощью двухфотонной ионизации и масс-спектроскопии с резонансом. [ 6 ] Спектр поглощения MGAR показывает полосы из -за электронных переходов в сочетании с колебательными и вращательными переходами. Спектр, включающий электронный переход в атоме аргона и изменение орбитала D магния, является очень сложным с 18 различными ветвями [ 6 ]
Двойное возбужденное состояние, где два электрона на атоме магния повышаются до 3p суборбиталей, имеет сильную энергию связывания, даже выше, чем в Mgar + . [ 5 ] Обычно ион более сильно связывается атомом инертного газа, так как привлечение варьируется как 1/r 4 , по сравнению с 1/r 6 Для молекулы Ван -дер -Ваальса и в ионе электронное облако сокращается из -за более положительного заряда, привлекая его. Однако в двойном возбуждении оба атома магния находятся в суборбиталях P, которые могут быть расположены таким образом, чтобы электронная плотность находилась на линии, перпендикулярной потенциальной связи атома аргона. Это позволяет двум атомам приближаться друг к другу. [ 8 ]
Нейтральная молекула имеет CAS № 72052-59-6. [ 9 ]
| состояние [ 7 ] | Электронное состояние | Mg возбуждения энергии CM −1 | MGAR возбуждение энергии CM −1 | Длина связи Å r e | ω E. | Энергия диссоциации cm −1 | B 0 | Быть | a e | D 0 Центробежные искажения | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| земля | Мг (3S3S 1 S 0 ) AR 1 А + | 0 | 0 | 4.56 | маленький | ||||||
| синглет | Мг (3S3Pπ 1 P) на 1 П | 34770 | 34770 | 3.31 | 175 [ 5 ] | ||||||
| триплет | Мг (3S3Pπ 3 P 0 ) с 3 Π + | 21850–21911 | 21760 | 3.66 | 102.7 | 1250 | |||||
| [ 9 ] | Mg (3S4Dσ 3 D J ) или 3 А + | 53462 | 2.88 | 88.2 | 0.1338 | 0.1356 | 0.0037 | 800 | |||
| [ 9 ] | Мг (3S4DΔ 3 D J ) или 3 Дюймовый | 53063 | 104.1 | 0.1438 | 0.1462 | 0.0037 | 1199 | ||||
| [ 9 ] | Мг (3S4Dπ 3 D J ) или 3 Π 0 | 53037 | 99.4 | 1225 | |||||||
| Mg (3S4S 3 S 1 ) AR 3 А + | 41197 | 40317 | 2.84 | ||||||||
| Мг (3S3Dδ 3 D J ) или 3 Дюймовый | 47957 | 46885 | 2.90 | 103.5 | 160 [ 6 ] | 0.1274 | 0.1291 | 0.0035 | 1140 | ||
| Мг (3S3Dπ 3 D J ) или 3 П | 3.27 | 49.05 | 290 [ 6 ] | 0.1019 | 0.1049 | 0.0061 | 289 | ||||
| Мг (3S4Pπ 3 P j ) 3 Π + | 47847–47851 | 46663 | 2.84 | 1250 [ 6 ] | |||||||
| [ 9 ] | Мг (3S5Pπ 3 P j ) 3 Π 0 | 53049 | 110.1 | 1272 | |||||||
| двойной | Мг (3P3Pπ 3 P j ) 3 Π + | 57812–57873 | 2.41 | 2960 [ 5 ] |
Твердый
[ редактировать ]Под давлением более 250 гигапаскалов MGAR, как предсказано, будет стабильным в качестве твердого вещества с винтузией или структурой CSCL, зависящей от давления. Предполагается, что Mg 2 AR будет стабильным твердостью с локализованными электронами в структуре, что делает его электриком . [ 10 ] Эти давления выше, чем в мантии Земли, но магний аргидс может образовывать минералы в суперсах .
Приложение
[ редактировать ]MgAR + Может мешать определению изотопов меди или цинка при использовании индуктивно связанной масс -спектрометрии плазмы , особенно при использовании Desolvated Plasma. При анализе минеральных образцов магний является общим элементом, обнаруженным в матрице горных пород. Он может реагировать с ионами аргона, присутствующими в плазме. [ 11 ] В анализе почвы, Mgar + мешает обнаружению 65 Cu , хотя общий изотопмер имеет молекулярную массу 64,95 по сравнению с 64,93 для изотопа меди 65. [ 12 ] Это называется изобарическим вмешательством.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Пилигрим, JS; Да, CS; Берри, Кр; Дункан М.А. (1994). «Фотодиссоциационная спектроскопия газовых комплексов Mg+ -Rare». Журнал химической физики . 100 (11): 7945. Bibcode : 1994jchph.100.7945p . doi : 10.1063/1.466840 .
- ^ Jump up to: а беременный Bauschlicher, Charles W.; Партридж, Гарри (июнь 1995 г.). «Изучение x 2σ+ и 2π состояний Mgar+ и Mgkr+» . Химические физические буквы . 239 (4–6): 241–245. Bibcode : 1995cpl ... 239..241b . doi : 10.1016/0009-2614 (95) 00449-e .
- ^ Массик, Стивен; Breckenridge, WH (август 1996 г.). «Определение порога ионизации для метастабильного состояния Mg (3S3P3P0) · AR (3π0-): энергия связи MGAR+». Химические физические буквы . 257 (5–6): 465–470. Bibcode : 1996cpl ... 257..465m . doi : 10.1016/0009-2614 (96) 00565-9 .
- ^ Массик, Стивен; Breckenridge, WH (8 февраля 1997 г.). «Спектроскопическая характеристика 3Δ (4d), 3π (4d), 3σ+(4d) и 3π (5p) Rydberg Molecule молекулы Mgar Van der Waals». Журнал химической физики . 106 (6): 2171–2181. Bibcode : 1997jchph.106.2171m . doi : 10.1063/1.473673 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Леунг, Аллен Ук; Роберсон, Марк; Саймонс, Джек; Breckenridge, WH (август 1996 г.). «Сильная связь в двойно возбужденной валентной состоянии молекулы Ван -дер -Ваальса». Химические физические буквы . 259 (1–2): 199–203. Bibcode : 1996cpl ... 259..199L . doi : 10.1016/0009-2614 (96) 00723-3 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон Массик, Стивен; Breckenridge, WH (8 декабря 1996 г.). «Спектроскопическая характеристика возбужденной Mg (3S3D 3DJ) ⋅AR (3π), Mg (3S3D 2DJ) ⋅AR (3Δ) и Mg (3S4P 3PJ) ⋅AR (3π) Van Der Waals состояния». Журнал химической физики . 105 (22): 9719–9732. Bibcode : 1996jchph.105.9719m . doi : 10.1063/1,472843 .
- ^ Jump up to: а беременный в Холд, Каспер; Йоргенсен, Пул; Breckenridge, WH; Джашуньски, Михал (октябрь 2002 г.). «Расчет наземных и возбужденных кривых потенциальной энергии комплекса MGAR с использованием связанного кластера приблизительно тройной модели CC3». Химические физические буквы . 364 (3–4): 402–408. Bibcode : 2002cpl ... 364..402h . doi : 10.1016/s0009-2614 (02) 01339-8 .
- ^ Массик, Стивен; Breckenridge, WH (15 мая 1996 г.). «Новый класс сильно связанных, двойно возбужденных валентных состояний нейтральных молекул ван -дер -ваальса: Mg (3Pπ, 3Pπ 3pj) ⋅AR (3σ)». Журнал химической физики . 104 (19): 7784–7787. Bibcode : 1996JCHPH.104.7784M . doi : 10.1063/1.471657 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Hüttner, W. (2012). «10 Alh x 1σ+ алюминиевый гидрид». Молекулярные константы в основном из микроволновой, молекулярной лучевой и субдопплеровской лазерной спектроскопии: диамагнитные диатомические молекулы. Часть 1 . Ландолт -Бернштейн - Молекулы и радикалы группы II. Тол. 29A1. Ландолт-Бернштейн Численные данные и функциональные отношения в науке и технике. Спрингер. п. 53. Bibcode : 2012lanb.29a1 ... 25h . doi : 10.1007/978-3-540-69954-5_12 . ISBN 978-3-540-69953-8 Полем ISSN 1615-1852 .
- ^ Мяо, Мао-Шенг; Ван, Сяо-Ли; Бргоч, якоа; Спера, Фрэнк; Джексон, Мэтью Г.; Крессе, Георг; Лин, 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. doi : 10.1021/jacs.5b08162 . PMID 26488848 .
- ^ Мейсон, Томас Ф.Д.; Вайс, Доминик Дж.; Хорствуд, Мэтью; Parrish, Randall R.; Рассел, Сара С .; Mullane, ETA; Коулз, Барри Дж. (2004). «Анализ высокого определения изотопа Cu и Zn с помощью масс-спектрометрии источника плазмы». Журнал аналитической атомной спектрометрии . 19 (2): 209. doi : 10.1039/b306958c .
- ^ Duckworth, Douglas C.; Баршик, Кристофер М.; Смит, Дэвид Х. (1993). «Анализ почв путем масс -спектрометрии светящегося разряда» . Журнал аналитической атомной спектрометрии . 8 (6): 875. doi : 10.1039/ja9930800875 .
Дополнительное чтение
[ редактировать ]- Оборудование, используемое для изучения MGAR + : Хошино, Хироши; Ямакита, Йошихиро; Окутсу, Кеничи; Сузуки, Йошитомо; Сайто, Масатака; Койасу, Киичиру; Ошимо, Кейджиро; Мисайзу, Фуминори (июнь 2015 г.). «Визуализация фотофрагмента из выбранных массовых ионов с использованием масс-спектрометра рефлектра I. Разработка аппарата и применение в комплексе Mg+-Ar». Химические физические буквы . 630 : 111–115. doi : 10.1016/j.cplett.2015.04.033 .
- Сайди, Сама; Альхарзали, Нисрин; Беррих, Хамид (6 марта 2017 г.). «Расчет правил комбинирования основных потенциалов Van Der Waals в комплексах с редким газом магния». Молекулярная физика . 115 (8): 931–941. Bibcode : 2017molph.115..931s . doi : 10.1080/00268976.2017.1292368 . S2CID 53133441 .
- Беннетт, Роберт Р.; Breckenridge, WH (15 января 1992 г.). «Ван -дер -ваальс связывание в самых низких электронных состояниях MGAR, ZNAR, CDAR и HGAR: спектроскопическая характеристика состояний B3π2 и E3σ+ молекулы CDAR». Журнал химической физики . 96 (2): 882–890. Bibcode : 1992jchph..96..882b . doi : 10.1063/1.462108 .
- Gaied, W.; Habli, H.; Oujia, B.; Gadea, FX (15 апреля 2011 г.). «Теоретическое исследование молекулы MGAR и ее иона Mg+AR: кривые потенциальной энергии и спектроскопические постоянные». Европейский физический журнал d . 62 (3): 371–378. BIBCODE : 2011EPJD ... 62..371G . doi : 10.1140/epjd/e2011-10572-y . S2CID 122010638 .
- Crepin-Gilbert, C.; Трамер А. (октябрь 1999). «Фотофизика атомов металлов в комплексах редких газов, кластеров и матриц». Международные обзоры по физической химии . 18 (4): 485–556. Bibcode : 1999irpc ... 18..485c . doi : 10.1080/014423599229901 .
- Верли, Доминик; Génévriez, Matthieu; Кнехт, Стефан; Рейхер, Маркус; Merkt, Frédéric (28 июля 2021 г.). «Индуцированная зарядом предсказания в штатах Rydberg молекулярных катионов: MGAR +» . Журнал физической химии а . 125 (31): 6681–6696. Bibcode : 2021jpca..125.6681W . doi : 10.1021/acs.jpca.1c03859 . HDL : 20.500.11850/502752 . PMC 8775275 . PMID 34319723 . S2CID 236497664 .