Argid hořečnatý je kation se vzorcem MgAr+, tvořený hořečnatým kationtem (Mg2+) a monoaniontem argonu (Ar−). Je důležitý pro hmotnostní spektrometrii s indukčně vázaným plazmatem a při výzkumu silových polí obklopujících hořečnaté ionty. Ionizační potenciál hořčíku je menší než pro první excitovaný stav argonu a kladný náboj MgAr+ se tak hromadí na atomu hořčíku.
V excitovaných stavech lze také připravit neutrální molekuly MgAr.
Spektrum Spektrum MgAr+ je podobné jako u Mg+, některé čáry jsou ale posunuty k delším a jiné ke kratším vlnovým délkám. Základní stav Mg+ se označuje 2S; první excitovaný stav má 3s elektron přesunutý do orbitalu 3p a je označován 2P; v důsledku spin-orbitálních interakcí ale dochází k jeho štěpení na 2P1/2 a 2P3/2, s energiemi 35 669 a 35 761 cm−1. Základní stav iontové molekuly má označení 2Σ+; odpovídající excitovaný stav je rozštěpen na dva, lišící se orientací orbitalu p na hořčíku ve směru argonu či kolmo k němu. Když se elektron nachází v orbitalu kolmém na osu Mg-Ar, tak je argon vystaven větší elektrostatické síle od atomu hořčíku a je pevněji vázán; tím se snižuje energie tohoto stavu, nazývaného 2Π, který je dále rozštěpen na 2Π1/2 a 2Π3-2. Stav s elektronem v orbitalu rovnoběžném se spojnicí Mg-Ar se značí 2Σ+ a neštěpí se.
První pás ve spektru MgAr+ se nachází na 31 396 cm−1, a je tak posunut oproti Mg+ o −4300 cm−1.
Vlastnosti V základním stavu činí vazebná energie MgAr+ 1281 cm−1 a u stavu A2Π1/2 jde o 5554 cm−1 (15,3 kJ/mol); A2Π1/2 je vázán silněji, protože se orbital p méně překrývá s atomem argonu a elektrony v něm jsou tak méně odpuzovány.
Disociační energie základního stavu má hodnotu 1295 cm−1 (15 kJ/mol).
Délka vazby je 285,4 pm u základního a 240,6 pm u excitovaného stavu. Předpovězená radiační doba života 2Π je přibližně 6 ns.
Neutrální molekula Neionizovaná molekula MgAr (magnesium argon) může také existovat jako van der Waalsova molekula nebo přechodný stav označovaný jako Rydbergova molekula. Příprava této látky se provádí odpařením kovového hořčíku pomocí laseru do plynného argonu a následnou expanzí skrz nadzvukovou trysku. Při odpaření se část atomů hořčíku excituje ze základního stavu 3s3s do 3s3p; tyto atomy pak mohou navázat argon za vzniku Mg(3s3pπ 3PJ)Ar 3Π, tato částice poté přejde do nižší hladiny za vzniku Mg(3s3pπ 3PJ)Ar 3Π0+,0−. MgAr drží pohromadě především disperzní síly, jejichž intenzita je nepřímo úměrná šesté mocnině vzdálenosti. Základní stav MgAr má elektronovou konfiguraci Mg(3s3s 1S0)Ar 1Σ+.
Mezi tripletové stavy s jedním excitovaným elektronem patří Mg(3s3pπ 3P0)Ar 3Π0+, Mg(3s4s 3S1)Ar 3Σ+, Mg(3s3dδ 3DJ)Ar 3Δ, a Mg(3s4pπ 3PJ)Ar 3Π0+. Singletový stav s excitovaným elektronem je jeden, Mg(3s3pπ 1P)Ar 1Π.
Dvojnásobně excitovaný stav, kde jsou do 3p vybuzeny dva elektrony hořčíkového atomu, má vysokou vazebnou energii, dokonce vyšší než MgAr+.
Ion navázaný na atom netečného plynu bývá obvykle vázán silněji, protože je energie vazby úměrná 1/R4 na rozdíl od 1/R6 u van der Waalsovy molekuly, a elektrony iontu se objevují blíže k jádru, protože je přitahován větším kladným nábojem. U dvakrát excitovaného stavu jsou oba atomy hořčíku v podslupkách p, jež mohou být uspořádány tak, že elektronová hustota je na přímce k možné vazbě na atom argonu; tímto se atomy mohou k sobě více přiblížit.
stavelektronový stavexcitační energie Mg cm−1excitační energie MgAr cm−1délka vazby pm reωedisociační energie cm−1B0BeαeD0 odchylkazákladníMg(3s3s 1S0)Ar 1Σ+00456nízkásingletMg(3s3pπ 1P)Ar 1Π3477034770331175tripletMg(3s3pπ 3P0)Ar 3Π0+21850–2191121760366102,71250Mg(3s4dσ 3DJ)Ar 3Σ+5346228888,20,13380,13560,0037800Mg(3s4dδ 3DJ)Ar 3Δ53063104,10,14380,14620,00371199Mg(3s4dπ 3DJ)Ar 3Π05303799,41225Mg(3s4s 3S1)Ar 3Σ+4119740317284Mg(3s3dδ 3DJ)Ar 3Δ4795746885290103,51600,12740,12910,00351140Mg(3s3dπ 3DJ)Ar 3Π32749,052900,10190,10490,0061289Mg(3s4pπ 3PJ)Ar 3Π0+47847–47851466632841250Mg(3s5pπ 3PJ)Ar 3Π053049110,11272dubletMg(3p3pπ 3PJ)Ar 3Π0+57812–578732412960
Jako pevná látka Za tlaků nad 250 GPa by měl MgAr být stálou pevnou látkou, se strukturou anti-NiAs nebo CsCl (v závislosti na tlaku). Mg2Ar by měl být stálý, se strukturou obsahující lokalizované elektrony, což z něj činí elektrid.
Využití MgAr+ může při hmotnostní spektrometrii s indukčně vázaným plazmatem narušovat určování izotopů mědi a zinku. Hořčík je běžnou součástí mnoha hornin a při jejich analýze může reagovat s ionty argonu obsaženými v plazmatu. Při analýze půd MgAr+ znesnadňuje detekci 65Cu, jelikož jeho nejčastější izotopolog má relativní hmotnost 64,95, zatímco u 65Cu je to 64,93.
Odkazy Reference
Literatura
Kategorie:Sloučeniny argonu Kategorie:Hořečnaté sloučeniny Kategorie:Elektridy