compuestos de neón

Los compuestos de neón son compuestos químicos que contienen el elemento neón (Ne) con otras moléculas o elementos de la tabla periódica . Se creía que no existían compuestos del gas noble neón, pero ahora se sabe que hay iones moleculares que contienen neón , así como moléculas temporalmente excitadas que contienen neón llamadas excímeros . También se ha predicho que varias moléculas neutras de neón son estables, pero aún no se han descubierto en la naturaleza. Se ha demostrado que el neón cristaliza con otras sustancias y forma clatratos o sólidos de Van der Waals .

El neón tiene un alto primer potencial de ionización de 21,564 eV, que solo es superado por el del helio (24,587 eV), ^lo  que requiere demasiada energía para formar compuestos iónicos estables . La polarizabilidad del neón de 0,395  Å³ es la segunda más baja de cualquier elemento (solo la del helio es más extrema). Una baja polarizabilidad significa que habrá poca tendencia a unirse a otros átomos. ^{[ 1 ]} El neón tiene una basicidad de Lewis o afinidad protónica de 2,06 eV. ^{[ 2 ]} El neón es teóricamente menos reactivo que el helio, lo que lo convierte en el menos reactivo de todos los elementos. ^{[ 3 ]} 

Las moléculas de Van der Waals son aquellas en las que el neón se mantiene unido a otros componentes mediante fuerzas de dispersión de London . Estas fuerzas son muy débiles, por lo que los enlaces se romperán si hay demasiada vibración molecular, lo que ocurre si la temperatura es demasiado alta (superior a la del neón sólido).

Los átomos de neón pueden unirse para formar cúmulos. El dímero Ne₂ _, el trímero Ne₃ _y el tetrámero Ne₄ _se han caracterizado mediante imágenes de explosión de Coulomb . Estas moléculas se forman mediante un chorro supersónico en expansión de gas neón. El dímero de neón tiene una distancia promedio de 3,3  Å entre átomos. El trímero de neón tiene una forma aproximada de triángulo equilátero con lados de 3,3  Å. Sin embargo, su forma es flexible y también son comunes los triángulos isósceles. El primer estado excitado del trímero de neón se encuentra 2  meV por encima del estado fundamental. El tetrámero de neón adopta la forma de un tetraedro con lados de alrededor de 3,2  Å. ^{[ 4 ]}

Las moléculas de Van der Waals con metales incluyen LiNe. ^{[ 5 ]}

Más moléculas de Van der Waals incluyen CF ₄ Ne y CCl ₄ Ne, Ne ₂ Cl ₂ , Ne ₃ Cl ₂ , ^{[ 6 ]} I ₂ Ne, I ₂ Ne ₂ , I ₂ Ne ₃ , I ₂ Ne ₄ , I ₂ Ne _x He _y (x=1-5, y=1-4). ^{[ 7 ]}

Las moléculas de Van der Waals formadas con moléculas orgánicas en gas incluyen anilina , ^{[ 8 ]} éter dimetílico , ^{[ 9 ]} 1,1-difluoroetileno , ^{[ 10 ]} pirimidina , ^{[ 11 ]} clorobenceno , ^{[ 12 ]} ciclopentanona , ^{[ 13 ]} cianociclobutano , ^{[ 14 ]} y ciclopentadienilo . ^{[ 15 ]}

El neón puede formar un enlace muy débil con un átomo de metal de transición como ligando , por ejemplo Cr(CO) ₅ Ne, ^{[ 16 ]} Mo(CO) ₅ Ne y W(CO) ₅ Ne. ^{[ 17 ]}

Se predice que NeNiCO tiene una energía de enlace de 2,16  kcal/mol. La presencia de neón cambia la frecuencia de flexión de Ni−C−O en 36  cm ⁻¹ . ^{[ 18 ] [ 19 ]}

NeAuF ^{[ 20 ]} y NeBeS ^{[ 21 ]} se han aislado en matrices de gases nobles . ^{[ 22 ]} NeBeCO ₃ se ha detectado mediante espectroscopia infrarroja en una matriz de neón sólido. Se formó a partir de gas berilio, dioxígeno y monóxido de carbono. ^{[ 17 ]}

La molécula cíclica Be₂O₂ _se puede obtener evaporando berilio con un láser en presencia de oxígeno y un exceso de gas inerte. Coordina dos átomos de gas noble y se han medido sus espectros en matrices de neón sólido. Las moléculas conocidas que contienen neón son la homoléptica Ne· Be₂O₂ _{· Ne} y _las heterolépticas Ne· _Be₂O₂ · Ar y Ne· _Be₂O₂ · _{Kr . Los átomos de neón son atraídos por los átomos de berilio ,} ya que estos últimos tienen carga positiva en esta molécula. ^{[ 23 ]}

Las moléculas de sulfito de berilio BeO₂S _también pueden coordinar neón con el átomo de berilio. La energía de disociación del neón es de 0,9 kcal/mol. Cuando se añade neón a la molécula cíclica, el ángulo ∠O-Be-O disminuye y las longitudes de enlace O-Be aumentan. ^{[ 24 ]}

Los sólidos de Van der Waals a alta presión incluyen (N ₂ ) ₆ Ne ₇ . ^{[ 25 ]}

El hidrato de neón o clatrato de neón , un clatrato , puede formarse en el hielo II a una presión de 480  MPa entre 70  K y 260  K. ^{[ 26 ]} También se predice la existencia de otros hidratos de neón similares al clatrato de hidrógeno y a los clatratos de helio . Estos incluyen las formas C ₀ , hielo I _h ​​y hielo I _c . ^{[ 26 ]}

Los átomos de neón pueden quedar atrapados dentro de fullerenos como C ₆₀ y C _70. El isótopo ²² Ne está fuertemente enriquecido en meteoritos condríticos carbonáceos , en más de 1000 veces su frecuencia en la Tierra. Este neón se emite cuando se calienta un meteorito. ^{[ 27 ]} Una explicación para esto es que originalmente cuando el carbono se condensaba después de una explosión de supernova, se forman jaulas de carbono que atrapan preferentemente átomos de sodio, incluido ²² Na. Los fullerenos en formación atrapan sodio órdenes de magnitud más a menudo que neón, por lo que se forma Na@C ₆₀ , en lugar del más común ²⁰ Ne@C _60. El ²² Na@C ₆₀ luego se desintegra radiactivamente a ²² Ne@C ₆₀ , sin ningún otro isótopo de neón. ^{[ 28 ]} Para hacer buckybolas con neón en su interior, el buckminsterfullereno se puede calentar a 600  °C con neón bajo presión. Con tres atmósferas durante una hora, aproximadamente 1 de cada 8.500.000 moléculas termina con Ne@C ₆₀ . La concentración dentro de los fulerenos es aproximadamente la misma que en el gas circundante. Este neón vuelve a salir cuando se calienta a 900  °C. ^{[ 29 ]}

El dodecahedrano puede atrapar neón de un haz de iones de neón para producir Ne@C ₂₀ H ₂₀ . ^{[ 30 ]}

El neón también forma un compuesto de intercalación (o aleación) con fullerenos como el C60 _. En este caso, el átomo de Ne no se encuentra dentro de la esfera, sino que se aloja en los espacios de un cristal formado por dichas esferas. Se intercala bajo presión, pero es inestable en condiciones estándar y se desgasifica en menos de 24 horas. ^{[ 31 ]} Sin embargo, a bajas temperaturas, el Ne•C60 _es estable. ^{[ 32 ]}

El neón puede quedar atrapado dentro de algunos compuestos de estructuras metalorgánicas . En NiMOF-74, el neón puede absorberse a 100  K a presiones de hasta 100  bares, y muestra histéresis, manteniéndose hasta presiones más bajas. Los poros pueden alojar fácilmente seis átomos por celda unitaria, en una disposición hexagonal, con cada átomo de neón cerca de un átomo de níquel. Un séptimo átomo de neón puede ser introducido bajo presión en el centro de los hexágonos de neón. ^{[ 33 ]}

El neón se introduce en cristales de formiato de hierro y amonio ( _NH₄Fe (HCOO) _₃ ) y formiato de níquel y amonio (NH₄Ni ₍ HCOO) _₃ ) a 1,5  GPa para producir Ne• _NH₄Fe (HCOO) _₃ y Ne•NH₄Ni ( _HCOO ) _₃ . Los átomos de neón quedan atrapados en una jaula formada por cinco unidades de triformiato metálico. Las aberturas de las jaulas están bloqueadas por iones amonio. El argón no experimenta este proceso, probablemente debido al gran tamaño de sus átomos. ^{[ 34 ]}

El neón puede penetrar la zeolita TON bajo presión. Cada celda unitaria contiene hasta 12 átomos de neón en la estructura Cmc 2 ₁  por debajo de 600 MPa. Esto es el doble del número de átomos de argón que se pueden insertar en esa zeolita. A 270 MPa, la ocupación es de alrededor del 20 %. Por encima de 600  MPa, esta fase penetrada por neón se transforma en una estructura Pbn 2 ₁ , que puede volver a presión cero. Sin embargo, todo el neón escapa al despresurizarse. ^{[ 35 ]} El neón hace que la zeolita permanezca cristalina; de lo contrario, a una presión de 20  GPa, se habría colapsado y vuelto amorfa. ^{[ 35 ]}

El vidrio de sílice también absorbe neón bajo presión. A 4  GPa hay 7 átomos de neón por ^nm³ . ^{[ 35 ]}

Las moléculas iónicas pueden incluir neón, como los cúmulos Ne_m He ⁺ _n dondemva de 1 a 7 ynde 1 a más de 20. ^{[ 36 ]} HeNe⁺(catión de helio-neón) tiene un enlace covalente relativamente fuerte. La carga se distribuye entre ambos átomos. ^{[ 37 ]}

Cuando los metales se evaporan en una fina capa de hidrógeno y neón en un campo eléctrico intenso, se forman iones denominados neonuros o neuros . ^Entre los iones observados se incluyen TiNe⁺ ^{, TiH₂Ne⁺} , _ZnNe²⁺ , ZrNe²⁺ ^, NbNe²⁺ ^, NbHNe²⁺ ^, MoNe²⁺ , RhNe²⁺ ^, PdNe⁺ ^, TaNe³⁺ ^, WNe²⁺ ^, WNe³⁺ ^, ReNe³⁺ ^, IrNe²⁺ ^{y AuNe⁺} ( posible) ^{. [ 38 ]}

_El SiF₂Ne²⁺ se puede obtener a partir de neón y ^SiF₂⁺₃ _mediante espectrometría de _masas . El ^{SiF₂Ne²⁺} _tiene un enlace entre el neón y el silicio. El SiF₂⁺₃ ^tiene un enlace muy débil con ^el flúor y una alta afinidad electrónica. ^{[ 39 ]}

Se predice que NeCCH ⁺ , un acetileno sustituido, es energéticamente estable en 5,9  kcal/mol, siendo uno de los iones orgánicos más estables. ^{[ 40 ]}

Durante mucho tiempo se desconocía la existencia de un anión molecular que contuviera neón. En 2020 se informó de la observación del anión molecular [B ₁₂ (CN) ₁₁ Ne] ^{− . El boro vacante en los aniones [B} ₁₂ (CN) ₁₁ ] ⁻ es muy electrófilo y capaz de unirse al neón. Se encontró que [B ₁₂ (CN) ₁₁ Ne] ⁻ es estable hasta 50 K y se encuentra significativamente por encima de la temperatura de condensación del Ne de 25 K. Esta temperatura es notablemente alta e indica una interacción química débil. ^{[ 41 ]}

El ion NeH ⁺ formado por la protonación del neón se denomina neónio. Se produce en una descarga eléctrica de corriente alterna a través de una mezcla de neón e hidrógeno, produciéndose más cuando la proporción de neón con respecto a las moléculas de hidrógeno es de 36:1. ^{[ 43 ]} El momento dipolar es de 3,004  D. ^{[ 43 ]}

El neonio también se forma por reacción del catión dihidrógeno excitado con neón: Ne + H ₂ ^+* → NeH ⁺ + H ^{[ 44 ]}

También se ha medido el espectro infrarrojo alrededor de 3 μm. ^{[ 45 ]}

La molécula de Ne ^* ₂ existe en estado excitado en una lámpara de excímeros con un cátodo microhueco. Esta emite intensamente en el ultravioleta de vacío entre 75 y 90  nm, con un pico a 83  nm. El problema radica en que no existe un material de ventana adecuado para transmitir estas longitudes de onda cortas, por lo que debe utilizarse en vacío. Si se incluye aproximadamente una parte en mil de hidrógeno gaseoso, la mayor parte de la energía del Ne ^* ₂ se transfiere a los átomos de hidrógeno, produciéndose una intensa emisión Lyman alfa  monocromática a 121,567 nm. ^{[ 46 ]}

El cesio puede formar moléculas de excímero con neón CsNe ^* . ^{[ 47 ]}

Se sabe que existe un excímero de hidrógeno-neón. Möller observó fluorescencia debido a una transición ligada-libre en una molécula de Rydberg de NeH ^* . El NeH es metaestable y su existencia se demostró mediante espectroscopia de masas, en la que el ion NeH ⁺ se neutraliza y luego se reioniza. ^{[ 48 ]} El espectro del NeH incluye líneas en 1,81, 1,60 y 1,46  eV, con una pequeña banda en 1,57  eV. ^{[ 49 ]} La longitud del enlace en el NeH se calcula en 1,003  Å. ^{[ 48 ]}

Un excímero de helio-neón se puede encontrar en un plasma mixto de helio y neón. ^{[ 50 ]}

En el neón sólido se pueden encontrar otros excímeros, entre ellos Ne ⁺ ₂ O ⁻que tiene una luminiscencia que alcanza su máximo alrededor de 11,65  eV, o Ne ⁺ ₂ F ⁻luminiscencia alrededor de 10,16–10,37  eV y 8,55  eV. ^{[ 51 ]}

La clasificación cristaloquímica de minerales de Bokiy incluía los "compuestos de neón" como tipo 82. Sin embargo, no se conocían tales minerales. ^{[ 52 ]}

Es probable que el monóxido de neón (NeO) sea termodinámicamente muy inestable, si es que existe. Pero sería isoelectrónico al F₂ fuertemente enlazado y, por lo tanto, posiblemente cinéticamente estable _. ^{[ 53 ]}