ネオン化合物

ネオン化合物は、元素ネオン（Ne）と周期表上の他の分子または元素を含む化合物です。希ガスであるネオンの化合物は存在しないと考えられていましたが、現在ではネオンを含む分子イオンや、エキシマーと呼ばれる一時的に励起されたネオン含有分子が存在することが知られています。また、いくつかの中性ネオン分子も安定であると予測されていますが、自然界ではまだ発見されていません。ネオンは他の物質と結晶化し、クラスレートまたはファンデルワールス固体を形成することが示されています。

ネオンの第一イオン化ポテンシャルは21.564 eVと高く、ヘリウム（24.587 eV）に次いで高く、安定したイオン化合物を形成するには過剰なエネルギーを必要とします。ネオンの分極率は0.395 Å 3で、元素の中で2番目に低い値です（これより低いのはヘリウムだけです）。分極率が低いということは、他の原子と結合する傾向がほとんどないことを意味します。[1]ネオンのルイス塩基性、つまり陽子親和力は2.06 eVです。[2]ネオンは理論上、ヘリウムよりも反応性が低く、すべての元素の中で最も反応性が低い元素です。[3]

ファンデルワールス分子

ファンデルワールス分子は、ネオンがロンドン分散力によって他の成分に保持されている分子です。この力は非常に弱いため、分子振動が過剰になると結合が切断されます。これは、温度が高すぎる場合（固体ネオンの温度を超える場合）に発生します。

ネオン原子自体は互いに結合して原子クラスターを形成する。二量体Ne 2、三量体Ne 3、および四量体Ne 4は、いずれもクーロン爆発イメージングによって特徴付けられている。これらの分子は、ネオンガスの超音速ジェットの膨張によって生成される。ネオン二量体の原子間の平均距離は3.3Åである。ネオン三量体は、辺の長さが3.3Åの正三角形に近い形状をしている。しかし、形状は柔軟であり、二等辺三角形もよく見られる。ネオン三量体の第一励起状態は、基底状態より2meV高い。ネオン四量体は、辺の長さが約3.2Åの四面体の形状をとる。[4]

金属を含むファンデルワールス分子にはLiNeが含まれる。[5]

その他のファンデルワールス分子には、CF 4 Ne および 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) が含まれます。[7]

気体中の有機分子と生成されるファンデルワールス分子には、アニリン[8] 、ジメチルエーテル[9]、 1,1-ジフルオロエチレン[10] 、ピリミジン[11] 、クロロベンゼン[12] 、シクロペンタノン[13]、シアノシクロブタン[14] 、シクロペンタジエニル[15]などがある。

リガンド

ネオンは、例えばCr(CO)5Ne、[16] Mo(CO)5Ne、W(CO)5Neなどのように、遷移金属原子を配位子として非常に弱い結合を形成することができる。 [ 17]

NeNiCOの結合エネルギーは2.16 kcal/molと予測される。ネオンの存在により、Ni−C−Oの変角振動数は36 cm −1変化する。[18] [19]

NeAuF [20]と NeBeS [21]は希ガスマトリックス中で単離されている。[22] NeBeCO 3は固体ネオンマトリックス中で赤外分光法によって検出されている。これはベリリウムガス、二酸素、一酸化炭素から作られる。[17]

環状分子Be 2 O 2 は、Beを酸素と過剰量の不活性ガスと共にレーザーで蒸発させることで生成できます。この分子は2つの希ガス原子に配位し、固体ネオンマトリックス中でスペクトルが測定されています。ネオンを含む分子として、ホモレプティックなNe.Be 2 O 2 .Ne、ヘテロレプティックなNe.Be 2 O 2 .Ar、およびNe.Be 2 O 2 .Krが知られています。この分子では、ネオン原子は正電荷を持つベリリウム原子に引き寄せられます。[23]

亜硫酸ベリリウム分子BeO 2 Sは、ベリリウム原子にネオンを配位結合させることができる。ネオンの解離エネルギーは0.9 kcal/molである。環状分子にネオンが付加されると、∠O-Be-Oは減少し、O-Be結合長は増加する。[24]

固体

高圧ファンデルワールス固体には、(N 2 ) 6 Ne 7が含まれます。[25]

ネオン水和物、あるいはネオンクラスレートは、氷II中で70 Kから260 Kの範囲で480 MPaの圧力下で形成される。[26]水素クラスレートやヘリウムクラスレートに似た他のネオン水和物も予測されている。これらには、C 0、氷I h、氷I cの形態が含まれる。[26]

ネオン原子は、 C 60やC 70などのフラーレン内に閉じ込められる。同位体22 Neは炭素質コンドライト隕石中に非常に多く含まれており、地球上の1,000倍以上存在する。このネオンは隕石が加熱されると放出される。[27]この理由としては、もともと超新星爆発の余波で炭素が凝縮していたときに、炭素のケージが形成され、それが22 Na などのナトリウム原子を優先的に閉じ込めるという説明がつく。形成されるフラーレンはネオンよりも桁違いにナトリウムを閉じ込めるため、より一般的な20 Ne@C 60ではなく、Na@C 60が形成される。その後、 22 Na@C 60は放射性崩壊して22 Ne@C 60となり、他のネオン同位体は生成しない。[28]ネオンを内部に含むバッキーボールを作るには、バックミンスターフラーレンをネオンと共に加圧し、600℃まで加熱します。3気圧で1時間加熱すると、850万分子のうち約1分子がNe@C 60となります。バッキーボール内のネオン濃度は周囲のガス濃度とほぼ同じです。このネオンは900℃まで加熱すると再び出てきます。[29]

十二面体はネオンイオンビームからネオンを捕捉してNe@C 20 H 20を生成することができる。[30]

ネオンはC 60のようなフラーレンと層間化合物（または合金）を形成する。この場合、ネオン原子は球状結晶の内部ではなく、球状結晶の隙間に充填される。ネオンは加圧下で層間化合物を形成するが、常温では不安定で、24時間以内に脱ガスする。[31]しかし、低温ではNe•C 60は安定である。[32]

ネオンは、いくつかの金属有機構造体（MOF）化合物内に閉じ込めることができます。NiMOF-74では、ネオンは100 K、最大100 barの圧力で吸収され、ヒステリシスを示し、より低い圧力まで保持されます。細孔は単位格子あたり6個のネオン原子を容易に取り込み、細孔内で六角形に配列します。各ネオン原子はニッケル原子に近接しています。7番目のネオン原子は、圧力によってネオン六角形の中心に押し込められます。[33]

ネオンは1.5GPaの圧力でギ酸鉄アンモニウム（NH 4 Fe(HCOO) 3）とギ酸ニッケルアンモニウム（NH 4 Ni(HCOO) 3 ）の結晶に押し込まれ、Ne•NH 4 Fe(HCOO) 3とNe•NH 4 Ni(HCOO) 3が生成される。ネオン原子は5つの金属三ギ酸ユニットからなるケージに閉じ込められる。ケージの窓はアンモニウムイオンによって塞がれる。アルゴンはおそらく原子が大きすぎるため、この現象を起こさない。[34]

ネオンは圧力下でTONゼオライトに浸透する。600MPa以下では、各ユニットセルはCmc 2 1構造に最大12個のネオン原子を含む。これは、このゼオライトに挿入できるアルゴン原子数の2倍である。270MPaでは占有率は約20%である。600MPaを超えると、このネオン浸透相はPbn 2 1構造に変化し、圧力をゼロに戻すことができる。しかし、減圧するとネオンはすべて放出される。[35]ネオンはゼオライトを結晶状態に保つ。そうでなければ、20GPaの圧力ではゼオライトは崩壊して非晶質化するだろう。[35]

シリカガラスも圧力下でネオンを吸収します。4GPaでは、1nm 3あたり7個のネオン原子が存在します。[35]

イオン

イオン分子にはネオンが含まれる。例えば、 Neクラスターなどである。
メートル彼+
nここで、mは1から7、nは1から20以上である。[36] HeNe +（ヘリウムネオニド陽イオン）は比較的強い共有結合を持つ。電荷は両原子に分配される。[37]

金属を強電場中で水素とネオンの薄いガスに蒸発させると、ネオニドまたはナイドと呼ばれるイオンが形成される。観測されるイオンには、TiNe +、TiH 2 Ne +、ZnNe 2+ 、ZrNe 2+、NbNe 2+、NbHNe 2+、MoNe 2+、RhNe 2+、PdNe +、TaNe 3+、WNe 2+ 、WNe 3+ 、 ReNe 3+、IrNe 2+、AuNe +（可能性あり）などがある。[38]

SiF 2 Ne 2+はネオンとSiFから作ることができる2+
3質量分析技術を用いてSiF 2 Ne 2+はネオンとシリコンの結合を持つ。SiF2+
3フッ素との結合は非常に弱く、電子親和力は高い。[39]

置換アセチレンであるNeCCH +は、5.9 kcal/molでエネルギー的に安定すると予測されており、最も安定した有機イオンの1つです。[40]

ネオンを含む分子陰イオンは長い間知られていなかった。2020年に分子陰イオン[B 12 (CN) 11 Ne] −の観測が報告された。[B 12 (CN) 11 ] −の陰イオン中の空孔ホウ素は非常に求電子性が高く、ネオンと結合することができる。[B 12 (CN ) 11 Ne] −は50 Kまで安定であり、ネオンの凝縮温度である25 Kよりもかなり高いことがわかった。この温度は非常に高く、弱い化学的相互作用を示唆している。[41]

イオンクラスター

金属イオンは複数のネオン原子を引き寄せてクラスターを形成します。クラスター分子の形状は、ネオン原子と金属原子のd軌道電子との反発によって決まります。銅の場合、ネオン原子数が最大24のネオニド（Cu + Ne 1-24 ）が知られています。Cu + Ne 4とCu + Ne 12は、ネオン原子数が多いものよりもはるかに大きな数を持ちます。

Cu + Ne 2は直線状になると予測される。Cu + Ne 3は平面T字型で、Ne-Cu-Ne角は91°と予測される。Cu + Ne 4はD 4h対称性を持つ正四面体（四面体ではない）と予測される。アルカリ金属とアルカリ土類金属の場合、M + Ne 4クラスターは四面体である。Cu + Ne 5は四角錐型になると予測される。Cu + Ne 6は著しく歪んだ八面体型である。Cu + Ne 12は正二十面体型である。これを超えるものは安定性が低く、余分なネオン原子は正二十面体コアの周りに追加の原子殻を形成する必要がある。[42]

ネオニウム

ネオンをプロトン化して生成されるイオンNeH +は、ネオニウムと呼ばれます。これは、交流放電によってネオンと水素の混合物から生成され、ネオン分子の数が水素分子の36倍を超えると、より多くの量が生成されます。[43]双極子モーメントは3.004 Dです。[43]

ネオンは励起二水素陽イオンとネオンの反応によっても生成される：Ne + H 2 +* → NeH + + H [44]

20 Ne 1 H +の遠赤外線スペクトル[43]20 NeD +22ネヘミヤ+22ネッド+
遷移観測された頻度
Jギガヘルツ
1←01 039.255
2←12 076.5732 067.667
3←23 110.0221 647.0263 096.706
4←34 137.6732 193.5494 119.9972 175.551
5←45 157.6072 737.9432 715.512
6←53 279.6793 252.860
7←63 818.2323 787.075
8←74 353.0754 317.643
9←84 883.686

3μm付近の赤外線スペクトルも測定されている。[45]

エキシマー

ネ​*
2マイクロホローカソードを用いたエキシマランプでは、励起状態にある分子が存在する。このランプは、 75～90nmの真空紫外線領域で強く発光し、83nmにピークを持つ。これらの短波長を透過するのに適した窓材がないため、真空中で使用する必要があるという問題がある。1000分の1程度の水素ガスが含まれている場合、Neの大部分は*
2エネルギーは水素原子に伝達され、 121.567 nmで強い単色ライマンアルファ線が放射される。 [46]

セシウムはネオンCsNe *とエキシマー分子を形成することができる。[47]

水素-ネオンエキシマーの存在が知られています。NeH *のリュードベリ分子における束縛自由遷移による蛍光は、メラーによって観測されました。NeHは準安定であり、その存在はNeH +イオンを中和した後に再イオン化する質量分析によって証明されました。[48] NeHのスペクトルには、1.81、1.60、1.46 eVの線と、1.57 eVの小さな吸収帯が含まれています。[49] NeHの結合長は1.003 Åと計算されています。[48]

ヘリウムネオンエキシマーは、ヘリウムとネオンの混合プラズマ中に存在します。[50]

固体ネオンには、 Neを含む他のエキシマーも存在する。+
2お−
発光ピークは11.65 eV付近、またはNe+
2F−
10.16～10.37 eVおよび8.55 eV付近で発光する。[51]

鉱物

ボキイの鉱物の結晶化学分類では、「ネオンの化合物」がタイプ82に含まれていました。しかし、そのような鉱物は知られていませんでした。[52]

予測される化合物

一酸化ネオン（NeO）は、もし存在するならば、熱力学的に非常に不安定である可能性が高い。しかし、強く結合したF 2と等電子的であるため、運動学的には安定である可能性がある。[53]

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