ネオン化合物

ネオン化合物は、元素ネオン（Ne）と周期表の他の分子または元素が結合した化学化合物です。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、包接化合物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。

ネオンは、第一イオン化ポテンシャルが 21.564 eV と高く、ヘリウム(24.587 eV)に次ぐ値であり、安定なイオン化合物 を作るにはエネルギーが多すぎる。ネオンの分極率は 0.395 Å ³で、あらゆる元素の中で 2 番目に低い (ヘリウムだけがこれより極端)。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する。^{[ 1 ]}ネオンのルイス塩基性またはプロトン親和力は 2.06 eV である。^{[ 2 ]}ネオンは理論的には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。^{[ 3 ]}  

ファンデルワールス分子とは、ネオンがロンドン分散力によって他の構成要素に結合している分子のことです。この力は非常に弱いため、分子振動が大きすぎると結合が切断されます。分子振動が大きすぎると、温度が高すぎる（固体ネオンの温度を超える）場合に結合が切断されます。

ネオン原子自体が結合して原子のクラスターを形成することができます。二量体 Ne ₂、三量体 Ne ₃、四量体 Ne _{4はすべて}クーロン爆発イメージングによって特徴付けられています。これらの分子は、膨張する超音速ネオンガスジェットによって作られます。ネオン二量体では、原子間の平均距離は 3.3  Å です。ネオン三量体は、辺の長さが 3.3 Å の正三角形のような形状をしています 。ただし、形状は柔軟で、二等辺三角形の形状もよく見られます。ネオン三量体の最初の励起状態は、基底状態より 2 meV 高い位置にあります。ネオン四量体は、辺の長さが約 3.2 Å の正四面体の形をしています。 ^{[ 4 ]} 

金属とのファンデルワールス分子にはLiNeが含まれる。^{[ 5 ]}

さらに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形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 ]}、およびシクロペンタジエニル^{[ 15 ]}が含まれる。

ネオンは、例えば Cr(CO) _{5 Ne} ^{[ 16 ]}、Mo(CO) ₅ Ne、および W(CO) ₅ Ne ^{[ 17 ]}のように、配位子として遷移金属原子と非常に弱い結合を形成することができる。

NeNiCO の結合エネルギーは 2.16  kcal/mol と予測されている。ネオンの存在により、Ni−C−O の曲げ振動数が 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}赤外分光法により検出されている。これはベリリウムガス、二酸素、一酸化炭素から作られた。^{[ 17 ]}

環状分子 Be ₂ O _{2 は}、酸素と過剰の不活性ガスを用いてレーザーで Be を蒸発させることにより生成できます。これは 2 つの希ガス原子と配位しており、固体ネオンマトリックスでスペクトルが測定されています。既知のネオン含有分子は、ホモレプティック Ne.Be ₂ O ₂ .Ne、およびヘテロレプティック Ne.Be ₂ O ₂ .Ar と Ne.Be ₂ O ₂ .Kr です。この分子では、ネオン原子は正電荷を持つため、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させることもできます。ネオンの解離エネルギーは 0.9 kcal/mol です。環状分子にネオンが加わると、∠O-Be-O が減少し、O-Be 結合長が増加します。^{[ 24 ]}

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 ]}

ネオンハイドレートまたはネオンクラスレートは、クラスレートの一種で、70 K から 260 Kの間の480 MPa の圧力で氷 II中に形成される可能性があります。 ^{[ 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ハイドレートも予測されています。これらには、C ₀、氷 I _h、氷 I _cの形態が含まれます。^{[ 26 ]}   

ネオン原子は、 C ₆₀やC ₇₀などのフラーレンの中に閉じ込められることがあります。同位体²² Ne は、炭素質コンドライト隕石に地球上での出現頻度の 1,000 倍以上も強く濃縮されています。このネオンは、隕石が加熱されると放出されます。^{[ 27 ]}この説明としては、もともと超新星爆発の余波から炭素が凝縮していたときに、炭素のケージが形成され、²² Na を含むナトリウム原子を優先的に閉じ込めるということが挙げられます。形成中のフラーレンは、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 が形成されます。その後、 ²² Na@ C _60は、他のネオン同位体を伴わずに、放射性崩壊して²² Ne@C ₆₀になります。 ^{[ 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圧力下のネオンとともに600℃まで加熱します。3気圧で1時間加熱すると、約850万個の分子のうち1個がNe@C60になります_。バッキーボール内部の濃度は周囲のガス中の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C60}のようなフラーレンとインターカレーション化合物（または合金）も形成する。この場合、Ne原子は球の内部ではなく、球から作られた結晶の隙間に詰め込まれる。圧力下ではインターカレーションするが、標準状態では不安定で、24時間以内に脱ガスする。^{[ 31 ]}しかし、低温ではNe•C60_は安定である。^{[ 32 ]}

ネオンは一部の金属有機構造体化合物内に閉じ込めることができる。NiMOF -74 では、ネオンは100 Kで最大100バールの圧力で吸収され 、ヒステリシスを示し、より低い圧力まで保持される。細孔は単位セルあたり6個の原子を容易に取り込み、細孔内で六角形に配置され、各ネオン原子はニッケル原子に近い位置にある。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まれる可能性がある。^{[ 33 ]}

ネオンは、1.5 GPa でギ酸鉄アンモニウム(NH ₄ Fe(HCOO) ₃ ) および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および Ne•NH ₄ Ni(HCOO) ₃を生成します。ネオン原子は、5 つの金属トリギ酸塩ユニットのケージに閉じ込められます。ケージの窓はアンモニウムイオンによって塞がれます。アルゴンは、おそらくその原子が大きすぎるため、この反応を起こしません。^{[ 34 ]}

ネオンは圧力下でTONゼオライトに浸透することができる。各単位セルには、600 MPa以下のCmc 2 ₁構造に最大12個のネオン原子が含まれる。これは、そのゼオライトに挿入できるアルゴン原子の数の2倍である。270  MPaでは占有率は約20%である。600  MPa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、減圧するとすべてのネオンが逃げ出す。^{[ 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、20 GPaの圧力で 崩壊して非晶質になる。^{[ 35 ]}

シリカガラスは圧力下でネオンも吸収する。4 GPaでは、 1 nm ³ あたり 7 個のネオン原子が存在する。^{[ 35 ]}

イオン分子には、例えばNeクラスターのようなネオンが含まれる。_m He ⁺ _nここでm は1 から 7 まで、n1 から 20 以上まで^{です。 [ 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っています。電荷は両方の原子に分布しています。 ^{[ 37 ]}

金属を強い電場中で水素とネオンの薄いガスに蒸発させると、ネオニドまたはネイドと呼ばれるイオンが形成される。観測されたイオンには、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、}質量分析計技術を用いてネオンとSiF ²⁺ ₃から生成できます。 SiF ₂ Ne ²⁺は、ネオンからシリコンへの結合を持っています。SiF ²⁺ ₃は、フッ素との非常に弱い結合と高い電子親和性を持っています。^{[ 39 ]}

置換アセチレンであるNeCCH ^+は、エネルギー的に5.9  kcal/mol安定であり、最も安定な有機イオンの1つであると予測されている。^{[ 40 ]}

ネオンを含む分子アニオンは長い間知られていなかった。2020年に分子アニオン[B ₁₂ (CN) ₁₁ Ne] ⁻の観測が報告された。アニオン[B ₁₂ (CN) ₁₁ ] ⁻中の空の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まで安定であることがわかり、Neの凝縮温度25 Kを大幅に上回っている。この温度は非常に高く、弱い化学相互作用を示している。^{[ 41 ]}

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、ネオンと水素の混合物を通して交流放電によって生成され、ネオンが水素分子の 36:1 の比率で多い場合に多く生成されます。^{[ 43 ]}双極子モーメントは 3.004  Dです。 ^{[ 43 ]}

ネオニウムは、励起二水素カチオンがネオンと反応することによっても生成される：Ne + H ₂ ^+* → NeH ⁺ + H ^{[ 44 ]}

3μm付近の赤外線スペクトルも測定されている。^{[ 45 ]}

Ne ^* ₂分子は、マイクロ中空陰極を用いたエキシマランプ内で励起状態にあります。これは、75 ～ 90 nm の真空紫外域で強い発光を示し、ピークは 83 nm です。問題は、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ことです。約 1000 分の 1 の水素ガスが含まれると、Ne ^* ₂のエネルギーの大部分が水素原子に伝達され、 121.567 nm で強い単色ライマン アルファ発光が生じます。^{[ 46 ]}   

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

水素ネオンエキシマーが存在することが知られています。蛍光は、 NeH ^*のリュードベリ分子における束縛自由遷移により、Möller によって観測されました。NeH は準安定であり、NeH ⁺イオンが中和されてから再イオン化される質量分析法によってその存在が証明されました。^{[ 48 ]} NeH のスペクトルには、1.81、1.60、1.46 eV の線と、1.57 eV の小さなバンドが含まれています。^{[ 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見られる。^{[ 50 ]}

固体ネオン中には、 Ne ⁺ ₂ O ⁻などの他のエキシマーも存在する。これは、11.65 eV付近で発光ピークを示す 、すなわちNe ⁺ ₂ F ⁻ 10.16～10.37 eVと8.55  eV付近で発光する。 ^{[ 51 ]}

ボキーの鉱物の結晶化学分類には、タイプ82として「ネオン化合物」が含まれていた。しかし、そのような鉱物は知られていなかった。^{[ 52 ]}

酸化ネオン（NeO）は、もし存在したとしても、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F2_と等電子であるため、速度論的に安定である可能性がある。^{[ 53 ]}