ネオン化合物
化合物の分類

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）に次ぐ値であるため、安定したイオン化合物を作るにはエネルギーが多すぎます。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（ヘリウムだけがより低い値です）。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ことができます。二量体Ne2 、三量体Ne3 、四量体Ne4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、ネオンガスの膨張する超音速ジェットによって作られます。ネオン二量体の原子間の平均距離は3.3Åです。ネオン三量体は、辺の長さが3.3Åの正三角形に近い形をしています。しかし、形状は柔軟で、二等辺三角形もよく見られます。ネオン三量体の最初の励起状態は、基底状態より2meV高いです。ネオン四量体は、辺の長さが約3.2Åの四面体の形をとります。[4]

金属を含むファンデルワールス分子には、LiNeが含まれます。[5]

その他のファンデルワールス分子には、CF 4 Ne、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]などがあります。

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 ] シクロペンタジエニル[15 ]などがあります。

配位子

ネオンは、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ます。例えば、Cr(CO) 5Ne、[16] Mo(CO) 5Ne、W(CO) 5Neです。[17]

NeNiCOは、結合エネルギーが2.16 kcal/molと予測されています。ネオンの存在により、Ni−C−Oの変角振動数は36 cm -1変化します。[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ます。[22] NeBeCO3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ます。これは、ベリリウムガス、酸素、一酸化炭素から作られています。[17]

環状分子Be₂O₂は、Beを酸素と過剰の不活性ガスとともにレーザーで蒸発させることで作ることができます。これは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Ne.Be₂O₂.Ne、ヘテロレプティックNe.Be₂O₂.Ar、およびNe.Be₂O₂.Krが知られています。ネオン原子は、この分子中で正電荷を持っているため、ベリリウム原子に引き付けられます。[23]

亜硫酸ベリリウム分子BeO₂Sも、ベリリウム原子にネオンを配位させることができます。ネオンの解離エネルギーは0.9kcal/molです。環状分子にネオンを加えると、∠O-Be-Oが減少し、O-Be結合長が増加します。[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]

ネオン水和物またはネオンクラスレートは、氷II中で70Kから260Kの間で480MPaの圧力下で形成されることがあります。[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水和物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などのフラーレン内に閉じ込められます。同位体22 Neは、炭素質コンドライト隕石中に地球上の1000倍以上も豊富に含まれています。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、 22 Naを含むナトリウム原子を優先的に閉じ込める炭素のケージが形成される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頻繁にナトリウムを捕捉するため、より一般的な20 Ne@C 60ではなく、Na@C 60が形成されます。22 Na@C 60はその後、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ネオンを加圧した状態で600℃に加熱します。3気圧で1時間加熱すると、約850万分子のうち1分子がNe@C 60になります。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℃に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、Ne@C 20 H 20を生成します。[30]

ネオンはC60のようなフラーレンと層間化合物（または合金）を形成します。この場合、Ne原子は球体の内部ではなく、球体から作られた結晶の空間に詰め込まれます。加圧下では層間化合物を形成しますが、標準条件下では不安定で、24時間以内に脱ガスします。[31]しかし、低温ではNe•C60は安定しています。[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ゼオライトに浸透します。600MPa未満では、各単位胞はCmc 2 1構造に最大12個のネオン原子を含みます。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倍です。270MPaでは占有率は約20%です。600MPaを超えると、このネオン浸透相はPbn 2 1構造に変化し、ゼロ圧力に戻すことができます。しかし、減圧するとすべてのネオンが逃げてしまいます。[35]ネオンはゼオライトを結晶状態に保ちます。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になります。[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個のネオン原子があります。[35]

イオン

イオン性分子には、 Neクラスターなどのネオンが含まれます。
mHe+
nここで、 mは1から7、nは1から20以上です。[36] HeNe +（ネオジム化ヘリウム陽イオン）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散しています。[37]

強い電界の中で金属を水素とネオンの薄いガスに蒸発させると、ネオジム化物またはナイドと呼ばれるイオンが生成されます。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）などがあります。[38]

SiF 2 Ne 2+はネオンとSiFから作ることができます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っています。SiF2+
3フッ素との結合が非常に弱く、電子親和力が高いです。[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ませんでした。2020年に分子陰イオン[B 12 (CN) 11 Ne] −の観測が報告されました。陰イオン[B 12 (CN) 11 ] −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ます。[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ます。この温度は非常に高く、弱い化学的相互作用を示しています。[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ます。Cu + Ne 3は平面T字型で、Ne-Cu-Ne角は91°と予測されます。Cu + Ne 4は、D 4h対称性を持つ正四面体（四面体ではない）と予測されます。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す。Cu + Ne 5は四角錐型になると予測されます。Cu + Ne 6は著しく歪んだ八面体型です。Cu + Ne 12は二十面体型です。それを超えると安定性が低下し、余分なネオン原子は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ります。[42]

ネオン

ネオンをプロトン化することで生成されるイオンNeH +は、ネオニウムと呼ばれます。ネオンと水素の混合物を通して交流放電で生成され、ネオンが水素分子の36倍の数で多い場合、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、励起された二水素陽イオンがネオンと反応することでも生成されます。Ne + H 2 +* → NeH + + H [44]

20 Ne 1 H +の遠赤外線スペクトル[43] 20 NeD + 22 NeH + 22 NeD +
遷移 観測周波数
J GHz
1←0 1 039.255
2←1 2 076.573 2 067.667
3←2 3 110.022 1 647.026 3 096.706
4←3 4 137.673 2 193.549 4 119.997 2 175.551
5←4 5 157.607 2 737.943 2 715.512
6←5 3 279.679 3 252.860
7←6 3 818.232 3 787.075
8←7 4 353.075 4 317.643
9←8 4 883.686

3μm付近の赤外線スペクトルも測定されています。[45]

エキシマー

Ne*
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、分子が励起状態にあります。これは、 75～90nmの真空紫外線で強く発光し、83nmにピークがあります。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ります。約1000分の1の水素ガスが含まれている場合、Neの大部分は*
2エネルギーの大部分は水素原子に移動し、 121.567nmに強い単色ライマンアルファ線が放射されます。 [46]

セシウムはネオンCsNe *とエキシマー分子を形成できます。[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、メーラーによって観測されました。NeHは準安定であり、NeH +イオンを中和してから再イオン化する質量分析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の小さな吸収帯が含まれています。[49] NeHの結合長は1.003Å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ます。[50]

Neを含む他のいくつかのエキシマーは、固体ネオン中に見られます。+
2O−
11.65 eV付近で発光ピークを持つ、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

ボキーの鉱物の結晶化学分類では、「ネオンの化合物」がタイプ82として含まれていた。しかし、そのような鉱物は知られていなかった。[52]

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、おそらく運動論的に安定している。[53]

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