아르곤 플루오로하이드라이드

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1. 개요
2. 발견
3. 합성
- 3.1. 생성 확인
- 3.2. 안정성
참조

1. 개요

아르곤 플루오로하이드라이드는 아르곤과 플루오린화 수소의 화합물로, 마르쿠 래사넨이 이끄는 핀란드 과학자 그룹에 의해 발견되었다. 아르곤과 플루오린화 수소를 극저온에서 아이오딘화 세슘 표면에 반응시키고 자외선을 조사하여 합성하며, 적외선 분광법을 통해 화학적 결합을 확인했다. 이 화합물은 매우 약한 결합을 가지며 17°K 이하에서만 안정하고, 가열 시 아르곤과 플루오린화 수소로 분해된다.

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아르곤 플루오로하이드라이드 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
아르곤 플루오로하이드라이드
다른 이름	아르곤 하이드로플루오라이드
화학식	HArF
몰 질량	59.954 g/mol
외형	알려지지 않음
밀도	알려지지 않음
용해도	알려지지 않음
녹는점	-256 °C (분해)
식별 정보
CAS 등록번호	163731-16-6
ChemSpider ID	15863741
DTXSID	DTXSID701018815
PubChem	154735196
InChI	1/ArFH/c1-2/h1H
InChIKey	HEPJAPHKUAGBIG-UHFFFAOYAL
SMILES	F[ArH]
표준 InChI	1S/ArFH/c1-2/h1H
표준 InChIKey	HEPJAPHKUAGBIG-UHFFFAOYSA-N

2. 발견

이 아르곤 화합물의 발견은 마르쿠 래사넨이 이끄는 핀란드 과학자 그룹이 한 것으로 알려져 있다.^[1] 2000년 8월 24일, 이들은 학술지 ''네이처''에 아르곤 플루오로하이드라이드의 발견을 발표했다.^[2] 비록 희가스로 만들어진 최초의 화합물은 아니었지만, 이 발견은 아르곤이 약하게 결합된 화합물을 형성할 수 있다는 것을 처음으로 인식하게 했다는 점에서 중요하다.^[3]

3. 합성

아르곤과 플루오린화 수소 혼합 기체를 약 -265.5°C (7.5 K)로 냉각한 아이오딘화 세슘 기판 위에 분사하여 고화시킨 후, 127-160 nm의 자외선을 조사하여 플루오린화 수소를 광분해하고, 약 -255°C (18 K)로 온도를 올리면서 아르곤과 반응시킨다.^[6]

:Ar\ + HF\ + 자외선 -> H-Ar-F

3. 1. 생성 확인

아르곤과 플루오린화 수소를 혼합한 기체를 약 7.5 K(-265.5°C)까지 극저온으로 냉각한 아이오딘화 세슘 표면에 분사시켜 응고시킨 후, 127-160 nm의 자외선을 조사하여 플루오린화 수소를 광해리시킨 후 약 18 K(-255°C)까지 올리며 아르곤과 반응시켜 기체를 합성했다.^[6]

:Ar\ + HF\ + 자외선 -> H-Ar-F

생성물의 적외선 분광법 조사 결과 결합 자체는 매우 약한 물질이나 화학적으로 결합하고 있는 상태라는 것이 밝혀졌다.^[8] ⁴⁰Ar으로 합성한 결과 Ar-H, Ar-F 및 H-Ar-F 각각의 공변진동에 해당하는 흡수 스펙트럼선인 1969.4, 435.7, 687.0 cm⁻¹을 관측하였으며, 다른 아르곤 동위원소인 ³⁶Ar을 이용한 합성에서는 1972.3, 442.9, 689.3 cm⁻¹ 흡수 스펙트럼선을 발견했다. 즉 이 물질은 초분자이거나 플루오린화 수소와 아르곤이 혼합되어 있는 상태의 물질은 아니다.^[8] 물질의 공유결합은 17 K(-256°C) 이하에서만 안정하며 가열할 시 아르곤과 플루오린화 수소로 분해된다.^[9]

또한, 이 네이처지 보고에서는 이러한 적외선 흡수 중 Ar-H 신축 진동, H-Ar-F의 변각 진동은 27 K 이상으로 매트릭스의 온도를 올리면 관측되지 않는다고 보고되었다. 그 후의 연구에서, 승온에 의한 이러한 흡수의 소멸에 따라 고파수 측(각각 2016.3, 2020.8 cm⁻¹ 및 693.5, 697.0 cm⁻¹)에 새로운 흡수가 출현하는 것이 보고되었으며, 이러한 변화는 결정 내에서의 안정화가 일어난 것이라고 결론지었다.^[5]

3. 2. 안정성

아르곤 플루오로하이드라이드는 -256°C 이하의 극저온에서만 안정적이다.^[9] 온도가 상승하면 아르곤과 플루오린화 수소로 분해된다.^[9]

초기 연구에서는 Ar-H 신축 진동 및 H-Ar-F 변각 진동 흡수가 27 K 이상에서 사라지는 것으로 보고되었다. 그러나 이후 연구에서는 온도를 올리면 결정 내 안정화가 일어나면서 고파수 영역에서 새로운 흡수가 나타나는 현상이 보고되었다.^[5]

참조

_[1] 논문 Argon out of thin air 2013-12-17
_[2] 논문 A stable argon compound 2000-08-24
_[3] 웹사이트 "HArF! Argon's not so noble after all – researchers make argon fluorohydride" https://www.sciencen[...] 2024-04-24
_[4] 간행물 A stable argon compound 2000
_[5] 문서 A More Stable Configuration of HArF in Solid Argon 2001
_[6] 논문 Argon out of thin air http://www.nature.co[...] 2013-12-17
_[7] 논문 A stable argon compound http://www.nature.co[...] 2000-08-24
_[8] 문서 A More Stable Configuration of HArF in Solid Argon 2001
_[9] 웹인용 The Element Argon https://education.jl[...] The Jefferson Lab 2019-04-23

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