מואוניום

מולקולת מואוניום כלוריד, המקבילה למימן כלוריד, המוכר יותר כחומצה הידרוכלורית.

מואוניום הוא חלקיק דמוי אטום המורכב ממואון חיובי (או אנטימואון) ואלקטרון תבנית:כ(µ⁺e^-)תבנית:כ,תבנית:הערה שהתגלה לראשונה ב-1960 על ידי ורנון יוז,תבנית:הערה וניתן לו הסמל הכימי Mu. המואוניום יכול לעבור תגובות כימיותתבנית:הערה במהלך זמן מחצית החיים של המואון, העומד על 2.19698 מיקרושניות.תבנית:הערה דוגמה לתגובה כזו היא היצירה של מואוניום כלורידתבנית:הערה בתגובה בין מואוניום ומולקולת כלור:

$\mathrm{M}\mathrm{u}+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{M}\mathrm{u}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{C}\mathrm{l}$

תגובה זו, בתנאי לחץ של אטמוספירה אחת וטמפרטורה של 22°C, היא בעלת קבוע קצב תגובה מהיר פי 4.3 מקבוע קצב התגובה המקבילה עם מימן (H) המקביל למואוניום בטמפרטורת החדר.תבנית:הערה קטיון המואוניום קרוי מואון (תבנית:כµ⁺תבנית:כ), ויון המואוניום השלילי הוא מואוניד תבנית:כ(µ⁺(e^-)₂)תבנית:כ.תבנית:הערה בשל הפרש המסה בין האנטי-מיואון לאלקטרון (המואון כבד פי 207 מהאלקטרון), המואוניום דומה יותר למימן אטומי תבנית:כ(H⁺e^-)תבנית:כ מאשר פוזיטרוניום (חלקיק דמוי-אטום המורכב מאלקטרון ופוזיטרון, תבנית:כe⁺e^-תבנית:כ, בעל הסמל הכימי Ps): רדיוס בוהר (0.05315 ננומטרים) ואנרגיית היינון (13.541 אלקטרון וולט) שלו קרובים הרבה יותר לאלו של איזוטופי המימן פרוטיום (0.05292 ננומטרים, 13.599 אלקטרון וולט), וטריטיום (0.05290 ננומטרים, 13.603 אלקטרון וולט) מאשר לאלו של הפוזיטרון (0.106 ננומטרים, 6.8 אלקטרון וולט), ולכן ניתן להתייחס אליו כאיזוטופ קל אקזוטי של מימן.תבנית:הערה מואוניום הוא היחיד בקטגוריה שלו כאיזוטופ מימן, מכיוון שהגרעין שלו אינו כולל פרוטונים או נייטרונים אלא אך ורק ממואון חיובי אחד. כמו טריטיום, המואוניום הוא רדיואקטיבי מכיוון שהמואון החיובי בגרעין עובר התפרקות רדיואקטיבית, אבל זמן מחצית החיים שלו קצר הרבה יותר מזה של הטריטיום, העומד על יותר מעשור, ואורך חיים ממוצע של 2.2 מיקרו-שניות בלבד. לאחר זאת, המואון מתפרק תוך פליטת תבנית:כβ⁺תבנית:כתבנית:הערה באופן הבא: ${\mu }^{+}\to e^{+}+{\nu }_e+{\overline{\nu }}_{\mu }$תבנית:הערה

יחסי המסה בין מואוניום לפרוטיום, דאוטריום וטריטיום הם בקירוב 9,18 ו-27, בהתאמה. לפיכך, אחד התפקידים האפשריים של מואוניום בכימיה יהיה כמדד רגיש ביותר להשפעות תלויות מסה, במיוחד של השפעות איזוטופים קינטיים. מואוניום, כמו טריטיום, הוא רדיואקטיבי. על כן, ניתן לצפות בו דרך תוצרי הדעיכה שלו. ניתן לחקור אותו גם באמצעות תהודה מגנטית מואונית (µSR). מואוניום יכול לשמש לחקר תהליכים של אטומי מימן שאינם ניתנים לצפייה בשיטות קונבנציונליות. שימוש אפשרי נוסף הוא שימוש במואוניום לבדיקה של המבנה המגנטי של חומרים.תבנית:הערה

המנגנון היעיל ביותר לייצור מואוניום, נכון ל-2003, הוא לכידת אלקטרון לאחר עצירת מואון חיובי בגז קריפטון, או ארגון,תבנית:הערה אשר בו נעשה שימוש בגילוי המואוניום.תבנית:הערה

באופן דומה, מואון שלילי יכול להחליף אלקטרון במסלול 1s של אטום, ובמקרה זה אטום זה נקרא אטום "מואוני": תבנית:כH⁺µ^-תבנית:כ הוא "מימן מואוני". החלקיק שנוצר כאשר מואון שלילי מחליף אלקטרון במואוניום תבנית:כ(µ⁺µ^-)תבנית:כ נקרא מואוניום מואוני,תבנית:הערה או מואוניום אמיתי.תבנית:הערה חלקיק זה היה צריך להיקרא מואוניום, שכן הסיומת 'אוניום' באמת הייתה שמורה לרוב לזוגות החלקיקים-אנטי-חלקיקים, בהם הפוזיטרוניום, הקווארקוניום (מזונים המורכבים מקווארק והאנטיקווארק המתאים לו, כמו מזון J/psi ואופסילון), והפאיוניום (חלקיק המורכב מפאיון חיובי ומפאיון שלילי, תבנית:כπ⁺π^-תבנית:כ). באופן מתאים לפרוטיום, דאוטריום וטריטיום, היה צריך לקרוא למואוניום מויום; אבל מכיוון שהמיואון החיובי הוא האנטי-חלקיק (כי מיואונים הם לפטונים) הוא צריך להיות אנטי-מויום. עם זאת, החלקיק הידוע בשם מואוניום, לפי הגדרת IUPAC, הוא תבנית:כµ⁺e^-תבנית:כ ולא תבנית:כµ⁺µ^-תבנית:כ.תבנית:הערה

המואוניום התגלה לראשונה על ידי ורנון יוז בשנת 1960, כאשר נוצר על ידי לכידת אלקטרון על ידי אנטימואון בגז ארגון.תבנית:הערה שש שנים לאחר מכן, היכולת שלו לשמש כאיזוטופ קל של מימן הועלו על ידי יוז. לאחר מכן, במהלך 1966–1967 נמדדו חלק מקבועי קצב התגובה שלו, על ידי הוספת כמויות ידועות של מגיבים לגז הארגון שבו נוצר המואוניום וקביעת קצב היעלמותו. רדיקלים חופשיים המכילים מואוניום התגלו לראשונה ב-1978, ומבניהם הוסקו בהקבלה לרדיקלי המימן המתאימים. ב-1983, מואונים חיוביים נחקרו בפירוט על ידי תהודה מגנטית בשלושה מצבים כימיים: כחלקיקי מואוניום חופשיים, כמואוניום ברדיקלים חופשיים, או נמצאים במצב דיאמגנטי. האחרון כולל מואונים חופשיים וכל מולקולה דיאמגנטית המשלבת את המיאון, כגון MuH, MuOH, ו-C₆H₁₃Mu.תבנית:הערה

לקריאה נוספת

• תבנית:עוגן
• תבנית:עוגן