Hydronio ion

Hva er hydroniumionet?

Han Hydronio ion Det er en slags positiv belastning som skyldes protonering av et vannmolekyl, og hvis kjemiske formel er h₃ENTEN⁺. Den består av de enkleste av oksonians: ioner der oksygen har en positiv formell belastning og har tre kovalente bindinger.

H₃ENTEN⁺ Det er en av de enkleste, men nysgjerrige kationene som finnes. Under vann under normale forhold har den en konsentrasjon på 1 · 10^-7 M, produkt av selvordningsbalansen. Imidlertid øker konsentrasjonen eksponentielt når den er sterk₃ENTEN⁺ De oppløses i vannet og forsurende det.

Hydroniumionmolekyl

Konsentrasjonen eller aktiviteten til H₃ENTEN⁺ I vannet tjener det til å måle surheten i de vandige oppløsningene: pH. Jo flere H -ioner₃ENTEN⁺ Høy, mindre positiv vil være pH, og mer syre vil være den aktuelle løsningen. Denne surheten, derimot, ligger i hydrogenionet, h⁺, som ofte forveksles med ion H₃ENTEN⁺.

Ion eller hydronio kationformel

H⁺ og dens fantastiske evne til å overføre mellom hydrogenbroene til vannmolekylene tillater h₃ENTEN⁺ assosiere i mer komplekse kationformasjoner; slik som Eigens kation, h₉ENTEN₄⁺, og Zundels kation, h₅ENTEN₂⁺, og mange andre.

Hydroniumionstruktur

H3O+ -struktur med en sfærer og bar -modell

I det første bildet kunne du se den strukturelle formelen til hydriumionen. Opp nå ser vi dens representasjon med en sfærer og bar -modell. I begge høydepunktene den trigonale pyramidegeometrien, hvis koblingsvinkler (O-H) er 113º; Litt avledet fra 119º for tetrahedronen.

Selv om oksygen har en positiv delvis belastning, betyr ikke dette at det negative området er rundt hydrogenatomer. Tvert imot. Oksygen i h₃ENTEN⁺ Det er enda mer elektronegativt produkt av dets elektroniske mangel; Så all den negative tettheten visualisert på et elektrostatisk potensiell kart:

Kan tjene deg: Kaliumsulfat (K2SO4): Struktur, egenskaper, bruksområder, synteseElektrostatisk potensiell kart for H3O+

For ikke å nevne at oksygen har et par frie elektroner, som forsterker enda mer negativ tetthet.

En konsekvens av alt det ovennevnte er at H -hydrogener₃ENTEN⁺ De mister elektronisk tetthet, fordi oksygen tiltrekker det mot seg selv. Derfor h₃ENTEN⁺ Du kan etablere veldig sterke hydrogenkilder med et nærliggende vannmolekyl: H₂ENTEN⁺-H-oh₂.

Dette samspillet er nøkkelen bak den fantastiske ioniske mobiliteten til H⁺ og hvorfor h₃ENTEN⁺ Det er i stand til å assosiere med mange vannmolekyler samtidig.

Surhet

Hydronio ion er en veldig sterk syre. Det er faktisk den sterkeste syren som kan eksistere i vandig løsning. Fordi? Fordi all annen syre sterkere enn ham vil protonere et vannmolekyl for å stamme h₃ENTEN⁺:

Ha + h₂O → a^- + H₃ENTEN⁺

H₃ENTEN⁺ Det er i stand til å holde seg stabil når det ikke er andre baser i miljøet som er sterkere enn vann. Enhver syre har overholdt dette vil bli klassifisert som en sterk syre. I mellomtiden, hvis syren er svakere enn h₃ENTEN⁺, Da vil ikke en del av HA være fullstendig dissosiert, og vi vil snakke om en svak syre:

Ha + h₂Eller ⇌ a^- + H₃ENTEN⁺

Derfor, siden h₃ENTEN⁺ Det er den sterkeste syren som eksisterer i vannet, surheten i dette vil avhenge av konsentrasjonen av H₃ENTEN⁺. Dette er grunnlaget for å definere, på enkle termer, surheten i en vandig løsning uttrykt som pH:

pH = -log [h₃ENTEN⁺]

H⁺ vs. H₃ENTEN⁺

Hydrogenion og hydronium er ikke det samme. H⁺ Det er mye surere enn h₃ENTEN⁺, Vel, det består av et proton ingenting mer, som vil se etter et molekyl for å få elektroner for all del. Når h⁺ Få et vannmolekyl danner h₃ENTEN⁺:

Det kan tjene deg: Cupric Oxide (CUO)

H⁺  +  H₂O → h₃ENTEN⁺

Det er derfor h₃ENTEN⁺ kan bli representert som h⁺(AC), som indikerer at det er en h⁺ I vandig medium.

Kraften til en syre måles i dens evne til å donere, i henhold til definisjonen av Brönsted-Lowry, H-ioner⁺. Hvor mye sterkere det er, jo mer vil det donere⁺, Nei h₃ENTEN⁺. De sterkeste syrene som noen gang er syntetisert (supercids) er de der H⁺ Han er "naken"; det vil si uten noe hinder for å hoppe mot molekylet som vil protonere.

Praksisen med å representere h₃ENTEN⁺ som h⁺(AC) Det er så vanlig at det er mange ganger å snakke om begge deler som om de var de samme, uten at den har påvirket tolkningen av kjemien til løsninger negativt.

Solvasjon

H₃ENTEN⁺ Det kan danne veldig sterke hydrogenbroer med et nærliggende vannmolekyl. Når vi gjør det, har vi kation av Zundel, h₅ENTEN₂⁺:

Zundel kation

Men den positive belastningen forblir ikke bare på en enkelt side av kationen: dette kan overføres til det andre vannmolekylet som ion H⁺:

H₂Åh-⁺Åh₂ → H₂ENTEN⁺-H- Å₂

Derfor fordeles den positive belastningen mellom begge oksygenatomer for de to vannmolekylene.

I tilfelle av egenkationen, h₉ENTEN₄⁺, en h₃ENTEN⁺ danner hydrogenbroer med tre vannmolekyler, og fordeler seg blant dem den positive belastningen takket være et "hopp" h⁺. Disse hoppene er så raske at de forklarer den store ioniske mobiliteten til H⁺ I vann, ved hjelp av h₃ENTEN⁺ som et kjøretøy, og vannmolekyler som en motorvei.

H₅ENTEN₂⁺ og h₉ENTEN₄⁺ De er ikke de eneste kationiske assosiasjonene som H₃ENTEN⁺ kan opprinnelse i vann. Noen molekylære dynamikkberegninger viser eksistensen av en H -klynge₃ENTEN⁺(H₂ENTEN)_tjue: 20 timers molekyler₂Eller samhandle med en H -kation₃ENTEN⁺ og distribuerer blant dem den positive belastningen.

Kan tjene deg: neodym: struktur, egenskaper, bruk

Derfor h₃ENTEN⁺ og h⁺ De bygger et nysgjerrig forhold til vannmolekyler, utover surhet.

Du går ut

Akkurat som organiske oksyrom eksisterer, er det intet unntak med oksy avledet fra vannprotonasjon. Dens generelle formel er [h₃ENTEN⁺] [X^-], Hvor x^- Det er enhver anion som kommer fra oppløsningen av en veldig sterk syre.

Disse saltene får noen ganger navnet på 'monohydratsyrer', siden formelen [h₃ENTEN⁺] [X^-] eller h₃ENTEN⁺· X^- Det kan også skrives som Hx · H₂ENTEN. Dermed kan det være dihydratsyrer, Hx · 2H₂Eller, trihydrater, Hx · 3H₂Eller osv.

For eksempel kan HCl krystallisere som HCl · H₂ÅH₃ENTEN⁺· CL^-. Vi har også andre hydroniumsalter som H₃ENTEN⁺· CLO₄^- eller hclo₄· H₂Eller, og HBR · 4H₂ÅH₃ENTEN⁺· Br^-· 3H₂ENTEN.

Referanser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi. (8. utg.). Cengage Learning.
2. Shiver & Atkins. (2008). Inorgán kjemiICA. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Hydronium. Hentet fra: i.Wikipedia.org
4. Avneet Kahlon & Stephen Lower. (15. august 2020). Hydroniumionet. Kjemi librettexts. Gjenopprettet fra: Chem.Librettexts.org
5. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (25. august 2020). Hydroniumiondefinisjon. Gjenopprettet fra: Thoughtco.com
6. Redaktørene av Enyclopaedia Britannica. (2020). Hydrogenion. Gjenopprettet fra: Britannica.com