Hydronio -ioni

Mikä on hydronium -ioni?

Hän Hydronio -ioni Se on eräänlainen positiivinen kuorma, joka johtuu vesimolekyylin protoneista ja jonka kemiallinen kaava on H₃JOMPIKUMPI⁺. Se koostuu yksinkertaisimmista oksonialaisista: ionit, joissa happea on positiivinen muodollinen kuorma ja siinä on kolme kovalenttista sidosta.

H₃JOMPIKUMPI⁺ Se on yksi yksinkertaisimmista, mutta uteliaista kationeista. Vedessä normaaleissa olosuhteissa sen pitoisuus on 1,10^-7 M, itsehallintatasapainon tuote. Sen pitoisuus kuitenkin kasvaa eksponentiaalisesti, kun vahva₃JOMPIKUMPI⁺ Ne liukenevat veteen, happamassa sitä.

Hydronium -ionimolekyyli

H: n pitoisuus tai aktiivisuus₃JOMPIKUMPI⁺ Vedessä se aikoo mitata vesiliuosten happamuutta: pH. Mitä enemmän H -ioneja₃JOMPIKUMPI⁺ Heinä, vähemmän positiivinen on pH, ja enemmän happoa on kyseinen ratkaisu. Tämä happamuus puolestaan ​​on vety -ionissa, H⁺, joka on usein hämmentynyt ion H: n kanssa₃JOMPIKUMPI⁺.

Ionin tai hydroniokationin kaava

H⁺ ja sen hämmästyttävä kyky siirtyä vesimolekyylien vety sillojen välillä sallii H: n₃JOMPIKUMPI⁺ assosioitu monimutkaisemmissa kationin muodostelmissa; kuten Eigenin kationi, H₉JOMPIKUMPI₄⁺, ja Zundelin kationi, H₅JOMPIKUMPI₂⁺, ja monet muut.

Hydronium -ionirakenne

H3O+ rakenne palloilla ja baarimallilla

Ensimmäisessä kuvassa voit nähdä Hydrium -ionin rakenteellisen kaavan. Nyt näemme sen esityksen palloilla ja baarimallilla. Molemmissa korostetaan trigonaalista pyramidigeometriaa, jonka linkkikulmat (O-H) on 113º; Hieman ohjattu 119º: sta tetraedrille.

Vaikka hapella on positiivinen osittainen kuorma, tämä ei tarkoita, että negatiivinen alue on vetyatomien ympärillä. Päinvastoin. Happi h₃JOMPIKUMPI⁺ Se on vielä elektronegatiivisempi tuote sen elektronisesta puutteesta; Joten kaikki negatiiviset tiheydet visualisoivat sähköstaattisella potentiaalikartalla:

Voi palvella sinua: kaliumsulfaatti (K2SO4): rakenne, ominaisuudet, käytöt, synteesiSähköstaattinen potentiaalikartta H3O: lle+

Puhumattakaan siitä, että happea on pari vapaata elektronia, mikä vahvistaa vielä enemmän negatiivista tiheyttä.

Kaikkien edellä mainittujen seurauksena on, että H -hydrogenssit₃JOMPIKUMPI⁺ Ne menettävät elektronisen tiheyden, koska happi houkuttelee sitä itseään. Siksi h₃JOMPIKUMPI⁺ Voit luoda erittäin vahvoja vetylähteitä viereisen vesimolekyylin kanssa: H₂JOMPIKUMPI⁺-H-OH₂.

Tämä vuorovaikutus on avain H: n hämmästyttävän ionisen liikkuvuuden takana⁺ ja miksi h₃JOMPIKUMPI⁺ Se pystyy yhdistämään moniin vesimolekyyleihin samanaikaisesti.

Happamuus

Hydronio -ioni on erittäin vahva happo. Itse asiassa vesiliuoksessa voi olla vahvin happo. Koska? Koska mikä tahansa muu happo, joka on häntä vahvempi₃JOMPIKUMPI⁺-

Ha + h₂O → a^- + H₃JOMPIKUMPI⁺

H₃JOMPIKUMPI⁺ Se pystyy pysymään vakaana aina, kun ympäristössä ei ole muita emäksiä, jotka ovat vahvempia kuin vesi. Mikä tahansa happo on noudattanut tätä luokitellaan vahvaksi hapoksi. Sillä välin, jos happo on heikompi kuin h₃JOMPIKUMPI⁺, Silloin osaa HA: ta ei ole täysin dissosioitunut ja puhumme heikoista haposta:

Ha + h₂Tai ⇌ a^- + H₃JOMPIKUMPI⁺

Siksi, koska h₃JOMPIKUMPI⁺ Se on vedessä voimakkain happo, tämän happamuus riippuu H: n pitoisuudesta₃JOMPIKUMPI⁺. Tämä on perusta määrittelemään yksinkertaisesti pH: ksi ilmaistun vesiliuoksen happamuus:

ph = -log [h₃JOMPIKUMPI⁺-

H⁺ vs. H₃JOMPIKUMPI⁺

Vety -ioni ja hydronium eivät ole samoja. H⁺ Se on paljon happamempi kuin h₃JOMPIKUMPI⁺, No, se koostuu protonista, joka ei enää etsiä molekyyliä elektronien saamiseksi kaikin tavoin. Kun h⁺ Hanki vesimolekyyli H -muodossa H₃JOMPIKUMPI⁺-

Se voi palvella sinua: kuplioksidi (CuO)

H⁺  +  H₂O → h₃JOMPIKUMPI⁺

Siksi h₃JOMPIKUMPI⁺ voidaan edustaa h: nä⁺(Ac), mikä osoittaa, että se on H⁺ Vesipitoisessa väliaineessa.

Hapon voima mitataan sen kyvyssä lahjoittaa, Brönsted-matala, H-ionien määritelmän mukaan H-ionit⁺. Kuinka paljon vahvempaa se on, sitä enemmän se lahjoittaa⁺, Ei h₃JOMPIKUMPI⁺. Vahvimmat hapot, jotka koskaan syntetisoidut (superhiidit) ovat ne, joissa H⁺ Hän on "alasti"; toisin sanoen ilman esteitä hypätä kohti molekyyliä, joka protonoi.

H: n edustaminen₃JOMPIKUMPI⁺ h⁺(AC) On niin yleistä, että on monta kertaa puhumista molemmista kuin ne olisivat samat, ilman että negatiivisesti vaikuttavat ratkaisujen kemian tulkintaan.

Solvaatio

H₃JOMPIKUMPI⁺ Se voi muodostaa erittäin voimakkaita vety silloja viereisen vesimolekyylin kanssa. Näin tekemällä meillä on Zundelin kationi, H₅JOMPIKUMPI₂⁺-

Zundelin kationi

Mutta positiivinen kuorma ei vain pysy yhdellä kationin yhdellä puolella: tämä voidaan siirtää toiseen vesimolekyyliin, kuten ioni H⁺-

H₂Vai niin-⁺vai niin₂ → H₂JOMPIKUMPI⁺-H- oh₂

Siksi positiivinen kuormitus jakautuu kahden happiatomien välillä kahdelle vesimolekyylille.

Ominaiskationin tapauksessa H₉JOMPIKUMPI₄⁺, h₃JOMPIKUMPI⁺ Muodosta vety sillat kolmella vesimolekyylillä, jakaen niiden keskenään positiivisen kuorman "hypyn" ansiosta⁺. Nämä hyppyt ovat niin nopeita, että ne selittävät H: n suuren ionisen liikkuvuuden⁺ Vedessä, käyttämällä H₃JOMPIKUMPI⁺ ajoneuvona ja vesimolekyyleinä kuin moottoritiellä.

H₅JOMPIKUMPI₂⁺ ja h₉JOMPIKUMPI₄⁺ Ne eivät ole ainoat kationiset yhdistykset, jotka h₃JOMPIKUMPI⁺ voi olla peräisin vedestä. Jotkut molekyylidynamiikan laskelmat osoittavat H -klusterin olemassaolon₃JOMPIKUMPI⁺(H₂JOMPIKUMPI)_{kaksikymmentä}: 20 h molekyylit₂Tai vuorovaikutuksessa kationin kanssa₃JOMPIKUMPI⁺ ja jakelu heidän keskenään positiivinen kuorma.

Voi palvella sinua: neodyymi: rakenne, ominaisuudet, käytöt

Siksi h₃JOMPIKUMPI⁺ ja h⁺ Ne rakentavat utelias suhteen vesimolekyyleihin, happamuuden ulkopuolelle.

Menet ulos

Aivan kuten orgaaniset happihuoneet ovat olemassa, se ei ole poikkeus, jossa happi on johdettu veden protonaatiosta. Sen yleinen kaava on [h₃JOMPIKUMPI⁺] [X^-], Missä x^- Se on mikä tahansa anioni, joka tulee erittäin vahvan hapon liukenemisesta.

Nämä suolat saavat joskus nimen 'monohydraattihapot', koska kaava [H₃JOMPIKUMPI⁺] [X^-tai h₃JOMPIKUMPI⁺· X^- Se voidaan kirjoittaa myös hx · h₂JOMPIKUMPI. Siten voi olla dihydraattihapoja, HX · 2H₂Tai, trihydraatit, hx · 3h₂Tai, jne.

Esimerkiksi HCl voi kiteyttää hcl · h₂VAI NIIN₃JOMPIKUMPI⁺· Cl^-. Meillä on myös muita hydroniumsuoloja, kuten h₃JOMPIKUMPI⁺· Clo₄^- tai hclo₄· H₂Tai ja HBR · 4H₂VAI NIIN₃JOMPIKUMPI⁺· BR^-· 3H₂JOMPIKUMPI.

Viitteet

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemia. (8. ed.-A. Cengage -oppiminen.
2. Shiver & Atkins. (2008). Inorgán -kemiaICA. (Neljäs painos). MC Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Hydronium. Haettu: vuonna.Wikipedia.org
4. Avneet Kahlon ja Stephen Lower. (15. elokuuta 2020). Hydronium -ioni. Kemian librettexts. Palautettu: Chem.Librettexts.org
5. Helmestine, Anne Marie, PH.D -d. (25. elokuuta 2020). Hydronium -ionin määritelmä. Toipunut: Admingco.com
6. Enyclopaedia Britannica -toimittajat. (2020). Vety -ioni. Toipunut: Britannica.com