Hydronio ion

Kaj je hidronijev ion?

On Hydronio ion To je nekakšna pozitivna obremenitev, ki je posledica protonacije molekule vode in katerih kemična formula je H₃Tudi⁺. Sestavljen je iz najpreprostejših Oxonov: ioni, kjer kisik nosi pozitivno formalno obremenitev in ima tri kovalentne vezi.

H₃Tudi⁺ Je eden najpreprostejših, a radovednih kationov. V vodi v normalnih pogojih ima koncentracijo 1,10^-7 M, produkt samo -ravnovesja. Vendar se njegova koncentracija poveča eksponentno, ko je močna₃Tudi⁺ Se raztopijo v vodi in jo zakisajo.

Molekula hidronijevega iona

Koncentracija ali aktivnost h₃Tudi⁺ V vodi služi za merjenje kislosti vodnih raztopin: ph. Več h ionov₃Tudi⁺ Seno, manj pozitiven bo pH in več kislin bo zadevna rešitev. Ta kislost po drugi strani leži v vodikovem ionu, h⁺, ki je pogosto zmedena z ionom h₃Tudi⁺.

Formula ionske ali hidronio

H⁺ in njegova neverjetna sposobnost prenosa med vodikovimi mostovi molekul voda omogoča H₃Tudi⁺ povezovanje v bolj zapletenih kationskih formacijah; kot je Eigenov kation, h₉Tudi₄⁺, in Zundelov kation, h₅Tudi₂⁺, in mnogi drugi.

Hydronijeva ionska struktura

H3O+ struktura z modelom kroglic in palic

Na prvi sliki ste lahko videli strukturno formulo hidrium iona. Zdaj vidimo njegovo reprezentacijo z modelom sfere in palic. V obeh poudarkih je trigonalna piramidna geometrija, katere koti vezi (O-H) so 113 °; Malo preusmerjeno s 119 ° za tetraedron.

Čeprav ima kisik pozitivno delno obremenitev, to ne pomeni, da je negativno območje okoli vodikovih atomov. Nasprotno. Kisik v h₃Tudi⁺ Še bolj elektronegativni produkt njegovega elektronskega pomanjkanja; Torej vsa negativna gostota vizualizirana na elektrostatičnem potencialnem zemljevidu:

Vam lahko služi: kalijev sulfat (K2SO4): struktura, lastnosti, uporabe, sintezaZemljevid elektrostatičnega potenciala za H3O+

Da ne omenjam, da ima kisik nekaj prostih elektronov, kar krepi še več negativne gostote.

Posledica vsega zgoraj navedenega je, da je H vodiki₃Tudi⁺ Izgubijo elektronsko gostoto, ker jo kisik privlači k sebi. Zato h₃Tudi⁺ Lahko vzpostavite zelo močne vire vodika s sosednjo molekulo vode: H₂Tudi⁺-H-oh₂.

Ta interakcija je ključ za neverjetno ionsko mobilnost H⁺ in zakaj h₃Tudi⁺ Se lahko hkrati poveže s številnimi molekulami vode.

Kislost

Hydronio ion je zelo močna kislina. Pravzaprav je najmočnejša kislina, ki lahko obstaja v vodni raztopini. Ker? Ker bo katera koli druga kislina, močnejša od njega₃Tudi⁺:

Ha + h₂O → a^- + H₃Tudi⁺

H₃Tudi⁺ Lahko ostane stabilen, kadar v okolju ni drugih baz, ki so močnejše od vode. Vsaka kislina, ki jo je to izpolnila, bo uvrščena med močna kislina. Medtem, če je kislina šibkejša od H₃Tudi⁺, Potem del HA ne bo popolnoma disociiran in govorili bomo o šibki kislini:

Ha + h₂Ali ⇌ a^- + H₃Tudi⁺

Zato od h₃Tudi⁺ To je najmočnejša kislina, ki obstaja v vodi, kislost tega bo odvisna od koncentracije H₃Tudi⁺. To je osnova za preprosto opredelitev kislosti vodne raztopine, izražene kot pH:

pH = -log [h₃Tudi⁺]

H⁺ VS. H₃Tudi⁺

Vodikov ion in hidronium nista enaka. H⁺ Je veliko bolj kislo kot h₃Tudi⁺, No, sestavljen iz protona nič več, kar bo iskalo molekulo, da bi na vse načine pridobili elektrone. Ko h⁺ Pridobite obliko molekule vode h₃Tudi⁺:

Lahko vam služi: cupric oksid (cuo)

H⁺  +  H₂O → h₃Tudi⁺

Zato h₃Tudi⁺ lahko predstavljamo kot h⁺(Ac), kar kaže, da je h⁺ V vodnem mediju.

Sila kisline se meri v njegovi sposobnosti darovanja, v skladu z definicijo Brönsted-Lowry, H ionov⁺. Koliko močnejše je, bolj bo daroval⁺, Brez h₃Tudi⁺. Najmočnejše kisline, ki so jih kdaj sintetizirali (supercidi), so tiste, kjer h⁺ Je "gol"; torej brez ovire, da bi skočili proti molekuli, ki bo protonirala.

Praksa zastopanja h₃Tudi⁺ kot h⁺(AC) Tako pogosto je, da se velikokrat govorimo o obeh, kot da bi bila enaka, ne da bi negativno vplivali na razlago kemije rešitev.

Solvacija

H₃Tudi⁺ Lahko tvori zelo močne vodikove mostove s sosednjo molekulo vode. Pri tem imamo kation Zundel, h₅Tudi₂⁺:

Zundel kation

Toda pozitivna obremenitev ne ostane samo na eni strani kationa: to se lahko prenese na drugo molekulo vode, kot je Ion H⁺:

H₂O- h-⁺Oh₂ → H₂Tudi⁺-H- oh₂

Zato se pozitivna obremenitev porazdeli med obe kisikovi atomi za obe molekuli vode.

V primeru lastne katione, h₉Tudi₄⁺, a h₃Tudi⁺ tvorijo vodikove mostove s tremi molekulami vode, med njimi pa razdelijo pozitivno obremenitev zahvaljujoč "skoku" h⁺. Ti skoki so tako hitri, da pojasnjujejo veliko ionsko mobilnost H⁺ V vodi, z uporabo h₃Tudi⁺ kot vozilo in molekule vode kot avtocesta.

H₅Tudi₂⁺ in h₉Tudi₄⁺ Niso edina kationska združenja, ki h₃Tudi⁺ lahko izvira iz vode. Nekateri izračuni molekularne dinamike kažejo na obstoj H grozda₃Tudi⁺(H₂Da)_dvajset: 20 h molekul₂Ali interakcijo s H kationom₃Tudi⁺ in med njimi razdeli pozitivno obremenitev.

Vam lahko služi: neodimij: struktura, lastnosti, uporabe

Zato h₃Tudi⁺ in h⁺ Zgradijo radoveden odnos z molekulami vode, onkraj kislosti.

Greš ven

Tako kot obstajajo organske oksije. Njegova splošna formula je [H₃Tudi⁺] [X^-], Kjer x^- Je vsak anion, ki izhaja iz raztapljanja zelo močne kisline.

Te soli včasih prejmejo ime "monohidratne kisline", saj formula [h₃Tudi⁺] [X^-] ali h₃Tudi⁺· X^- Lahko ga zapišemo tudi kot hx · h₂Tudi. Tako lahko obstajajo dihidratne kisline, hx · 2h₂Ali, trihidrate, hx · 3h₂Ali itd.

Na primer, HCl lahko kristalizira kot HCl · H₂O h₃Tudi⁺· Cl^-. Imamo tudi druge hidronijeve soli, kot je H₃Tudi⁺· CLO₄^- ali hclo₄· H₂Ali, in hbr · 4h₂O h₃Tudi⁺· Br^-· 3H₂Tudi.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. (8. izd.). Cengage učenje.
2. Shiver & Atkins. (2008). Kemija InorgánICA. (Četrta izdaja). MC Graw Hill.
3. Wikipedija. (2020). Hidronij. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
4. AVNEET Kahlon in Stephen Spodnji. (15. avgust 2020). Hidronijev ion. Kemija librettexts. Okrevano od: kem.Librettexts.org
5. Čelada, Anne Marie, ph.D. (25. avgust 2020). Opredelitev hidronijevega iona. Okreval od: Thoughtco.com
6. Uredniki Enyclopeedia Britannica. (2020). Vodikov ion. Okrevano od: Britannica.com