Гидрон (химия) - Википедия - Hydron (chemistry)
Имена | |
---|---|
Систематическое название ИЮПАК | |
Идентификаторы | |
3D модель (JSmol ) | |
ЧЭБИ | |
ChemSpider | |
КЕГГ | |
PubChem CID | |
UNII | |
| |
| |
Характеристики | |
ЧАС+ | |
Термохимия | |
Стандартный моляр энтропия (S | 108.95 Дж К−1 моль−1 |
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
Ссылки на инфобоксы | |
В химия, а гидрон это общее название для катионный форма атомного водород, представленный символом ЧАС+
. Однако практически все химики назовут этот вид "протон ", что, строго говоря, относится к катиону протий, наиболее распространенный изотоп водорода. Термин «гидрон», одобренный IUPAC, включает катионы водорода независимо от их изотопного состава: таким образом, он в совокупности относится к протонам (1ЧАС+) для изотопа протия, дейтроны (2ЧАС+ или D+) для дейтерий изотоп и тритоны (3ЧАС+ или T+) для тритий изотоп. Если нет необходимости явно решать вопросы изотопного состава, термин «гидрон» не используется, а для обозначения ЧАС+
как таковой считается педантичный[кем? ]. Тем не менее, ЧАС+
будет называться «гидрон» для согласования с названием статьи.
В отличие от большинства других ионов, гидрон состоит только из голого атомное ядро. Отрицательно заряженный аналог гидрона - это гидрид анион, ЧАС−
. В отличие от ЧАС+
, «гидрид», а не «протид» - обычно используемое название этого вида.
Характеристики
Свойства растворенных веществ
При прочих равных, соединения, которые легко отдают водороды (кислоты Бренстеда, см. Ниже), обычно полярны, гидрофильный растворяются и часто растворяются в растворителях с высоким относительная статическая диэлектрическая проницаемость (диэлектрическая проницаемость). Примеры включают органические кислоты, такие как уксусная кислота (CH3COOH) или метансульфоновая кислота (CH3ТАК3ЧАС). Однако большие неполярные части молекулы могут ослабить эти свойства. Таким образом, в результате его алкильной цепи, октановая кислота (C7ЧАС15COOH) значительно менее гидрофильна по сравнению с уксусной кислотой.
Несольватированный гидрон (полностью свободное или «голое» атомное ядро водорода) не существует в конденсированной (жидкой или твердой) фазе. Несмотря на то что суперкислоты иногда говорят, что они обязаны своей необычайной способностью отдавать гидроны наличию «свободных гидронов», такое утверждение вводит в заблуждение: даже для такого источника «свободных гидронов» ЧАС
2F+
, один из суперкислотных катионов, присутствующих в суперкислотном фторантимоновая кислота (ВЧ: SbF5), отряд вольного ЧАС+
по-прежнему требует огромных энергетических потерь порядка нескольких сотен ккал / моль. Это эффективно исключает возможность присутствия свободного гидрона в растворе даже в качестве мимолетного промежуточного продукта. По этой причине считается, что в жидких сильных кислотах гидроны размытый путем последовательного переноса от одной молекулы к другой по сети водородные связи через то, что известно как Механизм Grotthuss.[2]
Кислотность
Ион гидрона может включать пару электронов из основания Льюиса в молекулу путем присоединения:
- [ЧАС]+
+: L → [HL]+
Из-за захвата основания Льюиса (L) ион гидрона имеет кислотный характер Льюиса. С точки зрения Теория твердой / мягкой кислотной основы (HSAB), голый гидрон представляет собой бесконечно жесткую кислоту Льюиса.
Гидрон играет центральную роль в Кислотно-основная теория Бренстеда – Лоури: разновидность, которая ведет себя как донор гидрона в реакции, известна как кислота Бренстеда, а разновидность, принимающая гидрон, известна как основание Бренстеда. В общей кислотно-основной реакции, показанной ниже, HA - это кислота, а B (показанная одинокой парой) - это основание:
- HA +: B → [HB]+
+: А–
Гидратированная форма катиона водорода, гидроксоний (гидроксоний) ион ЧАС
3О+
(водн.), является ключевым объектом Определение кислоты Аррениуса. Другие гидратированные формы Катион Цунделя ЧАС
5О+
2, который образован из протона и двух молекул воды, а Собственный катион ЧАС
9О+
4, который образован из иона гидроксония и трех молекул воды, теоретически играет важную роль в диффузии протонов через водный раствор по механизму Гроттуса. Хотя ион ЧАС
3О+
(водн.) часто указывается во вводных учебниках, чтобы подчеркнуть, что гидрон никогда не присутствует в водном растворе в виде несольватированных частиц, это несколько вводит в заблуждение, так как упрощает печально известное сложное образование сольватированного протона в воде; обозначение ЧАС+
(водн.) часто является предпочтительным, поскольку он вызывает водную сольватацию, оставаясь при этом не обязательным по отношению к количеству вовлеченных молекул воды.
Изотопы гидрона
- Протон, имеющий символ p или 1ЧАС+, является +1 ион протий, 1ЧАС.
- Deuteron, имеющий символ 2ЧАС+ или D+, является +1 ион дейтерий, 2H или D.
- Тритон, имеющий символ 3ЧАС+ или T+, является +1 ион тритий, 3H или T.
Другой изотопы водорода слишком нестабильны, чтобы иметь отношение к химии.
История термина
Термин «гидрон» рекомендуется ИЮПАК будет использоваться вместо «протона», если не делается различий между изотопами протон, дейтрон и тритон, все они находятся в недифференцированных природных изотоп смеси. Название «протон» относится к изотопно чистый 1ЧАС+.[3]С другой стороны, говоря о гидроне просто ион водорода не рекомендуется, потому что анионы водорода тоже существуют.[4]
Термин «гидрон» был определен ИЮПАК в 1988 г.[5][6]Традиционно термин «протон» использовался и используется вместо «гидрона».[нужна цитата ]Последний термин обычно используется только в контексте, когда сравнение между различными изотопами водорода важно (как в кинетический изотопный эффект или водород изотопная маркировка ). В противном случае ссылка на гидроны как на протоны по-прежнему считается приемлемой, например, в таких терминах, как протонирование, депротонирование, протонный насос, или же протонный канал. Передача ЧАС+
в кислотно-основной реакции обычно называют протон передача. Кислота и основания называются протон доноры и акцепторы соответственно.
99,9844% естественных гидронов (ядер водорода) - протоны, а оставшаяся часть (около 156 на миллион в морской воде) - дейтроны (см. Дейтерий ), за исключением очень редких природных тритонов (см. Тритий ).
Смотрите также
- Депротонирование
- Катион дигидрогена
- Кластер ионов водорода
- Сольватированный электрон
- Суперкислотный
- Трехводородный катион
Рекомендации
- ^ а б "гидрон (CHEBI: 15378)". Химические объекты, представляющие биологический интерес (ChEBI). Великобритания: Европейский институт биоинформатики.
- ^ [1] В архиве 2011-09-27 на Wayback Machine Компьютерное моделирование прыжков по протонам в суперкислотах.
- ^ Номенклатура неорганической химии - Рекомендации ИЮПАК 2005 г. [2] ИК-3.3.2, стр.48
- ^ Сборник химической терминологии, 2-е издание McNaught, A.D. и Wilkinson, A. Blackwell Science, 1997 ISBN 0-86542-684-8, также онлайн В архиве 2005-12-12 в Wayback Machine
- ^ ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "гидрон ". Дои:10.1351 / goldbook.H02904
- ^ Bunnet, J.F .; Джонс, Р.А.Й. (1968). «Названия атомов, ионов и групп водорода, а также реакций с их участием (Рекомендации 1988 г.)» (PDF). Pure Appl. Chem. 60 (7): 1115–6. Дои:10.1351 / pac198860071115.