Hydronio ión

Čo je to hydrónsky ión?

On Hydronio ión Je to druh pozitívneho zaťaženia, ktorý je výsledkom protonácie molekuly vody a ktorej chemický vzorec je H₃Ani⁺. Skladá sa z najjednoduchších Oxoniánov: ióny, v ktorých kyslík má pozitívne formálne zaťaženie a má tri kovalentné väzby.

H₃Ani⁺ Je to jeden z najjednoduchších, ale zvedavých katiónov, ktoré existujú. Vo vode za normálnych podmienok má koncentráciu 1,10^-7 M, produkt rovnováhy seba samého. Jeho koncentrácia sa však zvyšuje exponenciálne, keď je silná₃Ani⁺ Rozpúšťajú sa vo vode a okyslili ju.

Molekula hydrónia

Koncentrácia alebo aktivita H₃Ani⁺ Vo vode slúži na meranie kyslosti vodných roztokov: pH. Čím viac H iónov₃Ani⁺ Seno, menej pozitívne bude pH a je predmetným roztokom viac kyseliny. Táto kyslosť na druhej strane leží v vodíkovom ióne, h⁺, čo je často zamieňané s iónom H₃Ani⁺.

Iónový alebo hydronio katiónový vzorec

H⁺ a jeho úžasná schopnosť prenosu medzi vodíkovými mostmi molekúl vody umožňuje H₃Ani⁺ pridružiť sa v zložitejších katiónových formáciách; ako je vlastný katión, h₉Ani₄⁺, a Zundelov katión, h₅Ani₂⁺, a veľa ďalších.

Štruktúra hydrónia

Štruktúra H3O+ s sférou a stĺpcovými modelmi

Na prvom obrázku ste videli štrukturálny vzorec hydrium -iónu. Teraz vidíme jeho reprezentáciu s sférou a stĺpcovými modelmi. V obidvoch zdôrazňuje trigonálnu pyramídovú geometriu, ktorej uhly spojenia (O-H) sú 113 °; Trochu odklonený zo 119 ° pre Tetrahedron.

Aj keď kyslík má pozitívnu čiastočnú zaťaženie, neznamená to, že negatívna oblasť je okolo atómov vodíka. Naopak. Kyslík v h₃Ani⁺ Je ešte viac elektronickým produktom jeho elektronického nedostatku; Takže všetka negatívna hustota vizualizovaná na mape elektrostatického potenciálu:

Môže vám slúžiť: síran draselný (K2SO4): Štruktúra, vlastnosti, použitie, syntézaMapa elektrostatického potenciálu pre H3o+

Nehovoriac o tom, že kyslík má niekoľko voľných elektrónov, čo posilňuje ešte viac negatívnej hustoty.

Dôsledkom všetkých vyššie uvedených je to, že H vodíny₃Ani⁺ Stratia elektronickú hustotu, pretože kyslík ju priťahuje k sebe. Preto h₃Ani⁺ Môžete vytvoriť veľmi silné zdroje vodíka so susednou molekulou vody: H₂Ani⁺-H-oh₂.

Táto interakcia je kľúčom za úžasnú iónovú mobilitu H⁺ A prečo h₃Ani⁺ Je schopná spájať sa s mnohými molekulami vody súčasne.

Kyslosť

Hydronio ión je veľmi silná kyselina. V skutočnosti je to najsilnejšia kyselina, ktorá môže existovať vo vodnom roztoku. Pretože? Pretože akákoľvek iná kyselina silnejšia ako on bude protonovať molekulu vody, aby vznikla h₃Ani⁺:

Ha + h₂O → a^- + H₃Ani⁺

H₃Ani⁺ Je schopný zostať stabilný vždy, keď v prostredí, ktoré sú silnejšie ako voda, nie sú žiadne iné základne. Akákoľvek kyselina, ktorú dodržiavala, bude klasifikovaná ako silná kyselina. Medzitým, ak je kyselina slabšia ako h₃Ani⁺, Potom sa časť HA nebude úplne disociovať a budeme hovoriť o slabej kyseline:

Ha + h₂Alebo ⇌ a^- + H₃Ani⁺

Preto od H₃Ani⁺ Je to najsilnejšia kyselina, ktorá existuje vo vode, kyslosť bude závisieť od koncentrácie H₃Ani⁺. Toto je základ na definovanie kyslosti vodného roztoku vyjadreného ako pH:

pH = -log [h₃Ani⁺]

H⁺ vs. H₃Ani⁺

Vodíkový ión a hydrón nie sú rovnaké. H⁺ Je oveľa kyslejší ako h₃Ani⁺, Pozostáva z protónu nič viac, ktorý bude hľadať molekulu, aby získal elektróny vo všetkých prostriedkoch. Kedy h⁺ Získajte tvorbu molekuly vody h₃Ani⁺:

Môže vám slúžiť: Cupric Oxid (CUO)

H⁺  +  H₂O → h₃Ani⁺

Preto h₃Ani⁺ môže byť reprezentovaný ako h⁺(Ac), čo naznačuje, že je to h⁺ Vo vodnom médiu.

Sila kyseliny sa meria v jej schopnosti darovať podľa definície Brönsted-Lowry, H ióny⁺. O koľko je to silnejšie, tým viac bude darovať⁺, Žiadne h₃Ani⁺. Najsilnejšie kyseliny, aké kedy syntetizovali (supercidy), sú tie, kde h⁺ Je „nahý“; to znamená, bez akejkoľvek prekážky skočiť smerom k molekule, ktorá bude protonovať.

Prax reprezentácie h₃Ani⁺ ako h⁺(AC) Je také bežné, že sa mnohokrát hovorí o oboch, akoby boli rovnaké, bez toho, aby to negatívne ovplyvnilo interpretáciu chémie riešení.

Rozpustenie

H₃Ani⁺ Môže tvoriť veľmi silné vodíkové mosty so susednou molekulou vody. Pritom máme katión Zundela, h₅Ani₂⁺:

Katión

Ale kladné zaťaženie zostáva nielen na jednej strane katiónu: toto sa môže preniesť do druhej molekuly vody, ako je ión h⁺:

H₂O- h-⁺Oh₂ → H₂Ani⁺-H- oh₂

Preto je kladná záťaž rozdelená medzi oba atómy kyslíka pre dve molekuly vody.

V prípade vlastného katiónu, h₉Ani₄⁺, h₃Ani⁺ Vytvorte vodíkové mosty s tromi molekulami vody, ktoré medzi nimi rozdeľujú pozitívne zaťaženie vďaka „skoku“ h⁺. Tieto skoky sú také rýchle, že vysvetľujú veľkú iónovú mobilitu H⁺ Vo vode, pomocou h₃Ani⁺ ako vozidlo a molekuly vody ako diaľnica.

H₅Ani₂⁺ a h₉Ani₄⁺ Nie sú to jediné katiónové združenia, ktoré h₃Ani⁺ môže vzniknúť vo vode. Niektoré výpočty molekulárnej dynamiky demonštrujú existenciu klastra H₃Ani⁺(H₂Buď)_dvadsať: 20 h molekuly₂Alebo interakcia s katiónom₃Ani⁺ a distribúcia medzi nimi kladné zaťaženie.

Môže vám slúžiť: Neodymium: Štruktúra, vlastnosti, použitie

Preto h₃Ani⁺ a h⁺ Budujú zvedavý vzťah s molekulami vody, nad rámec kyslosti.

Choď von

Rovnako ako existujú organické kyslíky. Jeho všeobecný vzorec je [h₃Ani⁺] [X^-], Kde x^- Je to akýkoľvek anión, ktorý pochádza z rozpustenia veľmi silnej kyseliny.

Tieto soli niekedy dostávajú názov „monohydrátových kyselín“, pretože vzorec [h₃Ani⁺] [X^-] alebo h₃Ani⁺· X^- Môže byť tiež napísaný ako hx · h₂Ani. Môžu teda existovať dihydrátové kyseliny, HX · 2H₂Alebo, trihydráty, hx · 3H₂Alebo, atď.

Napríklad HCl môže kryštalizovať ako HCl · h₂O h₃Ani⁺· Cl^-. Máme tiež ďalšie hydrónske soli, ako napríklad h₃Ani⁺· CLO₄^- alebo HCLO₄· H₂Alebo a HBR · 4h₂O h₃Ani⁺· Br^-· 3H₂Ani.

Odkazy

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chémia. (8. vydanie.). Učenie sa.
2. Triasť a Atkins. (2008). Inorgán chémiaICA. (Štvrté vydanie). MC Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Hydrónia. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
4. Avneet Kahlon a Stephen Lower. (15. augusta 2020). Hydrónsky ión. Chémia librettexts. Získané z: Chem.Librettexts.orgán
5. HelMestine, Anne Marie, PH.D. (25. augusta 2020). Definícia hydrónia. Zotavené z: Thoughtco.com
6. Redaktori Enyclopaedia Britannica. (2020). Vodíkový ión. Získané z: Britannica.com