Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Hydron
Hydron.svg
Имена
Систематическое название ИЮПАК
Водород [1] (заместитель)
Водород (1+) [1] (добавка)
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
КЕГГ
UNII
  • ИнЧИ = 1С / п + 1 проверятьY
    Ключ: GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N проверятьY
  • [H +]
Характеристики
ЧАС+
Термохимия
108,95 Дж -1 моль -1
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

В химии , А Hydron это общее название для катионной формы атома водорода , представленной с символом Н+
. Однако практически все химики будут называть этот вид « протоном » [ согласно кому? ] , который, строго говоря, относится к катиону протия , наиболее распространенному изотопу водорода. Термин «гидрон», одобренный IUPAC, включает катионы водорода независимо от их изотопного состава: таким образом, он в совокупности относится к протонам ( 1 H + ) для изотопа протия, дейтронам ( 2 H + или D + ) для изотопа дейтерия. , и тритоны ( 3 H + или T +) для изотопа трития . Если нет необходимости в явном рассмотрении вопросов изотопного состава, термин «гидрон» не используется, и для обозначения H+
как таковой считается педантичным [ кем? ] . Тем не менее, H+
 будет называться «гидрон» для согласования с названием статьи.

В отличие от большинства других ионов, гидрон состоит только из голого атомного ядра . Отрицательно заряженным аналогом гидрона является гидрид- анион H-
. В отличие от H+
, «гидрид», а не «протид» - это обычно используемое название этого вида.

Свойства [ править ]

Свойства растворенного вещества [ править ]

При прочих равных условиях соединения, которые легко отдают гидроны (кислоты Бренстеда, см. Ниже), обычно являются полярными, гидрофильными растворенными веществами и часто растворимы в растворителях с высокой относительной статической проницаемостью (диэлектрической проницаемостью). Примеры включают органические кислоты, такие как уксусная кислота (CH 3 COOH) или метансульфоновая кислота (CH 3 SO 3 H). Однако большие неполярные части молекулы могут ослабить эти свойства. Таким образом, из-за наличия алкильной цепи октановая кислота (C 7 H 15 COOH) 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. Хотя иногда говорят, что суперкислоты обязаны своей необычайной гидронодонорной способностью присутствию «свободных гидронов», такое утверждение сильно вводит в заблуждение: даже для источника «свободных гидронов», такого как H
2F+
, один из суперкислотных катионов, присутствующих в суперкислоте фторантимоновой кислоты (HF: SbF 5 ), отщепление свободного H+
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 в жидких сильных кислотах считается, что гидроны диффундируют путем последовательного переноса от одной молекулы к другой по сети водородных связей посредством так называемого механизма Гроттуса . [2]

Кислотность [ править ]

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 теории твердой / мягкой кислотной основы (HSAB) , голый гидрон представляет собой бесконечно твердую кислоту Льюиса.

Гидрон играет центральную роль в теории кислоты и основания 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 неподеленной парой) - это основание:

HA +: B → [HB]+
+: А -

Гидратированная форма катиона водорода, ион гидроксония (гидроксония) H
3О+
(aq) , является ключевым объектом определения кислоты Аррениусом . Другие гидратированные формы, катион Цунделя H
5О+
2, который образован из протона и двух молекул воды, а собственный катион H
9О+
4, который образован из иона гидроксония и трех молекул воды, теоретически играет важную роль в диффузии протонов через водный раствор в соответствии с механизмом Гроттуса. Хотя ион H
3О+
(aq) часто указывается во вводных учебниках, чтобы подчеркнуть, что гидрон никогда не присутствует в водном растворе в виде несольватированных частиц, это несколько вводит в заблуждение, поскольку упрощает печально известную сложную формулировку сольватированного протона в воде; обозначение H+
(водный) часто является предпочтительным, поскольку он вызывает водную сольватацию, оставаясь при этом не связанным с числом вовлеченных молекул воды.

Изотопы гидрона [ править ]

  1. Протон , обозначенный символом p или 1 H + , представляет собой +1 ион протия , 1 H.
  2. Дейтрон , обозначенный символом 2 H + или D + , представляет собой +1 ион дейтерия , 2 H или D.
  3. Тритон , обозначенный символом 3 H + или T + , представляет собой +1 ион трития , 3 H или T.

Другие изотопы водорода слишком нестабильны, чтобы иметь отношение к химии.

История термина [ править ]

Термин «гидрон» рекомендуется ИЮПАК для использования вместо «протона», если не делается различий между изотопами протон, дейтрон и тритон, все они присутствуют в природных смесях недифференцированных изотопов . Название «протон» относится к изотопно чистому 1 H + . [3] С другой стороны, называть гидрон просто ионом водорода не рекомендуется, потому что анионы водорода также существуют. [4]

Термин «гидрон» был определен ИЮПАК в 1988 году. [5] [6] Традиционно термин «протон» использовался и используется вместо «гидрона». [ необходима цитата ] Последний термин обычно используется только в контексте, где важны сравнения между различными изотопами водорода (например, кинетический изотопный эффект или изотопное мечение водорода ). В противном случае наименование гидронов протонами по-прежнему считается приемлемым, например, в таких терминах, как протонирование , депротонирование , протонный насос или протонный канал . Передача H+
в кислотно-щелочной реакции обычно называют переносом протона . Кислота и основания называются донорами и акцепторами протонов соответственно.

99,9844% природных гидронов (ядер водорода) - протоны, а оставшаяся часть (около 156 на миллион в морской воде) - дейтроны (см. Дейтерий ), за исключением некоторых очень редких природных тритонов (см. Тритий ).

См. Также [ править ]

  • Депротонирование
  • Катион дигидрогена
  • Кластер ионов водорода
  • Сольватированный электрон
  • Суперкислотный
  • Трехводородный катион

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b "гидрон (CHEBI: 15378)" . Химические объекты, представляющие биологический интерес (ChEBI) . Великобритания: Европейский институт биоинформатики.
  2. ^ [1] Архивировано 27 сентября 2011 г. на Wayback Machine. Компьютерное моделирование прыжков на протонах в суперкислотах.
  3. ^ Номенклатура неорганической химии - Рекомендации ИЮПАК 2005 [2] IR-3.3.2, стр.48
  4. ^ Сборник химической терминологии , 2-е издание McNaught, AD и Wilkinson, A. Blackwell Science, 1997 ISBN 0-86542-684-8 , также онлайн. Архивировано 12 декабря 2005 г.на Wayback Machine. 
  5. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) " Hydron ". DOI : 10,1351 / goldbook.H02904
  6. ^ Баннет, JF; Джонс, РЭЙ (1968). «Названия атомов, ионов и групп водорода, а также реакций с их участием (Рекомендации 1988 г.)» (PDF) . Pure Appl. Chem. 60 (7): 1115–6. DOI : 10,1351 / pac198860071115 .