 «Истинный» метан, метастабильное переходное состояние CH+ 5 | |
 Метаний, CH 3(ЧАС 2)+ | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена карбоний (не рекомендуется из-за множества определений) [1] | |
| Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol ) |
|
| |
| |
| Характеристики | |
| CH 5 + | |
| Молярная масса | 17,050 г · моль -1 |
| Основание конъюгата | Метан |
| Структура | |
| тригонально-бипирамидный | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
| Ссылки на инфобоксы | |
В химии , methanium представляет собой комплекс положительных ионов с формулой [ СН
3(ЧАС
2) ] + , а именно молекула с одним атомом углерода, связанным с тремя атомами водорода и одной молекулой водорода, несущая электрический заряд +1 . Это суперкислота и один из ониевых ионов , действительно самый простой ион карбония .
Метан может производиться в лаборатории в виде разреженного газа или в виде разбавленных сверхкислот. Впервые он был подготовлен в 1950 году и опубликован в 1952 году Виктором Талроузом и его помощницей Анной Константиновной Любимовой. [2] [3] Он встречается как промежуточное звено в химических реакциях.
Ион метания назван в честь метана ( CH
4), по аналогии с образованием иона аммония ( NH+
4) из аммиака ( NH
3).
Структура [ править ]
Метаний можно представить как CH+
3 ион карбения с молекулой водорода, взаимодействующей с пустой орбиталью по связи 3-центр-2-электрон . Связующая электронная пара в молекуле H 2 разделяется между двумя атомами водорода и одним атомом углерода, составляющими связь 3-центр-2-электрон. [4]
Два атома водорода в молекуле H 2 могут непрерывно обмениваться положениями с тремя атомами водорода в молекуле CH.+
3ion (изменение конформации, называемое псевдовращением , в частности механизмом Берри ). Поэтому ион метания считается подвижной молекулой . Энергетический барьер для обмена довольно низок и возникает даже при очень низких температурах. [5] [6]
Инфракрасная спектроскопия использовалась для получения информации о различных конформациях иона метания. [7] [8] [9] В ИК-спектре простого метана есть две полосы CH от симметричного и асимметричного растяжения около 3000 см -1 и две полосы около 1400 см -1 от симметричных и асимметричных изгибных колебаний. В спектре CH+
5три асимметричных валентных колебания присутствуют в районе 2800–3000 см -1 , колебание качания при 1300 см -1 и изгибное колебание при 1100 1300 см -1 .
Подготовка [ править ]
Метаний можно получить из метана под действием очень сильных кислот, таких как фторированная сурьма ( пентафторид сурьмы SbF
5во фтористом водороде HF). [10]
При давлении около 270 Па и температуре окружающей среды ион метана CH+
4будет реагировать с нейтральным метаном с образованием метания и метильного радикала : [11]
- CH+
4+ CH
4→ CH+
5+ CH•
3
Стабильность и реакции [ править ]
Катионы, полученные реакцией метана с SbF
5 + HF стабилизируются за счет взаимодействия с молекулами HF.
При низком давлении (около 1 мм рт. Ст.) И температуре окружающей среды метан не реагирует с нейтральным метаном. [11]
Ссылки [ править ]
- ^ Химия, Международный союз теоретических и прикладных наук (2009). ион карбония . Сборник химической терминологии ИЮПАК . ИЮПАК. DOI : 10.1351 / goldbook.C00839 . ISBN 978-0-9678550-9-7. Проверено 27 ноября 2018 года .
- ^ VL Talrose и А. К. Любимова, Докл. Акад. АН СССР, 86, 909-912 (1952) (на русском языке: Тальрозе, В. Л., А. К. Любимова. "Вторичные процессы в ионном источнике масс-спектрометра". ДАН СССР 86 (1952): 909-912)
- ^ Николаев, Евгений (1998). «Виктор Талроуз: признательность». Журнал масс-спектрометрии . 33 (6): 499–501. Bibcode : 1998JMSp ... 33..499N . DOI : 10.1002 / (SICI) 1096-9888 (199806) 33: 6 <499 :: AID-JMS684> 3.0.CO; 2-C . ISSN 1076-5174 .
- ^ Расул, Голам; Пракаш, Г. К. Сурья; Олах, Джордж А. (2011). «Сравнительное исследование гиперкоординированных ионов карбония и их борных аналогов: задача для спектроскопистов». Письма по химической физике . 517 (1–3): 1–8. Bibcode : 2011CPL ... 517 .... 1R . DOI : 10.1016 / j.cplett.2011.10.020 .
- ^ Шрайнер, Питер Р .; Ким, Сын Джун; Шефер, Генри Ф .; фон Раге Шлейер, Пол (1993). " CH +
5: Бесконечная история или последнее слово? ». Журнал химической физики . 99 (5): 3716–3720. Doi : 10.1063 / 1.466147 . - ^ Мюллер, Хендрик; Куцельнигг, Вернер; Нога, Йозеф; Клоппер, Вим (1997). «CH5 +: история продолжается. Явно коррелированное исследование связанных кластеров». Журнал химической физики . 106 (5): 1863. DOI : 10,1063 / 1,473340 .
- ^ Белый, Эдмунд Т .; Тан, Цзянь; Ока, Такеши (1999). " CH +
5: Наблюдаемый инфракрасный спектр ". Наука . 284 (5411): 135. Bibcode : 1999Sci ... 284..135W . Doi : 10.1126 / science.284.5411.135 . PMID 10102811 . - ^ Oskar Asvany, Падма Kumar P; Редлих, Бритта; Гегеманн, Илька; Шлеммер, Стефан; Маркс, Доминик (2005). "Понимание инфракрасного спектра голого СН +
5». Наука . +309 (+5738):. 1219-1222 Bibcode : 2005Sci ... 309.1219A . Дои : 10.1126 / science.1113729 . PMID 15994376 . S2CID 28745636 . - ^ Хуан, Синьчуань; Маккой, Энн Б.; Боуман, Джоэл М .; Джонсон, Линдси М .; Сэвидж, Чандра; Донг, Фэн; Несбитт, Дэвид Дж. (2006). «Квантовая деконструкция инфракрасного спектра CH + 5" . Наука . 311 (+5757):. 60-63 Bibcode : 2006Sci ... 311 ... 60H . Дои : 10.1126 / science.1121166 . PMID 16400143 . S2CID 26158108 .
- ^ Sommer, J .; Йост, Р. (2000). «Ионы карбения и карбония в катализируемой жидкостью и твердой суперкислотой активации малых алканов» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 72 (12): 2309–2318. DOI : 10,1351 / pac200072122309 . S2CID 46627813 .
- ^ а б Поле, FH; Мансон, MSB (1965). «Реакции газообразных ионов. XIV. Масс-спектрометрические исследования метана при давлениях до 2 Торр». Журнал Американского химического общества . 87 (15): 3289–3294. DOI : 10.1021 / ja01093a001 .
