Hydron (kemi)
|
|
| Namn | |
|---|---|
|
Systematiskt IUPAC-namn
Väte (substitutiv) Väte(1+) (tillsats) |
|
| Andra namn | |
| Identifierare | |
|
3D-modell ( JSmol )
|
|
| ChEBI | |
| ChemSpider | |
| KEGG | |
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| H + | |
| Molar massa | 1,007 g·mol -1 |
| Termokemi | |
|
Std molär entropi ( S ⦵ 298 ) |
108,95 JK −1 mol −1 |
|
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
|
|
Inom kemi är hydronen , informellt kallad proton , den katjoniska formen av atomärt väte , representerat med symbolen H +
. Den allmänna termen "hydron", som godkänns av IUPAC, omfattar katjoner av väte oavsett deras isotopsammansättning: den hänvisar alltså kollektivt till protoner ( 1 H + ) för protiumisotopen, deuteroner ( 2 H + eller D + ) för deuterium isotop och tritoner ( 3 H + eller T + ) för tritiumisotopen .
Till skillnad från de flesta andra joner består hydronen endast av en blottad atomkärna . Den negativt laddade motsvarigheten till hydronen är hydridenjonen , H −
.
Egenskaper
lösta egenskaper
Allt annat lika är föreningar som lätt donerar hydroner (Brønsted-syror, se nedan) i allmänhet polära, hydrofila lösta ämnen och är ofta lösliga i lösningsmedel med hög relativ statisk permittivitet (dielektriska konstanter). Exempel inkluderar organiska syror som ättiksyra (CH3COOH ) eller metansulfonsyra (CH3SO3H ) . Emellertid kan stora opolära delar av molekylen försvaga dessa egenskaper. sin alkylkedja, är oktansyra ( C7H15COOH ) betydligt mindre hydrofil jämfört med ättiksyra.
Den osolvatiserade hydronen (en helt fri eller "naken" väteatomkärna) existerar inte i den kondenserade (flytande eller fasta) fasen. Även om supersyror ibland sägs ha sin extraordinära hydrondonerande kraft till närvaron av "fria hydroner", är ett sådant uttalande mycket missvisande: även för en källa till "fria hydrons" som H 2 F + , en av de
supersyrakatjoner som finns
närvarande i supersyran fluorantimonsyra (HF:SbF 5 ), kommer lösgörandet av ett fritt H +
fortfarande med en enorm energistraff i storleksordningen flera hundra kcal/mol. Detta utesluter effektivt möjligheten att den fria hydronen finns i lösning, även som en flyktig mellanprodukt. Av denna anledning, i flytande starka syror, tros hydroner diffundera genom sekventiell överföring från en molekyl till nästa längs ett nätverk av vätebindningar genom vad som kallas Grotthuss-mekanismen .
Aciditet
Hydronjonen kan införliva ett elektronpar från en Lewis-bas i molekylen genom adduktion:
-
[H] ++
:L → [HL] +
På grund av denna infångning av Lewis-basen (L) har hydronjonen Lewis-syrakaraktär. När det gäller teorin om hård/mjuk syrabas (HSAB) är den nakna hydronen en oändligt hård Lewis-syra.
Hydron spelar en central roll i Brønsted–Lowry syra–basteorin : en art som beter sig som en hydrondonator i en reaktion är känd som Brønsted-syran, medan arten som accepterar hydron är känd som Brønsted-basen. I den generiska syra-bas-reaktionen som visas nedan är HA syran, medan B (visas med ett ensamt par) är basen:
-
HA + :B → [HB] +
+ :A –
Den hydratiserade formen av vätekatjonen, hydronium (hydroxonium)jonen H
3 O +
(aq) , är ett nyckelobjekt i Arrhenius definition av syra . Andra hydratiserade former, Zundel-katjonen H
5 O
+ 2 , som bildas av en proton och två vattenmolekyler, och Eigen-katjonen H
9 O
+ 4 , som bildas av en hydroniumjon och tre vattenmolekyler, är teoretiserade att spela en viktig roll i diffusionen av protoner genom en vattenlösning enligt Grotthuss-mekanismen. Även om jonen H
3 O +
(aq) ofta visas i inledande läroböcker för att betona att hydronen aldrig är närvarande som en olöst art i vattenlösning, är den något missvisande, eftersom den överförenklar den ökända komplexa artbildningen av den solvatiserade protonen i vatten; beteckningen H +
(aq) föredras ofta, eftersom den förmedlar vattenlösning samtidigt som den förblir obunden med avseende på antalet inblandade vattenmolekyler.
Isotoper av hydron
- Proton , med symbolen p eller 1 H + , är +1-jonen av protium , 1H .
- Deuteron , med symbolen 2 H + eller D + , är +1-jonen av deuterium , 2 H eller D.
- Triton , med symbolen 3 H + eller T + , är +1-jonen av tritium , 3 H eller T.
Andra isotoper av väte är för instabila för att vara relevanta inom kemi.
Termens historia
Termen "hydron" rekommenderas av IUPAC att användas istället för "proton" om ingen skillnad görs mellan isotoperna proton, deuteron och triton, som alla finns i naturligt förekommande odifferentierade isotopblandningar . Namnet "proton" hänvisar till isotopiskt rent 1H + . Å andra sidan rekommenderas inte att hänvisa till hydronen som helt enkelt vätejon eftersom väteanjoner också finns.
Termen "hydron" definierades av IUPAC används istället 1988. Traditionellt användes och termen "proton" för "hydron". Den senare termen används i allmänhet endast i sammanhang där jämförelser mellan de olika isotoper av väte är viktiga (som i den kinetiska isotopeffekten eller väteisotopmärkningen ). Annars anses det fortfarande acceptabelt att hänvisa till hydroner som protoner, till exempel i sådana termer som protonering , deprotonering , protonpump eller protonkanal . Överföringen av H +
i en syra-basreaktion kallas vanligtvis protonöverföring . Syror och baser kallas protondonatorer och acceptorer på motsvarande sätt.
99,9844% av naturliga hydroner (vätekärnor) är protoner, och resten (cirka 156 per miljon i havsvatten) är deuteroner (se deuterium ), förutom några mycket sällsynta naturliga tritoner (se tritium ).
Se även
| Myndighetskontroll : Nationella bibliotek |
|---|