Vätepolyoxid
Vätepolyoxider (även kända som oxidaner , oxohydrogens eller oxyhydrogens ) är kemiska föreningar som endast består av väte- och syreatomer , är bundna uteslutande med enkelbindningar (dvs. de är mättade ) och är acykliska (har molekylära strukturer som inte innehåller några cykler eller slingor). De kan därför klassificeras som vätekalkogenider .
Den enklaste möjliga stabila vätepolyoxiden (modermolekylen) är vatten , H 2 O. Den allmänna strukturen för klassen av molekyler är ett antal syreatomer som är enkelbundna till varandra i en kedja. Syreatomen i varje ände av detta syreskelett är fäst vid en väteatom. Således bildar dessa föreningar en homolog serie med kemisk formel H
2 O
n där medlemmarna skiljer sig åt med en konstant relativ molekylmassa på 16 (massan av varje ytterligare syreatom). Antalet syreatomer används för att definiera storleken på vätepolyoxiden (t.ex. innehåller vätepentoxid en ryggrad av fem syre).
En oxidanylgrupp är en funktionell grupp eller sidokedjeanalog av vätepolyoxid som är fäst vid någon annan struktur än bara en väteatom. Exempel inkluderar hydroxi (oxidyl) och hydroperoxi (dioxidanyl) grupper.
Specifika exempel
HO n
Flera molekyler är kända där ena änden av polyoxidkedjan är protonerad och den andra är en oprotonerad radikal :
- Hydroxyl (HO • )
- Hydroperoxyl (HOO • ), den protonerade formen av superoxid
- Väteozonid (HOOO • ), den protonerade formen av ozonid
H2O n _ _
Neutrala divätepolyoxider innehållande upp till fem syreatomer har framställts experimentellt.
- Vatten (H 2 O) är den vanligaste vätepolyoxiden som förekommer i stor utsträckning på jordens yta.
- Väteperoxid (H 2 O 2 ) är ett vanligt desinfektionsmedel och sönderdelas lätt för att bilda vatten och syre.
- Trioxidan (H 2 O 3 ) är sällsynt och sönderdelas lätt till vatten och singletsyre .
- Tetraoxidan (H 2 O 4 ) har syntetiserats genom reaktion mellan peroxiradikaler vid låg temperatur.
- Pentaoxidan (H 2 O 5 ) är en biprodukt av trioxidanproduktion och har också syntetiserats genom reaktion mellan peroxiradikaler vid låg temperatur.
Vätepolyoxider som innehåller upp till 10 syreatomer har studerats teoretiskt, men de som innehåller mer än fem syreatomer förväntas vara extremt instabila.
H3O n _ _
- Triväteoxid (H 3 O), som har studerats teoretiskt och förväntas vara stabil vid tryck över några hundra gigapascal .
Jonisering
Alla vätepolyoxider är kända eller förväntas autojonisera när de är i flytande form, med det sura vätet som solvatiseras av andra av de neutrala polyoxidmolekylerna.
- H 2 O n ⇌ H + + HO
– n - 2 H 2 O n ⇌ H
3 O
+ n + HO
– n
Jonerna kan också bildas genom protonering eller deprotonering av olika neutrala vätepolyoxider med lämpligt starka andra syror eller baser. Specifika joner inkluderar:
- Hydroxid (HO – )
- Hydronium (H 3 O + )
- Protonerat ozon (HO 3 + )