Hydronio jon

Co to jest jon hydroniowy?

On Hydronio jon Jest to rodzaj dodatniego obciążenia, które wynika z protonowania cząsteczki wody, a której wzór chemiczny wynosi h₃ALBO⁺. Składa się z najprostszych z oksonianów: jonów, w których tlen ma dodatnie obciążenie formalne i ma trzy wiązania kowalencyjne.

H₃ALBO⁺ Jest to jeden z najprostszych, ale ciekawych kationów, które istnieją. W wodzie w normalnych warunkach ma stężenie 1,10^-7 M, Produkt równowagi samookreślenia. Jednak jego stężenie wzrasta wykładniczo, gdy jest silny₃ALBO⁺ Rozpuszczają się w wodzie, zakwaszając ją.

Cząsteczka jonów hydronowych

Stężenie lub aktywność H₃ALBO⁺ W wodzie służy do pomiaru kwasowości roztworów wodnych: pH. Im więcej jonów H₃ALBO⁺ Siano, mniej pozytywne będzie to pH, a więcej kwas. Z drugiej strony ta kwasowość leży w jonie wodoru, h⁺, który jest często mylony z jonem h₃ALBO⁺.

Wzór jonowy lub hydronio

H⁺ a jego niesamowita zdolność do przenoszenia między mostami wodoru cząsteczek wody pozwala H₃ALBO⁺ kojarzyć w bardziej złożonych formacjach kationów; takie jak kation eigen, h₉ALBO₄⁺, i kation Zundela, h₅ALBO₂⁺, i wiele innych.

Struktura jonów hydronowych

Struktura H3O+ z modelem sfer i słupków

Na pierwszym obrazie można było zobaczyć formułę strukturalną jonu hydrium. Teraz widzimy jego reprezentację za pomocą modelu sfery i słupków. W obu podkreślenia geometria piramidy trygonalnej, której kąty łącza (O-H) wynosi 113º; Trochę odwrócone od 119º dla tetrahedronu.

Chociaż tlen ma dodatnie obciążenie częściowe, nie oznacza to, że region ujemny dotyczy atomów wodoru. Przeciwnie. Tlen w godz₃ALBO⁺ Jest to jeszcze bardziej elektroujemny produkt jego niedoboru elektronicznego; Tak więc cała ujemna gęstość wizualizowana na elektrostatycznej mapie:

Może ci służyć: siarczan potasu (K2SO4): struktura, właściwości, zastosowania, syntezaMapa potencjału elektrostatycznego dla H3O+

Nie wspominając o tym, że tlen ma kilka wolnych elektronów, co wzmacnia jeszcze większą gęstość ujemną.

Konsekwencją wszystkich powyższych jest to, że H hydrogeny₃ALBO⁺ Tracą gęstość elektroniczną, ponieważ tlen przyciąga ją do siebie. Dlatego h₃ALBO⁺ Możesz ustanowić bardzo silne źródła wodoru z sąsiednią cząsteczką wody: H₂ALBO⁺-H-OH₂.

Ta interakcja jest kluczem za niesamowitą mobilnością jonową H⁺ i dlaczego h₃ALBO⁺ Jest w stanie jednocześnie kojarzyć się z wieloma cząsteczkami wody.

Kwasowość

Jon hydronio jest bardzo silnym kwasem. W rzeczywistości jest to najsilniejszy kwas, który może istnieć w roztworze wodnym. Ponieważ? Ponieważ każdy inny kwas silniejszy od niego będzie protonować cząsteczkę wody, aby powstać h₃ALBO⁺:

Ha + h₂O → a^- + H₃ALBO⁺

H₃ALBO⁺ Jest w stanie pozostać stabilny, gdy w środowisku nie ma innych baz, które są silniejsze niż woda. Każdy kwas przestanie się z tym sklasyfikować jako silny kwas. Tymczasem, jeśli kwas jest słabszy niż H₃ALBO⁺, Wtedy część HA nie zostanie całkowicie oddzielona i porozmawiamy o słabym kwasie:

Ha + h₂Lub ⇌ a^- + H₃ALBO⁺

Dlatego od h₃ALBO⁺ Jest to najsilniejszy kwas, który istnieje w wodzie, kwasowość tego będzie zależeć od stężenia H₃ALBO⁺. Jest to podstawa do zdefiniowania, w prostym kategoriach, kwasowości roztworu wodnego wyrażonego jako pH:

ph = -log [h₃ALBO⁺]

H⁺ vs. H₃ALBO⁺

Jon wodoru i hydronium to nie takie same. H⁺ Jest o wiele bardziej kwaśny niż h₃ALBO⁺, Cóż, składa się z protonu nic więcej, który będzie szukał cząsteczki, która zyskała elektrony. Kiedy h⁺ Uzyskaj cząsteczkę wody₃ALBO⁺:

Może ci służyć: tlenku miedzi (CUO)

H⁺  +  H₂O → h₃ALBO⁺

Dlatego H. H₃ALBO⁺ może być reprezentowane jako h⁺(Ac), wskazując, że jest to h⁺ W wodnym pożywce.

Siła kwasu mierzy się w jego zdolności do przekazywania, zgodnie z definicją Brönsteda-Lowry, H jonów⁺. O ile to jest silniejsze, tym bardziej darowi się darowizny⁺, Bez h₃ALBO⁺. Najsilniejsze kwasy, jakie kiedykolwiek zsyntetyzowane (supercydy) to te, w których h⁺ On jest „nagi”; to znaczy bez przeszkód, by skakać w kierunku cząsteczki, która będzie protonować.

Praktyka reprezentowania H₃ALBO⁺ popiół⁺(AC) Jest tak powszechne, że wiele razy mówi się o obu, jakby były takie same, bez tego negatywnego wpływu na interpretację chemii rozwiązań.

Solvation

H₃ALBO⁺ Może tworzyć bardzo silne mosty wodorowe z sąsiednią cząsteczką wody. Czyniąc to, mamy kation Zundel, H₅ALBO₂⁺:

Kation Zundel

Ale dodatnie obciążenie pozostaje nie tylko po jednej stronie kationu: można to przenieść do drugiej cząsteczki wody, takiej jak jon h⁺:

H₂Oh-⁺Oh₂ → H₂ALBO⁺-H- Och₂

Dlatego obciążenie dodatnie rozkłada się między oba atomy tlenu dla dwóch cząsteczek wody.

W przypadku kationu własnego, h₉ALBO₄⁺, h₃ALBO⁺ tworzyć mosty wodorowe z trzema cząsteczkami wody, rozmieszczając między nimi dodatnie obciążenie dzięki „skokowi” H⁺. Te skoki są tak szybkie, że wyjaśniają wielką mobilność jonową H⁺ W wodzie, używając h₃ALBO⁺ jako pojazd i cząsteczki wody jak autostrada.

H₅ALBO₂⁺ i H₉ALBO₄⁺ Nie są jedynymi kationowymi skojarzeniami, które H₃ALBO⁺ może pochodzić z wody. Niektóre obliczenia dynamiki molekularnej pokazują istnienie klastra H₃ALBO⁺(H₂ALBO)₂₀: 20 H molekułów₂Lub interakcja z kationą H₃ALBO⁺ i rozpowszechnianie między nimi obciążenia dodatnie.

Może ci służyć: neodym: struktura, właściwości, użycia

Dlatego h₃ALBO⁺ i H⁺ Budują ciekawy związek z cząsteczkami wody, poza kwasowością.

Ty wyjdź

Tak jak istnieją organiczne pokoje tlenowe, nie jest to wyjątek z tlenami pochodzącymi z protonacji wody. Jego ogólna formuła to [H₃ALBO⁺] [X^-], Gdzie x^- Jest to każdy anion, który pochodzi z rozwiązania bardzo silnego kwasu.

Sole te czasami otrzymują nazwę „kwasów monohydratowych”, ponieważ wzór [H₃ALBO⁺] [X^-] lub h₃ALBO⁺· X^- Można go również zapisać jako hx · h₂ALBO. Zatem mogą istnieć kwasy dihydratu, Hx · 2H₂Lub, trihydraty, hx · 3H₂Lub itd.

Na przykład HCl może krystalizować jako hcl · h₂OH₃ALBO⁺· Cl^-. Mamy również inne sole hydronowe, takie jak H₃ALBO⁺· Clo₄^- lub HCLO₄· H₂Lub i HBR · 4H₂OH₃ALBO⁺· Br^-· 3H₂ALBO.

Bibliografia

1. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Chemia. (8 wyd.). Cengage Learning.
2. Shiver & Atkins. (2008). Inorgán ChemistryICA. (Czwarta edycja). MC Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Hydron. Źródło: w:.Wikipedia.org
4. Avneet Kahlon i Stephen Lower. (15 sierpnia 2020). Jon hydronowy. Chemia librettexts. Odzyskane z: chem.Librettexts.org
5. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (25 sierpnia 2020). Definicja jonu hydronowego. Odzyskane z: Thoughtco.com
6. Redaktorzy Enyclopaedia Britannica. (2020). Jon wodoru. Odzyskane z: Britannica.com