Hydroniojon

Vad är hydroniumjonen?

han Hydroniojon Det är en slags positiv belastning som är resultatet av protoneringen av en vattenmolekyl och vars kemiska formel är h₃ANTINGEN⁺. Den består av de enklaste oxonierna: joner där syre bär en positiv formell belastning och har tre kovalenta bindningar.

H₃ANTINGEN⁺ Det är en av de enklaste men nyfikna katjonerna som finns. I vatten under normala förhållanden har den en koncentration av 1 · 10^-7 M, produkten av självtiveringsbalansen. Emellertid ökar dess koncentration exponentiellt när den är stark₃ANTINGEN⁺ De löses upp i vattnet och försurar det.

Hydronjonmolekyl

Koncentrationen eller aktiviteten hos H₃ANTINGEN⁺ I vattnet tjänar det till att mäta surheten hos de vattenhaltiga lösningarna: pH. Ju fler hjoner₃ANTINGEN⁺ Hö, mindre positivt kommer att vara pH, och mer syra kommer att vara lösningen i fråga. Denna surhet ligger å andra sidan i vätejonen, h⁺, som ofta förväxlas med jon h₃ANTINGEN⁺.

Jon- eller hydroniokatjonformel

H⁺ och dess fantastiska förmåga att överföra mellan vätebroarna i vattenmolekylerna tillåter H₃ANTINGEN⁺ associera i mer komplexa katjonformationer; som Eigen's katjon, h₉ANTINGEN₄⁺, och Zundels katjon, h₅ANTINGEN₂⁺, och många andra.

Hydronionjonstruktur

H3O+ struktur med en sfärer och staplarmodell

I den första bilden kunde du se den strukturella formeln för hydrriumjonen. Nu ser vi dess representation med en sfärer och staplarmodell. I båda höjdpunkterna är den trigonala pyramidgeometri, vars länkvinklar (O-H) är 113º; Lite avledd från 119º för tetrahedronen.

Även om syre har en positiv partiell belastning, betyder detta inte att det negativa området är runt väteatomer. Tvärtom. Syre i H₃ANTINGEN⁺ Det är ännu mer elektronegativ produkt av dess elektroniska brist; Så all den negativa densiteten visualiseras på en elektrostatisk potentiell karta:

Kan tjäna dig: kaliumsulfat (K2SO4): Struktur, egenskaper, användningar, syntesElektrostatisk potentiell karta för H3O+

För att inte tala om att syre har ett par fria elektroner, vilket förstärker ännu mer negativ densitet.

En konsekvens av allt ovan är att H -hydrogener₃ANTINGEN⁺ De förlorar elektronisk densitet, eftersom syre lockar den mot sig själv. Därför h₃ANTINGEN⁺ Du kan etablera mycket starka vätekällor med en angränsande vattenmolekyl: h₂ANTINGEN⁺-H-oh₂.

Denna interaktion är nyckeln bakom den fantastiska joniska rörligheten hos H⁺ och varför h₃ANTINGEN⁺ Det kan associeras med många vattenmolekyler samtidigt.

Aciditet

Hydroniojon är en mycket stark syra. I själva verket är det den starkaste syran som kan existera i vattenlösning. Därför att? Eftersom alla andra syra som är starkare än honom kommer att protonera en vattenmolekyl för att komma från H₃ANTINGEN⁺:

Ha + h₂O → a^- + H₃ANTINGEN⁺

H₃ANTINGEN⁺ Det kan hålla sig stabilt när det inte finns några andra baser i miljön som är starkare än vatten. Varje syra har uppfyllt detta kommer att klassificeras som en stark syra. Under tiden, om syran är svagare än h₃ANTINGEN⁺, Då kommer en del av HA inte helt dissocierad och vi kommer att prata om en svag syra:

Ha + h₂Eller ⇌ a^- + H₃ANTINGEN⁺

Därför, sedan h₃ANTINGEN⁺ Det är den starkaste syran som finns i vattnet, surheten kommer att bero på koncentrationen av H₃ANTINGEN⁺. Detta är grunden att på enkla termer definiera surheten av en vattenhaltig lösning uttryckt som pH:

pH = -log [h₃ANTINGEN⁺]

H⁺ mot. H₃ANTINGEN⁺

Vätejon och hydronium är inte desamma. H⁺ Det är mycket surare än h₃ANTINGEN⁺, Tja, det består av en proton ingenting mer, som kommer att leta efter en molekyl för att få elektroner på alla sätt. När h⁺ få en vattenmolekylformulär h₃ANTINGEN⁺:

Det kan tjäna dig: Cupric Oxide (CUO)

H⁺  +  H₂O → h₃ANTINGEN⁺

Det är därför h₃ANTINGEN⁺ kan representeras som h⁺(Ac), indikerar att det är en h⁺ I vattenhaltigt medium.

Kraften i en syra mäts i sin förmåga att donera, enligt definitionen av Brönsted-Lowry, H-joner⁺. Hur mycket starkare det är, desto mer kommer det att donera⁺, Ingen h₃ANTINGEN⁺. De starkaste syrorna som någonsin syntetiserats (supercider) är de där h⁺ Han är "naken"; det vill säga utan något hinder för att hoppa mot molekylen som kommer att protonera.

Praxis att representera h₃ANTINGEN⁺ Som h⁺(AC) Det är så vanligt att det många gånger pratar om båda som om de var desamma, utan att det negativt påverkar tolkningen av lösningarnas kemi.

Solvation

H₃ANTINGEN⁺ Det kan bilda mycket starka vätebroar med en angränsande vattenmolekyl. På så sätt har vi katjonen av Zundel, h₅ANTINGEN₂⁺:

Zundelkation

Men den positiva belastningen förblir inte bara på en enda sida av katjonen: detta kan överföras till den andra vattenmolekylen som jon h⁺:

H₂O- h-⁺Åh₂ → H₂ANTINGEN⁺-H- OH₂

Därför fördelas den positiva belastningen mellan båda syreatomerna för de två vattenmolekylerna.

När det gäller egenskationen, h₉ANTINGEN₄⁺, en h₃ANTINGEN⁺ Forma vätebroar med tre vattenmolekyler och fördelar bland dem den positiva belastningen tack vare en "hopp" h⁺. Dessa hopp är så snabba att de förklarar den stora joniska rörligheten hos h⁺ I vatten, med h₃ANTINGEN⁺ som ett fordon och vattenmolekyler som en motorväg.

H₅ANTINGEN₂⁺ och h₉ANTINGEN₄⁺ De är inte de enda katjoniska föreningarna som h₃ANTINGEN⁺ kan komma från vatten. Vissa molekylära dynamikberäkningar visar förekomsten av ett H -kluster₃ANTINGEN⁺(H₂ANTINGEN)_tjugo: 20 timmars molekyler₂Eller interagera med en H -katjon₃ANTINGEN⁺ och fördelar bland dem den positiva belastningen.

Kan tjäna dig: Neodymium: Struktur, egenskaper, användningar

Därför h₃ANTINGEN⁺ och h⁺ De bygger en nyfiken relation med vattenmolekyler, utöver surhet.

Du går ut

Precis som organiska oxyrum finns, är det inget undantag med oxy härrörande från vattenprotonation. Dess allmänna formel är [h₃ANTINGEN⁺] [X^-], Där x^- Det är någon anjon som kommer från upplösningen av en mycket stark syra.

Dessa salter får ibland namnet "monohydratsyror", eftersom formeln [h₃ANTINGEN⁺] [X^-] eller h₃ANTINGEN⁺· X^- Det kan också skrivas som hx · h₂ANTINGEN. Således kan det finnas dihydratsyror, Hx · 2h₂Eller, trihydrater, hx · 3h₂Eller, etc.

Till exempel kan HCl kristallisera som HCl · H₂O h₃ANTINGEN⁺· Cl^-. Vi har också andra hydroniumsalter som h₃ANTINGEN⁺· Clo₄^- eller hclo₄· H₂Eller, och hbr · 4h₂O h₃ANTINGEN⁺· Br^-· 3 timmar₂ANTINGEN.

Referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8: e upplagan.). Cengage Learning.
2. Shiver & Atkins. (2008). Inorgán kemiICA. (Fjärde upplagan). MC Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Hydronium. Hämtad från: i.Wikipedia.org
4. Avneet Kahlon & Stephen Lower. (15 augusti 2020). Hydroniumjonen. Kemi librettexts. Återhämtad från: kem.Librettexts.org
5. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (25 augusti 2020). Hydroniumjondefinition. Återhämtat sig från: tankco.com
6. Redaktörerna för Enyclopaedia Britannica. (2020). Vätejon. Återhämtat sig från: Britannica.com