Hydridový iont

Hydridový iont, záporně nabitý vodíkový iont, H - je fyzikální systém skládající se z jednoho protonu a dvou elektronů . Dva elektrony vytvářejí elektronový obal hydridového iontu, jehož elektronová konfigurace je 1s 2 . Jinými slovy, jádro hydridového iontu je obklopeno dvouelektronovým oblakem s antiparalelními elektronovými spiny [1] . Vznik hydridového iontu je popsán fyzikálním modelem nárazové ionizace atomu vodíku elektronem. Ionizace je způsobena zachycením dalšího elektronu atomem vodíku s tvorbou záporně nabitého vodíkového iontu a uvolněním energie:

{\mathsf {H+e^{-}\rightarrow H^{-},\ \Delta H_{298}^{0}=-66,9 kJ/mol))

Elektron se záporným elementárním elektrickým nábojem (q = 1,6 10 −19 C) vytváří elektrické pole o síle

{\mathsf {E={\frac {q}{R^{2}}}}}

Síla elektrického pole ve vzdálenosti R od náboje asi 10 Å je desítky milionů voltů na centimetr [2] . Toto elektrické pole vede k deformační polarizaci neutrálního atomu vodíku, který vstupuje do elektrického pole elektronu. Střed elektronového obalu atomu vodíku je posunut vůči jádru o určitou vzdálenost L v opačném směru než přibližující se elektron. Přibližující se elektron v něm jakoby vytěsní elektron z atomu vodíku. Deformace vede ke vzniku indukovaného dipólového momentu μ v atomu vodíku.

{\mathsf {\mu =\alpha _{e}E=Lq))

Posun středu elektronového obalu atomu vodíku L je nepřímo úměrný druhé mocnině vzdálenosti atomu vodíku k přibližujícímu se elektronu R:

{\mathsf {L={\frac {\alpha _{e}}{R^{2}}}}}

Protože elektronová polarizovatelnost atomu vodíku je α e = 0,66Å [3] , pak

{\mathsf {L={\frac {0,6}{R^{2}}}}}

(Obr. 1)

Konvergence atomu vodíku a elektronu je možná, dokud se středy oblastí hustoty pravděpodobnosti nalezení obou elektronů nestanou stejně vzdálenými od jádra kombinovaného systému - záporně nabitého vodíkového iontu. Tento stav systému nastane, když

{\mathsf {r_{e}=L=R={\sqrt[{3}]{0,66}}=0,871A}}

kde r e je poloměr oběžné dráhy dvouelektronového obalu hydridového iontu H - .

Iontové struktury obsahující ve svém složení hydridový iont H - jsou známé. Sloučeniny tohoto typu vznikají přímou interakcí nejaktivnějších kovů (Na, Ca atd.) s vodíkem při zahřívání. Svou povahou jsou to typické soli. Všechny hydridy alkalických kovů ( hydrid lithný , hydrid sodný , hydrid draselný , hydrid česný ) tvoří krychlovou krystalovou strukturu . Jejich taveniny jsou vysoce elektricky vodivé, při elektrolýze roztavených hydridů se na anodě uvolňuje vodík.

Hydridový iont H - je meziproduktem při hydrogenaci organických sloučenin násobnými vazbami, dehydrogenaci uhlovodíků , při reakcích Chichibabin , Sommle aj. Hydridový ion H - vzniká také bombardováním molekul vody elektrony [4] .

Hydridový iont H- je donor elektronového páru v mechanismu donor-akceptor pro tvorbu kovalentní chemické vazby , např.

{\displaystyle {\mathsf {H^{+}+H^{-}\rightarrow H_{2))))

Přidání hydridového iontu k molekule BH 3 vede k vytvoření komplexního (komplexního) iontu BH 4 - :

{\displaystyle {\mathsf {BH_{3}+H^{-}\rightarrow [BH_{4}]^{-))))

Viz také

Poznámky

↑ Achmetov N. S. Anorganická chemie. - 2. vyd., přepracováno. a přidat., s nemoc. - M .: "Vysoká škola", 1975. - 672 s.
↑ Nekrasov B.V. Kurz obecné chemie. - M. : Goshimizdat, 1962. - 976 s.
↑ Příručka chemika. - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M. - L .: Nakladatelství chemické literatury, 1962. - S. 385. - 1071 s.
↑ Chemický encyklopedický slovník / šéfredaktor I. L. Knunyants. - M . : Sovětská encyklopedie, 1983. - S. 131 . — 792 s.