Molekulární vodíkový iont

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 13. října 2019; kontroly vyžadují 2 úpravy .

Molekulární vodíkový iont - nejjednodušší dvouatomový iont H 2 + , vzniká při ionizaci molekuly vodíku . V molekulárním iontu H 2 + se vytvoří jednoelektronová chemická vazba se vzdáleností d HH = 1,07 Å . Jednoelektronová vazba je méně pevná (energie přerušení 61 kcal / mol ) než konvenční dvouelektronová vazba v neutrální molekule vodíku (d HH =0,74Å, energie přerušení 104 kcal/mol) [1] . Výpočty závislostí celkové energie a jejích složek na mezijaderné vzdálenosti pro nejjednodušší strukturu s chemickou vazbou, molekulární vodíkový iont H 2 + s jednoelektronovou vazbou, ukazují, že minimum celkové energie, kterého je dosaženo v rovnovážné mezijaderné vzdálenosti 1,06 Å, je spojena s prudkým poklesem potenciální energie elektronu v důsledku koncentrace a stlačení oblaku elektronové hustoty v mezijaderné oblasti [2] .

Můžete si představit vznik iontu H2 + jako výsledek reakce atomu vodíku a protonu :

{\mathsf {H+H^{+}\rightarrow H_{2}^{+}+61\ kcal))

nebo ionizace molekuly vodíku

{\displaystyle {\mathsf {H_{2}+357\ kcal\rightarrow H_{2}^{+}+e^{-))))

Molekulární vodíkový ion lze také považovat za molekulu H3 + , která je relativně stabilní a vzniká podle schématu

{\mathsf {H_{2}+H^{+}\rightarrow H_{3}^{+}+70\ kcal))

nebo bimolekulární reakcí prostřednictvím excitovaného vodíkového iontu H 4 + [3] .

{\mathsf {H_{2}^{+}+H_{2}\rightarrow [H_{4}^{+}]^{*}\rightarrow H_{3}^{+}+H+1 ,1\ eV}}

Molekulární vodíkový iont H 2 + obsahuje dva kladně nabité protony a jeden záporně nabitý elektron . Jediný elektron kompenzuje elektrostatické odpuzování dvou protonů a udržuje je ve vzdálenosti d H H = 1,06 Å. Střed elektronové hustoty elektronového mraku (orbitalů) je od obou protonů stejně vzdálen o Bohrův poloměr α 0 = 0,53 Å a je středem symetrie molekulárního vodíkového iontu H 2 +

Molekulární vodíkový ion H 3 + obsahuje tři protony a dva elektrony. Elektrostatické odpuzování tří protonů je kompenzováno dvěma elektrony. Pomocí metody Coulombovy exploze se ukázalo, že protony molekulárního vodíkového iontu H 3 + se nacházejí ve vrcholech rovnostranného trojúhelníku s mezijadernou vzdáleností 1,25 ± 0,2Å [4] . Neexistuje žádné přesné řešení Schrödingerovy vlnové rovnice popisující chování elektronů pro systémy obsahující dva elektrony. Hojně používaná přibližná teorie molekulových orbitalů nebere v úvahu Coulombovu elektronovou korelaci – elektrostatické odpuzování elektronů. Dá se předpokládat, že pokud se vezme v úvahu Coulombova elektronová korelace, budou středy elektronové hustoty elektronů od sebe stejně vzdálené a také stejně vzdálené od jader molekulárního vodíkového iontu H 3 + . Ve středu molekulárního grafu H3 + je „Coulombova díra“ . V molekulárním iontu H 3 + je realizována dvouelektronová třícentrová chemická vazba .

Odkazy

Webové stránky Ufa Quanto-Chemical Society. Přednáška č. 13 "Elektronická korelace"

Viz také

Poznámky

↑ Nekrasov B.V. Základy obecné chemie. - 3. vydání, Rev. a doplňkové - M .: "Chemie", 1973. - T. 1. - 656 s.
↑ Chemický encyklopedický slovník. — M.: Sovětská encyklopedie. - 1983, s. 645
↑ Nikitin E.E. Chemické pokroky. - 1969. - T. XXXVIII. - 1153-1167 s.
↑ Abstract Journal of Chemistry. - 1983. - T. 7B131.